摘要：电力系统数据压缩技术是通信网络中的重要技术，对促进电网规模的扩大和信息化的发展起到了重要的作用，在信息领域具有良好的应用效果。近年来，通信行业意识到了电力系统数据压缩算法的重要性，将大批新型的自动监控和保护装置运用到电力系统中来，提高了电力系统运行管理的自动化和信息化水平，减少了电力系统数据通信和数据存储压力，对提高电力通信的实时性，促进电力系统的信息化发展发挥了重要的作用。
关键词：电力系统；数据压缩；算法；通信网络
前言：随着科学技术的发展，促进了我国电网规模的不断扩大，促进了电力行业信息化建设的发展。但是电网行业在发展过程中，需要依赖大量信息支持，给数据的传输和存储造成了较大的负担。但是随着电力系统的发展，故障录波和电能质量监测技术取得了良好的发展，新型的计算机装置被广泛应用于电力系统中，采集和产生的大量数据需要借助通信网传送到上级管理中心，导致通信系统的传输速度较慢，传输的实践较长，无法满足电力系统通信的实时性要求，成为当前电力系统需要迫切解决的问题。
一、电力数据的Huffman无损压缩理论概述
Huffman在1952年被提出了一种信号概率数据压缩算法编码方法，主要是依据字符出现的概率来对异字头码字进行构造，被人们称为最佳编码技术。Huffman编码定理需要在变长编码中，按照各编码的才刚度对对应符号出现概率的大小进行逆序排列，确保平均长度的最小化。Huffman压缩编码方法在实际的应用过程中，首先需要根据源信号出现的频率进行统计计算，结合每个源信号出现的频率大小来赋予一定的编码，确保高频率的信号需要对应短码，低频率的信号需要对应长码，用信号相对应的编码取代源数据中的信号。需要按照如下步骤进行Huffman编码：
首先，需要对信源符号出现的概率按照减小的顺序进行排列。其次，将两个最小的概率通过相加组合的形式，将较高的概率分支作为上部位置，直到概率达到1.0为止。将组合的上边数据设置为1，下去便数据设置为0。最后，画出信源符号概率为1.0处的路径，记录好1和0路径。需要结合信源符号对1、0进行序列排列[1]。
二、电力测量数据的高阶增量调制压缩算法
（一）电力测量数据高阶差分时特点
在对电力测量数据进行分析时，主要是运用差分法进行数据压缩，能够取得良好的数据压缩效果，由于语音数据中的小幅值信号的数量较多，电力信号中的大幅值信号较多，光凭借增量调制方法远远不够用，需要充分运用语音压缩中的增量调制有损压缩方法，却保人们能够听清语音信息，确保电力系统数据的完整性。例如，余弦型电力信号通常表现为：xo（t）=x（t）=Acos(2πft+θ),其中A表示信号幅值，f为频率，θ为初相角[2]。
（二）高阶增量调制算法的性能分析
在对高阶增量调制算法的性能进行分析时，主要谁借助增量调制原理来对语音信号进行处理，实现了对原有的增量调制对信号的有损压力局限性的打破。但是在实际的应用过程中“高阶”算法运算量不大，使用的差分阶数通常不会超过3次。在对高阶增量进行调制后，运用的双字节数据会由以前的4个变为现在的1到2个，促进了字符数的减少。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆仿真电压信号的定义为:x(t)=A(2πft+θ),仿真时取A=30000,f=50HZ,θ=0,t∈[0,0.2]s。仿真信号的波形如图1所示，需要确保每周波采样为256点，将采样的频率设置为12.8KHZ，主要通过自然二进制码进行表达。需要直接对采样原始数据进行Huffman编码，需要运用4个十六进制字符进行表达，但是不能起到良好的压缩效果。
图 1 仿真电压信号波形
三、小波包理论的电力数据有损压缩技术
（一）小波包理论数据压缩研究
小波包压缩作为一种常见的有损压缩方法，第一，需要对小波基和分解层数进行合理选择，将信号进行小波包分解，能够得到各个节点的小波包系数。第二，需要合理选择熵函数，按照合理的规则进行最优小波包树的选择。在对阈值进行选择时，需要按照最优小波包树的终端节点系数进行硬阈值处理，需要对小波包系数进行合理保留，将系数控制在留幅值大于或等于阈值的范围内。第三，需要充分利用小波包系数对信号进行重构，计算出合理的压缩指标。
（二）最优小波包树的熵函数的选择
在对小波包进行电力数据的研究过程中，属于定性分析的过程，需要结合实际的应用情况，对电力信号进行及时的调整，充分展现出小波包压缩的特色。小波包相较于小波分解具有较强的灵活性特点，实现了对多种分解方式的合理运用，在对小波包树进行选择时，需要选择符合标准的最优小波包树，运用特征函数进行快速搜索。如图2中的数字进行对树节点熵进行选择的过程，阴影部分则表明需要舍弃的子空间。需要从最低一层的小波包分解子空间开始进行搜索，如果两子空间的熵之小于母空间的熵，需要对两子空间进行保留；反之，则需要对母空间进行保留，对子空间进行舍弃[3]。
图 2 按最小熵原则搜索最优小波包树示意图
四、OPNET电力压缩数据通信仿真技术
仿真模型的建立需要依照电力系统继电保护的时延，需要满足继电保护信号通道的实时性和可靠性要求，需要确保通道上的时延不大于10ms，保护信息的通道传输不大于5ms，利用OPNET对网络的时延进行仿真。仿真技术主要运用Video Conference和FTP两种服务。其中Video Conference具有双向通信功能，可以在不同的通信方向上配置不同的数据符合，能够直接观测到相关的时间参数，确保不同通信链路中不同数据流量信息的合理配置，运用FTP服务仿真故障性或者突发性来实现对数据信息传输。广域保护和控制系统在实际的应用过程中，需要充分利用广域信息来进行决策，充分的展现出广域保护的优越性。结果表明网络式和分布式结构的实时性能较好，能够满足WAPS的应用要求[4]。
结论：电力系统的数据压缩是电力行业的重要组成部分，也是电力行业的最新研究课题，符合电网行业和电力信息化的发展趋势，在广域信息中具有良好的应用效果。本文主要是对电力行业中的数据压缩问题进行深入分析，结合波形数据的特点，对数据压缩方法进行深入研究，充分展现出了电力数据的无损压缩和有损压缩方法。最后对通信网络仿真技术进行进行分析，展现出了广域信息的决策性作用，展现出了广域保护的优越性，体现出了网络式和分布式结构的良好应用性能。
参考文献：
[1]王丽君. 电力系统数据压缩传输的研究与实现[D].北京化工大学,2010.
[2]李斌. 面向无线传感器网络的压缩与成簇算法研究与实现[D].湖南大学,2010.
[3]王开选. 智能电力通信网络故障管理机制[D].北京邮电大学,2015.
[4]戴莹. 无线传感器网络在智能电网中若干关键问题的研究[D].合肥工业大学,2013.
论文作者:王丹妮
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/16
标签：信号论文; 小波论文; 电力系统论文; 数据论文; 电力论文; 增量论文; 算法论文; 《基层建设》2016年18期论文;