專利名稱：一種適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，屬于電力系統(tǒng)通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱WAMS)的同步相量測(cè)量單元(以下簡(jiǎn)稱PMU)逐漸布置在電力系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)(通常為所有500kV及以上節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵220kV節(jié)點(diǎn))，實(shí)現(xiàn)了廣域電力系統(tǒng)的相量同步量測(cè)。目前基于WAMS的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制中，以電力系統(tǒng)低頻振蕩的在線檢測(cè)與閉環(huán)控制為例，電力系統(tǒng)低頻振蕩的頻率通常在O. I 2. 5Hz之間，根據(jù)香農(nóng)采樣定理，若要監(jiān)測(cè)出頻率為2. 5Hz的低頻振蕩，則至少需要5Hz的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。一方面，現(xiàn)有的PMU—般每10 至20毫秒傳送一批數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳頻率高；另一方面，廣域電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)眾多，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含了大量包括電壓、電流、功率、功角等在內(nèi)的量測(cè)，數(shù)據(jù)通信及處理任務(wù)非常繁重；以上兩方面因素導(dǎo)致WAMS對(duì)其通信網(wǎng)絡(luò)的性能要求很高，同時(shí)對(duì)硬件設(shè)備及軟件運(yùn)行也造成很大壓力。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，包括以電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)為代表的軟實(shí)時(shí)任務(wù)，及電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)閉環(huán)控制為代表的硬實(shí)時(shí)任務(wù)。為保證某一時(shí)刻的動(dòng)態(tài)閉環(huán)控制，必須獲得之前特定時(shí)刻的數(shù)據(jù)，若所需數(shù)據(jù)還沒(méi)完成上傳，則將控制失效。盡管現(xiàn)有WAMS通信網(wǎng)絡(luò)可以完成軟實(shí)時(shí)任務(wù)，但硬實(shí)時(shí)任務(wù)則可能因由海量數(shù)據(jù)造成的通信阻塞而不能實(shí)現(xiàn)。綜上，WAMS需要一種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，在保持足夠有效信息的同時(shí)，對(duì)海量WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮以保證電力系統(tǒng)的硬實(shí)時(shí)任務(wù)。已發(fā)表的專利《一種適用于電力系統(tǒng)終端設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法》中有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法的相關(guān)內(nèi)容，但該方法中判斷是否發(fā)送新數(shù)據(jù)的條件為檢測(cè)量測(cè)值的變化速率是否超過(guò)設(shè)定值及傳輸是否超時(shí)，該方法雖然能在穩(wěn)態(tài)時(shí)有效對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，但在電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中，量測(cè)值的變化速率往往很大,此時(shí)的數(shù)據(jù)壓縮率很低,不能有效解決電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，對(duì)已有電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信方法進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)超時(shí)、過(guò)濾、壓縮三種條件判定是否發(fā)送數(shù)據(jù)，在保持足夠有效信息的同時(shí)，對(duì)海量WAMS數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮，以保證電力系統(tǒng)的硬實(shí)時(shí)任務(wù)。本發(fā)明提出的適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，包括以下步驟首先，設(shè)定一個(gè)廣域測(cè)量系統(tǒng)的最大傳輸間隔Tmax，Tfflax的取值范圍為10毫秒 15000毫秒，一個(gè)輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)，該輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)包括量測(cè)值Vt及與量測(cè)值Vt對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)為tt，一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮的過(guò)濾條件閾值VExc;Dev，以及一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮的壓縮條件閾值;然后，(I)廣域測(cè)量系統(tǒng)通信的發(fā)送端處理待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)，待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)包括量測(cè)值Vn及與量測(cè)值Vn對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)tn。計(jì)算發(fā)送端持續(xù)未上傳數(shù)據(jù)時(shí)間dT dT = tn-ts其中，ts為最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)，其量測(cè)值為Vs ；(2)判斷數(shù)據(jù)壓縮的超時(shí)條件將上述dT與上述Tmax進(jìn)行比較，若dT ^ Tmax，則執(zhí)行步驟(4)，若dT < Tmax，則執(zhí)行步驟(3)；(3)判斷上述量測(cè)值Vt的過(guò)濾條件計(jì)算|Vt_Vs|，將計(jì)算結(jié)果與過(guò)濾條件閾值 VExc;Dev進(jìn)行比較，若I Vt-Vs I < VExcDev,則保持輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)不變，并執(zhí)行步驟(9)，若 IVt-VsI 彡 VExeDev，則執(zhí)行步驟(4);(4)判斷上述量測(cè)值Vt的壓縮條件，計(jì)算臨時(shí)變量Vtm，Vtm=^fitt-ts) + Vs其中，Vp為與待發(fā)數(shù)據(jù)上一周期數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的量測(cè)值，與Vp對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)為tp，進(jìn)而計(jì)算Ivt-vtm|，將計(jì)算結(jié)果與壓縮條件閾值 胃^進(jìn)行比較，若IVt-VtmI <v—，則執(zhí)行步驟(5)，若
Vt Vtm I ^ VcompDev，
則執(zhí)行步驟(7);(5)將發(fā)送端持續(xù)未上傳數(shù)據(jù)時(shí)間dT與廣域測(cè)量系統(tǒng)的最大傳輸間隔Tmax進(jìn)行比較，若dT彡Tmax，則執(zhí)行步驟(8)，若dT < Tmax，則執(zhí)行步驟(6)；(6)判斷上述Vp的壓縮條件計(jì)算臨時(shí)變量Vpm， Vpm = -γ-is) + K并計(jì)算IVp-VpmI，將計(jì)算結(jié)果與上述壓縮條件閾值Vqmpdot的大小，若IVp-VpmI
<Vqmpdot，則使上述輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)等于待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)，即Vt = ￥ 且tt = tn，并執(zhí)行步驟(9)，若IVp-VpmI彡V—，則執(zhí)行步驟(8)；(7)使上述最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)等于輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)，即Vs = Vt且ts=tt，向廣域測(cè)量系統(tǒng)通信的接收端發(fā)送最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)，包括VS&VS對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)ts，并判斷上述Vp的壓縮條件，計(jì)算臨時(shí)變量vpm，Vpm =i,-Q + Vs
n s并計(jì)算|vp-vpm|，將計(jì)算結(jié)果與上述壓縮條件閾值％。_^進(jìn)行比較，若IVp-VpmI
〈VcompDev^ 則使 Vt == 并執(zhí)行步驟(9)，右 | V
P Vpm I VcompDev，
則執(zhí)行步驟(8);(8)使上述最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)等于待發(fā)數(shù)據(jù)上一周期數(shù)據(jù)，即Vs = Vp且ts = tp，向廣域測(cè)量系統(tǒng)通信的接收端發(fā)送最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)，包括Vs及Vs對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)ts，并使上述待發(fā)數(shù)據(jù)上一周期數(shù)據(jù)等于待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)，即Vp = ￥ 且tp = tn，使上述輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)等于待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)，即Vt = ￥ 且tt =tn，執(zhí)行步驟(10)；(9)使上述待發(fā)數(shù)據(jù)上一周期數(shù)據(jù)等于待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)，即Vp =乂 且tp = tn，向廣域測(cè)量系統(tǒng)通信的接收端發(fā)送空數(shù)據(jù)包，執(zhí)行步驟(10)；(10)廣域測(cè)量系統(tǒng)通信的接收端接收發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)，若接收到空數(shù)據(jù)包則進(jìn)行下次接收，若接收到非空數(shù)據(jù)包，則按照數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)將接收的數(shù)據(jù)存入廣域測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，重復(fù)步驟(I)，進(jìn)行下一循環(huán)。本發(fā)明提出的適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，其優(yōu)點(diǎn)是I、本發(fā)明的通信方法中，融合了三種是否發(fā)送數(shù)據(jù)的判斷條件，當(dāng)符合條件時(shí)再發(fā)送量測(cè)數(shù)據(jù)，能在電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)條件下均能有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，保證了通信的實(shí)時(shí)性。2、本發(fā)明的通信方法中，在量測(cè)數(shù)據(jù)不滿足發(fā)送條件時(shí)仍發(fā)送空數(shù)據(jù)包，以保持廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信，可方便的區(qū)分通信的工作狀態(tài)，保證了通信的可靠。
3、本發(fā)明的通信方法可以大量減少WAMS的數(shù)據(jù)通信量，極大的減輕了通信網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，保證了硬實(shí)時(shí)通信，進(jìn)而為電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與閉環(huán)控制提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。


圖I是本發(fā)明的通信方法中通信發(fā)送端的流程框圖。
具體實(shí)施步驟本發(fā)明提出的適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，其中通信發(fā)送端的流程框圖如圖I所示。本數(shù)據(jù)壓縮通信方法包括以下步驟首先，設(shè)定一個(gè)廣域測(cè)量系統(tǒng)的最大傳輸間隔Tmax，Tfflax的取值范圍為10毫秒 15000毫秒，一個(gè)輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)，該輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)包括量測(cè)值Vt及與量測(cè)值Vt對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)為tt，一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮的過(guò)濾條件閾值VExc;Dev，以及一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮的壓縮條件閾值;然后，(I)廣域測(cè)量系統(tǒng)通信的發(fā)送端處理待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)，待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)包括量測(cè)值\及與量測(cè)值\對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)tn。計(jì)算發(fā)送端持續(xù)未上傳數(shù)據(jù)時(shí)間dT dT = tn-ts其中，ts為最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)，其量測(cè)值為Vs ；(2)判斷數(shù)據(jù)壓縮的超時(shí)條件將上述dT與上述Tmax進(jìn)行比較，若dT ^ Tmax，則執(zhí)行步驟(4)，若dT < Tmax，則執(zhí)行步驟(3)；(3)判斷上述量測(cè)值Vt的過(guò)濾條件計(jì)算|Vt_Vs|，將計(jì)算結(jié)果與過(guò)濾條件閾值VExc;Dev進(jìn)行比較，若I Vt-Vs I < VExcDev,則保持輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)不變，并執(zhí)行步驟
(9)，若 IVt-VsI 彡 VExeDev，則執(zhí)行步驟(4);(4)判斷上述量測(cè)值Vt的壓縮條件，計(jì)算臨時(shí)變量Vtm，νΜ = 1-^-φ,-0 + νι其中，Vp為與待發(fā)數(shù)據(jù)上一周期數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的量測(cè)值，與Vp對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)為tp，進(jìn)而計(jì)算Ivt-vtm|，將計(jì)算結(jié)果與壓縮條件閾值 胃^進(jìn)行比較，若IVt-VtmI <v—，則執(zhí)行步驟
(5)，若
Vt Vtm I ^ VcompDev，
則執(zhí)行步驟(7);
(5)將發(fā)送端持續(xù)未上傳數(shù)據(jù)時(shí)間dT與廣域測(cè)量系統(tǒng)的最大傳輸間隔Tmax進(jìn)行比較，若dT≥Tmax，則執(zhí)行步驟(8)，若dT < Tmax，則執(zhí)行步驟(6)；(6)判斷上述Vp的壓縮條件計(jì)算臨時(shí)變量Vpm，
權(quán)利要求
1 一種適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，其特征在于該數(shù)據(jù)壓縮通信方法包括以下步驟 首先，設(shè)定一個(gè)廣域測(cè)量系統(tǒng)的最大傳輸間隔Tmax，Tfflax的取值范圍為10毫秒 15000毫秒，一個(gè)輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)，該輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)包括量測(cè)值Vt及與量測(cè)值Vt對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)為tt，一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮的過(guò)濾條件閾值VExc;Dev，以及一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮的壓縮條件閾值;然后， (1)廣域測(cè)量系統(tǒng)通信的發(fā)送端處理待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)，待發(fā)送的電力系統(tǒng)狀態(tài)量測(cè)數(shù)據(jù)包括量測(cè)值卩 及與量測(cè)值Vn對(duì)應(yīng)的時(shí)標(biāo)tn，計(jì)算發(fā)送端持續(xù)未上傳數(shù)據(jù)時(shí)間dT dT = tn-ts其中，ts為最近一次發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)，其量測(cè)值為Vs ； (2)判斷數(shù)據(jù)壓縮的超時(shí)條件將上述dT與上述Tmax進(jìn)行比較，若dT^ Tmax，則執(zhí)行步驟(4)，若dT < Tmax，則執(zhí)行步驟(3)； (3)判斷上述量測(cè)值Vt的過(guò)濾條件計(jì)算|Vt-Vs|，將計(jì)算結(jié)果與過(guò)濾條件閾值VExd)ev進(jìn)行比較，若IVt-VsI <νΕχ—，則保持輔助實(shí)現(xiàn)壓縮的中間量測(cè)數(shù)據(jù)不變，并執(zhí)行步驟(9)，若
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于廣域測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)數(shù)據(jù)壓縮通信方法，屬于電力系統(tǒng)通信技術(shù)領(lǐng)域。本方法融合了對(duì)比廣域測(cè)量系統(tǒng)的最大傳輸間隔的超時(shí)條件、衡量電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的量測(cè)值容許的誤差大小的過(guò)濾條件和衡量電力系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的量測(cè)值變化速率容許的誤差大小的壓縮條件，依次通過(guò)超時(shí)、過(guò)濾、壓縮條件判斷是否發(fā)送數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮通信。本發(fā)明方法在電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)條件下均能有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，保證了通信的實(shí)時(shí)性；同時(shí)，不滿足發(fā)送條件時(shí)仍發(fā)送空數(shù)據(jù)包，可方便的區(qū)分通信的工作狀態(tài)，保證了通信的可靠；本發(fā)明方法可大量減少WAMS的數(shù)據(jù)通信量，極大的減輕了通信即數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)。
文檔編號(hào)H04L12/26GK102970340SQ20121042549
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者程林, 張放, 孫元章, 黎雄, 陳剛, 林成, 趙維興, 唐建興, 王國(guó)松, 馬覃峰 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心