电力系统连续录波器数据压缩与存储技术的研究

论文摘要

随着电力系统连续录波装置标准的发布,录波方式和记录的数据量都将发生较大变化,海量的录波数据压缩与存储将成为连续录波器中的重要技术。本课题以小波分析理论为基础,结合Clark变换和Lz77编码对连续录波器录波数据的压缩和存储技术进行了研究,主要完成了以下几部分工作:使用基于Bior4.4小波基的提升算法对录波数据进行分解和重构,减少了内存消耗,提高了小波分解的运算速度和信号的重构精度。本文把能量泄漏问题考虑进小波分解层数的选择中,确定了一种根据采样率大小确定分解层数的办法。该方法所确定的分解层数既能使压缩率达到最好效果又不会使重构造成过大的误差。提出将故障的小波识别方法和Clark变换相结合的自适应阈值处理方法。该方法能有效的区别出正常数据和故障数据、提高正常数据的压缩率并保留故障数据的有用信息。阈值处理之后,结合Lz77无损压缩算法对低频数据进行压缩。在对数据压缩处理后使用硬盘扇区直接读写的方式对压缩后的数据进行存储,并建立相应的cfg文件记录压缩数据信息,该方法避免了Windows繁琐的文件管理,方便于故障再现和数据查询。最后搭建基于Matlab/Simulink环境下的仿真模型产生线路运行数据,用Matlab和C语言分别编写了数据压缩和存储程序,并对Simulink模型产生的仿真数据和电科院动模数据进行压缩和存储,验证了上述方法对连续录波器录波数据压缩和管理的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题的来源及研究意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 录波标准的发展
• 1.2.2 数据故障录波器的研究现状
• 1.2.3 数据压缩在故障录波数据压缩中应用的研究现状
• 1.3 本课题的主要工作
• 第2章 小波分析理论基础
• 2.1 小波分析基本理论
• 2.1.1 小波变换的定义
• 2.1.2 多分辨率分析
• 2.2 小波分析的特点
• 2.3 小波分解的两种算法
• 2.3.1 Mallat 算法
• 2.3.2 Lift 算法
• 2.3.3 两种算法的比较
• 第3章 基于小波变换的连续录波数据压缩与重构
• 3.1 小波压缩与重构
• 3.1.1 小波压缩与重构的原理
• 3.1.2 小波基的选取
• 3.1.3 分解层数的确定
• 3.1.4 阈值的选取
• 3.2 录波数据的自适应压缩
• 3.2.1 Clark 变换
• 3.2.2 故障数据判别
• 3.2.3 自适应阈值
• 3.3 小结
• 第4章 无损压缩在连续录波数据压缩中的应用
• 4.1 常用无损压缩方法的简介
• 4.1.1 Huffman 压缩原理介绍
• 4.1.2 Lz77 压缩原理介绍
• 4.1.3 Lz78 压缩原理介绍
• 4.1.4 Lzw 压缩原理介绍
• 4.2 常用无损压缩算法的录波数据的压缩比较
• 4.3 仿真算例
• 4.4 小结
• 第5章 连续录波压缩数据的管理
• 5.1 录波数据的管理
• 5.2 数据的直接硬盘读写
• 5.3 录波数据压缩和存储算法总流程及程序实时性分析
• 5.3.1 录波数据压缩和存储算法总流程
• 5.3.2 实时性分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A
• 致谢