广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法技术方案

本发明专利技术提出的是一种广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法，其特征是通过将各类传输报文本转换为二进制串，将二进制串的每个字节看作一个无符号整数，计算最优的分段数量，采用分段整数压缩方法对所有整数压缩为一个大整数，以二进制串表示，对整数进行编码，显著的减小输出字符串的长度。本发明专利技术采用自适应整数分段数据压缩方法，可有效减少报文的通信数据流量，减轻广域电能计量系统的数据传输通信压力，缩短传输时间，提高传输效率，降低数据传输成本，为电力企业节约通信流量费用。

Data compression method based on adaptive integer segment in wide area power metering system

【技术实现步骤摘要】
广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法
本专利技术涉及一种用于竞争性电力零售市场及网荷互动的广域电能计量系统中针对数据传输报文的基于自适应整数分段数据压缩方法，属于广域电能计量系统领域。
技术介绍
随着我国电力体制中的现货市场建设和售电市场不断放开，市场主体数量不断增加，主体类型趋于多样化，市场竞争不断增强，价格机制更加灵活，用户在售电商之间可灵活切换，用户费率已逐渐呈现日期、时段的差异性，售电侧则相应涌现出各种个性化、创新性的售电套餐。现货市场运营中，售电公司面临着日前市场申报电量(或物理合同电量)和实际用电量之间的偏差量考核与结算问题，使得现货市场的结算关系异常复杂，对现有电能计量系统提出了全新的挑战。目前的电力系统中，广域电能计量系统由主站、广域电能计量终端、智能电表等组成，主站和广域电能计量终端之间一般采用4G无线公网通信，主要通过互操作性数据交换通信协议DL/T698.45-2017中的应用层数据单元(APDU)分帧传输实现应用层数据交换。在报文压缩过程中，如果将输入看作是十六进制数值对应的字符串进行压缩，其可压缩空间较小，原因在于现有针对字符串的无损压缩方法主要根据字符出现的频度进行可变长度编码，使得每个符号的平均编码长度小于一个字符本身的ASCII码长度(8位)，然而在广域电能计量系统中实际的电流、电压、功率等报文中每个字符出现的频度没有明显的区别，且每个字符本身编码仅为4位，导致0～9、A～F十六个字符的平均编码长度不会显著小于4。现有电网结构中的带宽条件和通信方式还无法有效解决如何提高广域电能计量系统采集各零售用户的负荷曲线与电能曲线的颗粒度的问题，无法达到分钟级实时刷新每个用户的负荷与电能数据的高实时性。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于DL/T698.45-2017数据交换协议的应用层数据单元(APDU)传输的一种基于自适应整数分段数据压缩方法，其目的旨在解决上述广域电能计量系统采集各零售用户的负荷曲线及电能曲线的实时传输问题，将主站和广域电能计量终端之间的互操作性数据交换通信协议DL/T698.45-2017中的应用层数据单元(APDU)采用数据无损压缩的方式再传输，以提高数据传输性能，适应高采样频率。本专利技术的技术解决方案：一种广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法，通过将各类传输报文本转换为二进制串，将二进制串的每个字节看作一个无符号整数，计算最优的分段数量，采用分段整数压缩方法对所有整数压缩为一个大整数，以二进制串表示，对整数进行编码，显著的减小输出字符串的长度；具体包括如下三个步骤：①将输入二进制串转换成整数序列S＝{a1,a2,…,an}；②将S划分成m个分段S1,S2,…,Sm，即S1＝{a1,a2,…,ak}，Si＝{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+2,…,ai*k}，Sm＝{a(m-1)*k+1,a(m-1)*k+2,…,an}；③对于每个分段Si＝{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+2,…,ai*k}，计算以下两个变量：Xi＝min{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+1,L,ai*k}；Yi＝max{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+1,L,ai*k}-X+2；④计算分段Si的压缩结果Ri，计算公式为：⑤将压缩结果Ri转换成二进制串BRi；⑥重复步骤③到⑤，直到将所有分段均处理完成；⑦将BR1,BR2,…,BRm按顺序排列输出；2)最优分段步骤①初始化m＝1，计算Y值，令最小平均Y值Y′＝Y；②计算m个分段的Y值Y1,…,Ym，及其平均值③如果m>n，则终止最优分段步骤；④如果则令否则当前的m值即为最优分段数量，算法终止；⑤增加分段：令m＝m+1，再次执行步骤②；3)数据解压缩步骤①将BRi转换成整数Ri，变量b0＝Ri；②根据以下公式计算a(i-1)*k+j＝(bj-1modYi)+Xi，直到且bj>0，其中j≥1，终止数据解压缩步骤。本专利技术的优点：1)采用自适应整数分段数据压缩方法，可有效减少报文的通信数据流量，减轻广域电能计量系统的数据传输通信压力。2)缩短传输时间，提高传输效率，降低数据传输成本，为电力企业节约通信流量费用。附图说明附图1是本专利技术基于自适应整数分段数据压缩方法的最优分段算法流程。附图2是本专利技术基于自适应整数分段数据压缩方法的分帧交互的应用流程。附图3是基于自适应整数分段数据压缩方法的主站和广域电能计量终端之间的互操作性数据交换通信协议DL/T698.45-2017链路层通信协议格式。具体实施方式下面根据实施例进一步说明本专利技术的技术方案。一种广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法，通过将各类传输报文本转换为二进制串，将二进制串的每个字节看作一个无符号整数，计算最优的分段数量，采用分段整数压缩方法对所有整数压缩为一个大整数，以二进制串表示，对整数进行编码，显著的减小输出字符串的长度。本方法主要包括如下三个步骤：1)数据压缩步骤将输入二进制串包含的n个字节转换为n个整数，即S＝{a1,a2,…,an}，将S分成m段S1、S2、…、Sm，每一段包含个整数，即S1＝{a1,a2,…,ak}，Si＝{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+2,…,ai*k}，Sm＝{a(m-1)*k+1,a(m-1)*k+2,…,an}；数据压缩步骤的主要流程如下：①将输入二进制串转换成整数序列S＝{a1,a2,…,an}；②将S划分成m个分段S1,S2,…,Sm，即S1＝{a1,a2,…,ak}，Si＝{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+2,…,ai*k}，Sm＝{a(m-1)*k+1,a(m-1)*k+2,…,an}；③对于每个分段Si＝{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+2,…,ai*k}，计算以下两个变量：Xi＝min{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+1,L,ai*k}；Yi＝max{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+1,L,ai*k}-X+2；④计算分段Si的压缩结果Ri，计算公式为：⑤将压缩结果Ri转换成二进制串BRi；⑥重复步骤③到⑤，直到将所有分段均处理完成；⑦将BR1,BR2,…,BRm按顺序排列输出；2)最优分段步骤分段数量直接影响着数据压缩效率，因此需要针对每一个输入串找到最优的分段数量，如图1所示，具体算法流程和执行步骤如下：①初始化m＝1，计算Y值，令最小平均Y值Y′＝Y；此处的变量Y’表示最小的Y平均值，是一个临时变量，因为此处m＝1，所以Y的平均值即为其本身；②计算m个分段的Y值Y1,…,Ym，及其平均值③如果m>n，则终止最优分段步骤；④如果则令否则当前的m值即为最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法，其特征是通过将各类传输报文本转换为二进制串，将二进制串的每个字节看作一个无符号整数，计算最优的分段数量，采用分段整数压缩方法对所有整数压缩为一个大整数，以二进制串表示，对整数进行编码，显著的减小输出字符串的长度；该方法具体包括如下三个步骤：1)数据压缩步骤；2)最优分段步骤；3)数据解压缩步骤。/n

【技术特征摘要】
1.广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法，其特征是通过将各类传输报文本转换为二进制串，将二进制串的每个字节看作一个无符号整数，计算最优的分段数量，采用分段整数压缩方法对所有整数压缩为一个大整数，以二进制串表示，对整数进行编码，显著的减小输出字符串的长度；该方法具体包括如下三个步骤：1)数据压缩步骤；2)最优分段步骤；3)数据解压缩步骤。


2.根据权利要求1所述的广域电能计量系统基于自适应整数分段数据压缩方法，其特征是所述的1)数据压缩步骤的具体流程和执行步骤如下：
①将输入二进制串转换成整数序列S＝{a1,a2,…,an}；
②将S划分成m个分段S1,S2,…,Sm，即S1＝{a1,a2,…,ak}，Si＝{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+2,…,ai*k}，Sm＝{a(m-1)*k+1,a(m-1)*k+2,…,an}；
③对于每个分段Si＝{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+2,…,ai*k}，计算以下两个变量：
Xi＝min{a(i-1)*k+1,a(i-1)*k+1,L,ai*k}；
Yi＝max{a(i-1)*k+1,a(i-1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晴，周超，龚丹，祝宇楠，欧阳曾铠，张小秋，杨飞，颜庭乔，马成有，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国网江苏省电力有限公司，南京新联电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32