PMU同步采样数据压缩算法研究

摘要

随着广域测量系统在电力系统中广泛的应用，大量 PMU同步采样实测数据产生，为了高效的对数据进行传输、存储和应用，本文通过深入研究 PMU数据的特点，结合电力数据中电压、电流信号有明显的周期性的特点，提出坐标递减法、波形相差法和拆分压缩法对数据进行预处理，简化数据，达到高压缩比的效果。在数据预处理基础上，提出递归Huffman树算法进行压缩，通过对解压缩算法的改进，缩短了解压缩时间，提高压缩效率。本文主要内容包括以下几个方面：
　　首先，分析了数据处理中常用预处理算法，对PMU同步采样数据进行研究，提出适合PMU数据的预处理算法。PMU同步采样数据以标准时间信号为基准，对电力系统的不同节点电压和电流进行同步采样，数据以波形呈现，周期规律强。借鉴增量调制技术的思路，对完整的一个周期内的数据，通过对相邻数据进行差分处理，提出坐标递减法；对周期之间的数据，通过相近波形数据的差分处理，提出波形相差法；依据PMU数据以十六进制保存的特点，在以上两种处理方法的基础上，提出拆分压缩的方法，减少数据的繁冗度，提高压缩效率。
　　其次，研究了电力系统中常用的压缩算法。分析了有损、无损及两者相结合的压缩方法，结合PMU数据特点，重点分析了无损压缩算法中的Huffman算法，对传统Huffman解码效率做改进，提出递归Huffman树解码算法，该方法能在访问一个存储空间解码多个字符，减少了解码的时间，从而提高了解码效率。
　　然后，编写实用程序。对数据的预处理和数据压缩的思路和流程做了详细的介绍，编写了具体的数据压缩程序。
　　最后，对实际 PMU同步采样数据形成的算例进行验证。通过对实测数据的预处理、压缩和解压实验，对所提出的数据预处理和递归Huffman树解码算法进行了验证。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究的现状

1.3 本文的主要工作

第2章 PMU同步采样数据的预处理方法

2.1 数据预处理方法简介

2.2 PMU同步采样数据的概述

2.3 PMU同步采样数据的预处理

2.4 本章小结

第3章 PMU同步采样数据的压缩算法

3.1 数据压缩算法简介

3.2 HUFFMAN压缩算法

3.3 递归HUFFMAN树解码

3.4 本章小结

第4章 基于递归Huffman算法的数据压缩程序设计

4.1 程序设计流程和数据结构的选择

4.2 详细设计和编码

4.3 本章小结

第5章 PMU同步采样数据预处理和压缩算法的算例验证

5.1 PMU数据的预处理

5.2 预处理前后数据压缩测试比较

5.3 与常用压缩软件对比

5.4 递归Huffman树解码

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢