電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮的算法研究及通信網(wǎng)絡(luò)仿真.pdf

1、電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮是目前新興的研究課題，它隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、電力信息化的發(fā)展、以及廣域信息的應(yīng)用而變得越來越重要。近年來，大批新型自動(dòng)監(jiān)控和保護(hù)裝置被應(yīng)用于電力系統(tǒng)，一方面它們提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的自動(dòng)化和信息化水平，另一方面它們產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)以及對遠(yuǎn)程通信的需求，給電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和存儲(chǔ)造成了很大負(fù)擔(dān)。數(shù)據(jù)壓縮是解決這一問題的有效措施。研究和應(yīng)用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)對減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)，提高電力通信的實(shí)時(shí)性，加快電力信息化的發(fā)展，提高電力

2、系統(tǒng)運(yùn)行管理水平都具有重要意義。 本文在認(rèn)真總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，努力從電力專業(yè)角度出發(fā)來研究數(shù)據(jù)壓縮問題，充分考慮數(shù)字采樣后得到的電力波形數(shù)據(jù)自身特點(diǎn)，對數(shù)據(jù)壓縮方法進(jìn)行廣泛深入的理論分析和應(yīng)用研究，對電力數(shù)據(jù)的無損壓縮和有損壓縮都提出了有效的新方法。最后借助先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對電力通信網(wǎng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)后所取得的良好效果。 本文首先分析了Huffman無損數(shù)據(jù)壓縮算法在電力數(shù)據(jù)壓縮中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3、，指出Huffman算法存在壓縮比小的缺點(diǎn)。通過充分考慮電力波形數(shù)據(jù)的幅值和出現(xiàn)概率特點(diǎn)，結(jié)合信息論中信息熵，指出對電力波形數(shù)據(jù)采用不同進(jìn)制的字符編碼能夠影響壓縮比，推導(dǎo)并驗(yàn)證了在Huffman算法中對常見的電力波形數(shù)據(jù)采用十六進(jìn)制字符編碼比十進(jìn)制字符編碼具有更好的壓縮效果。 為了進(jìn)一步提高無損壓縮的壓縮比，本文借鑒通信理論中常用于語音信號(hào)有損壓縮的增量調(diào)制法，提出了適合電力波形數(shù)據(jù)的高階增量調(diào)制方法，并將其發(fā)展為一種壓縮比很高

4、的無損壓縮算法。該算法采用高階差分和還原運(yùn)算，計(jì)算量小，能有效減小電力數(shù)據(jù)的幅值從而減少壓縮編碼所需字符數(shù)和比特?cái)?shù)；特別適用于現(xiàn)代電力設(shè)備高采樣率時(shí)采集的數(shù)字信號(hào)，而且輸出的高階差分序列有利于結(jié)合使用Huffman壓縮算法。 在電力數(shù)據(jù)有損壓縮領(lǐng)域，本文針對發(fā)展前景良好的小波包壓縮方法，分析了目前研究中存在的不足，提出應(yīng)當(dāng)注意研究各種熵函數(shù)以搜索最優(yōu)小波包樹，以充分發(fā)揮小波包方法不同于小波方法的特色和優(yōu)勢。本文指出目前常用Sha

5、nnon熵搜索到的最優(yōu)小波包樹的壓縮效果并不好，而threshold熵的效果更好。本文進(jìn)一步借鑒通信理論中格狀編碼調(diào)制的研究思路，力圖將傳統(tǒng)小波包壓縮算法中各階段的分別優(yōu)化統(tǒng)一為整體優(yōu)化，提出了基于threshold熵的小波包統(tǒng)一閾值壓縮方法。該方法在搜索最優(yōu)小波包樹階段和取舍小波包系數(shù)階段采用統(tǒng)一的閾值，從而保證搜索到的最優(yōu)小波包樹也就是保留小波包系數(shù)數(shù)量最少的樹，因此壓縮比很高，而且誤差較小。仿真實(shí)驗(yàn)表明：與目前利用MATLAB提供