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基于分形插值的電力系統故障錄波數據壓縮與還原算法研究

2019-05-10 23:38:03 0

計算機測量與控制.2014.22(4) Computer Measurement & Control 文章編號:1671—4598(2014)04—1185一04 中圖分類號:TP734 文獻標識碼:A ?1185? 基于分形插值的電力系統故障錄波 數據壓縮與還原算法研究 鄭 雷,王 斌,喻敏 430000) (武漢科技大學信息科學與工程學院,武漢 摘要:針對電力系統故障信號波形在特定時間段內具有自相似性,提出一種基于分形插值的電力系統故障錄波數據壓縮與還原算法; 對原始錄波數據的分維數進行計算,并提取原始錄波信號的大體輪廓后進行抽樣得到插值點集合,將這兩個特征信息作為故障信號的編 碼參數對故障信號進行壓縮,基于分段分形插值原理還原電力系統故障錄波數據;在該方法中,針對錄波數據特點,對分形插值中的插 值點選取方法進行改進,對分形插值理論中的分維數定理的應用條件做詳細的論證;對10 kV中性點不接地系統的單相接地故障波形進 行仿真,結果表明:該方法能夠提高故障錄波數據的壓縮倍數并且減小賦范均方誤差、失真率低,能夠有效地還原故障錄波信號。 關鍵詞:故障錄波;數據壓縮與還原;分維數;分段分形插值;FIR濾波器 Research about Compression and Reproduction Algorithm of Digital Recorded Data From a Faulted Power System Based Zheng on Fractal Interpolation Lei,Wang Bin,Yu Min 430000,China) to (CoUege of Information Science and Engineering,Wuhan University of Science and Techn0109y,Wuhan Abstract:Power system fault signal waveforms have self—similarity in reproduce digital recorded data from a a specific pe riod of time. A method is proposed compress and faulted power system based as on fractal interpolation.And this method makes short—time box—count— to ing dimension and general outline of original recorded data 1ation encoding parameters compress the fault signal. A method to improve interpo一 points selection in fractalinterpolation,about features for recorded data. A detailed argument is made about fractal dimension theorem Simula— er— application conditions in fractal interpolation theory. tion results show that the method can 10kV ungrounded system single—phase ground fault waveforms is simulated. improve the compression ratio of the disturbance recorder data and reduce the normed mean to square ror,low distortion. And it is possible effectively restore the disturbance signal. short—time box—counting dimension; segment fractalinterpo一 Key words:digital fault recorded; 1ation:FIR filter data compression and reproduction; 0 引言 在電力系統故障過程中,故障暫態信號蘊涵了豐富的故障 輪廓提取以保留其整體特性,再對輪廓提取后的信號進行抽樣 以得到插值點序列。分形集合具有自相似性,還原后的信號仍 然能夠保留壓縮前的有用信息,這種方法有效避免直接采樣選 信息。故障暫態信號是一種非平穩信號,記錄這一信號需要較 高的采樣率,得到的數據量很大,加重了數據存儲的負擔,同 時也降低了數據的傳輸效率[1]。電力系統發展使電網的規模越 擇插值點造成大量有用信息丟失的問題。文獻[3]提出分塊 計算縱向壓縮比的方法,但沒有給出分塊依據;文獻[4]提 出利用分維數并根據分形插值理論中的分維數定理計算垂直比 例因子,但是并未對分維數定理的適用條件進行論述。本文通 過分維數計算縱向壓縮比并詳細論證分形插值理論中分維數定 理的適用條件。 來越大,結構越來越復雜,當多個站點同時上傳錄波數據時容 易造成數據通道阻塞。因此有必要研究具有高壓縮性能的故障 錄波數據壓縮與還原方法以避免數據通道阻塞,降低電力系統 通信成本。在誤差允許的范圍內,為了進一步提高數據壓縮倍 數,充分考慮電力系統故障波形數據的特征,本文提出一種基 于分形插值的故障錄波數據壓縮與還原算法。 分形插值理論中,插值點選取和縱向壓縮比確定是兩個亟 l算法的原理描述 基于分形插值的故障錄波數據壓縮與還原算法的理論基礎 是分形集合具有自相似性(整體與局部之間存在形態學的相似 性)和分形插值
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