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基于分形插值的电力系统故障录波数据压缩与还原算法研究_常用范文资料大全

计算机测量与控制.2014.22(4) Computer Measurement & Control 文章编号:1671—4598(2014)04—1185一04 中图分类号:TP734 文献标识码:A ?1185? 基于分形插值的电力系统故障录波 数据压缩与还原算法研究 郑 雷,王 斌,喻敏 430000) (武汉科技大学信息科学与工
计算机测量与控制.2014.22(4) Computer Measurement & Control 文章编号:1671—4598(2014)04—1185一04 中图分类号:TP734 文献标识码:A ?1185? 基于分形插值的电力系统故障录波 数据压缩与还原算法研究 郑 雷,王 斌,喻敏 430000) (武汉科技大学信息科学与工程学院,武汉 摘要:针对电力系统故障信号波形在特定时间段内具有自相似性,提出一种基于分形插值的电力系统故障录波数据压缩与还原算法; 对原始录波数据的分维数进行计算,并提取原始录波信号的大体轮廓后进行抽样得到插值点集合,将这两个特征信息作为故障信号的编 码参数对故障信号进行压缩,基于分段分形插值原理还原电力系统故障录波数据;在该方法中,针对录波数据特点,对分形插值中的插 值点选取方法进行改进,对分形插值理论中的分维数定理的应用条件做详细的论证;对10 kV中性点不接地系统的单相接地故障波形进 行仿真,结果表明:该方法能够提高故障录波数据的压缩倍数并且减小赋范均方误差、失真率低,能够有效地还原故障录波信号。 关键词:故障录波;数据压缩与还原;分维数;分段分形插值;FIR滤波器 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 在电力系统故障过程中,故障暂态信号蕴涵了丰富的故障 轮廓提取以保留其整体特性,再对轮廓提取后的信号进行抽样 以得到插值点序列。分形集合具有自相似性,还原后的信号仍 然能够保留压缩前的有用信息,这种方法有效避免直接采样选 信息。故障暂态信号是一种非平稳信号,记录这一信号需要较 高的采样率,得到的数据量很大,加重了数据存储的负担,同 时也降低了数据的传输效率[1]。电力系统发展使电网的规模越 择插值点造成大量有用信息丢失的问题。文献[3]提出分块 计算纵向压缩比的方法,但没有给出分块依据;文献[4]提 出利用分维数并根据分形插值理论中的分维数定理计算垂直比 例因子,但是并未对分维数定理的适用条件进行论述。本文通 过分维数计算纵向压缩比并详细论证分形插值理论中分维数定 理的适用条件。 来越大,结构越来越复杂,当多个站点同时上传录波数据时容 易造成数据通道阻塞。因此有必要研究具有高压缩性能的故障 录波数据压缩与还原方法以避免数据通道阻塞,降低电力系统 通信成本。在误差允许的范围内,为了进一步提高数据压缩倍 数,充分考虑电力系统故障波形数据的特征,本文提出一种基 于分形插值的故障录波数据压缩与还原算法。 分形插值理论中,插值点选取和纵向压缩比确定是两个亟 l算法的原理描述 基于分形插值的故障录波数据压缩与还原算法的理论基础 是分形集合具有自相似性(整体与局部之间存在形态学的相似 性)和分形插值

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