基于HHT和PCA的电能质量数据压缩
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关键词
电 能质 量 ；数据 压 缩 ；Ｈ Ｈ Ｔ；Ｐ Ｃ Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ＨＨＴ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ
，
Ｘｉ ａ ｏ Ｌ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ
Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ，Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ＆Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂ ｅ Ｕ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
Ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ
基 础 及 前 沿
中 国 科 技 信 息 ２ ０ １ ３ 年 第 ２ ３ 期・ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｄ ｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
基于Ｈ Ｈ Ｔ ￣ Ｅ Ｉ Ｐ ＣＡ的电能质量数据压缩
ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
，
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ；ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ；ＨＨＴ；Ｐ ＣＡ
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ２ ３． ０ ０ ７
在 电能 质量数 据压 缩算 法 的研 究上 ， Ｇ ｅ ｒ ｅ ｋ 等利 用二 维 离 散 小 波 变 换 进 行 处 理 ，经 过 试 验 证 明二 维 小 波 在 故 障 定 位 和 去 冗余 性 方面 优 于 一 维小 波 ， 也 就意 味 二 维 的 压缩 算 法对 比一 维 的压 缩算 法 上有 一定 的优 势 。在 处理 电能 质 量 数据 方 面 ，小波 变 换 由于小 波 基 函数 自适应 不 强 ，无法 找 到一 种 普遍 适 用的 小波 基 ，需要 人 工干 预来 控 制 电能 质
监 测 系统 采集 以 及传 输 的各 个 网点 的故 障信 息对 于 现 代电力系统管理和控制越来越重要。电能质量分为稳态电 能 质量 事件 和故 障 暂态 电能 质量 事 件 ，稳态 电能质 量事 件 包括 闪变 、谐波 等 ，故 障暂 态事 件 包括 电压 暂升 、暂降 、 电压 中断等 。这 些 数据 量 巨大 的 电能 质量数 据 的有 效传 输 将会 成为研 究 的热点 内容 ， 为 了解决这 个 问题 ，合理 的对 电 能 质量 数据 进 行压 缩 成为 了一 个有 效 的途 径 ，因此 如 何有 效 的压 缩 电能 质量 数据 ，减 少 其存 储空 间 ，减 少数 据 传送 量和 传送 时 间是 电力工 作者非 常关 心的 问题 。 电能 质量数据 的压 缩必须 准确 有效 ， 数 据信 息 中故 障信 息特 征 必须 保 留在 压缩 后 的数据 中。这 也就 意 味着 压缩 后 的数 据 必 须能够 准 确 的记录 电能 质量稳 态 事件 中谐 波 相对 时 间轴 的关 系以 及记 录 电能 质 量暂 态事 件 中故 障信 号 的奇 异成 分 。在 压缩 数 据 完成后 ，还 需 要对 压 缩后 的数 据 进行 重构 ，得 到 重构 信号 ，与原 始信 号 进行 比较 分 析 ，检验 在 压缩过 程 中 电能 质量 数据 的关 键信 息 点是否 得到 了保 留 。
赵 际洲 刘志 远 杨 碌 肖林华
华北电力大学控制 与计算机 学院，北京 １ ０ ２ ２ ０ ６
ＰＯ ｄａ ｔ ａ ｃ ｏｍｐ ｒ ｅｓ ｓｉ ｏｎ ｂａ ｓｅ ｄ ｏ ｎ ＨＨＴ ａ ｎｄ ＰＣＡ
Ｚｈ ａ ｏ Ｊｉ ｚ ｈ ｏ ｕ， Ｌｉ ｕ Ｚｈ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ， Ｙａ ｎ ｇ Ｌ ｕ
Ｐ ＣＡ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｍｉ ｎ ｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｉ ｎ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．
赵 际洲
摘要 针对 电力系统 日益突 出的海量数据存储 问题 ，本文提 出 了Ｈ Ｈ Ｔ 和Ｐ Ｃ Ａ 结合 的算 法用于 电能质 量数据压缩 。利 用Ｈ Ｈ Ｔ 进行 电能质量信 号的故障点检 测 ，将故 障信号和正 常信号 区分重 组后 用Ｐ Ｃ Ａ 进行压缩 以达到 数据压 缩 的效 果。采用 电 能质 量 数据 作 为 测 试 样 本 ，实验 结 果 表 明 ， 本 文算 法 的压 缩 性 能 良好 ，重 构质量 高。
Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ， ＨＨＴ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｑ ｕａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ， ｔ ｈ ｅ ｎ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ａ ｎｄ ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ， ａ ｔ ｌ ａ ｓ ｔ ， ＰＣＡ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈｍ ｉ ｓ ｕｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ．
关键词
电 能质 量 ；数据 压 缩 ；Ｈ Ｈ Ｔ；Ｐ Ｃ Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ＨＨＴ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ
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基 础 及 前 沿
中 国 科 技 信 息 ２ ０ １ ３ 年 第 ２ ３ 期・ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｄ ｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
基于Ｈ Ｈ Ｔ ￣ Ｅ Ｉ Ｐ ＣＡ的电能质量数据压缩
ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
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Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ；ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ；ＨＨＴ；Ｐ ＣＡ
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在 电能 质量数 据压 缩算 法 的研 究上 ， Ｇ ｅ ｒ ｅ ｋ 等利 用二 维 离 散 小 波 变 换 进 行 处 理 ，经 过 试 验 证 明二 维 小 波 在 故 障 定 位 和 去 冗余 性 方面 优 于 一 维小 波 ， 也 就意 味 二 维 的 压缩 算 法对 比一 维 的压 缩算 法 上有 一定 的优 势 。在 处理 电能 质 量 数据 方 面 ，小波 变 换 由于小 波 基 函数 自适应 不 强 ，无法 找 到一 种 普遍 适 用的 小波 基 ，需要 人 工干 预来 控 制 电能 质
监 测 系统 采集 以 及传 输 的各 个 网点 的故 障信 息对 于 现 代电力系统管理和控制越来越重要。电能质量分为稳态电 能 质量 事件 和故 障 暂态 电能 质量 事 件 ，稳态 电能质 量事 件 包括 闪变 、谐波 等 ，故 障暂 态事 件 包括 电压 暂升 、暂降 、 电压 中断等 。这 些 数据 量 巨大 的 电能 质量数 据 的有 效传 输 将会 成为研 究 的热点 内容 ， 为 了解决这 个 问题 ，合理 的对 电 能 质量 数据 进 行压 缩 成为 了一 个有 效 的途 径 ，因此 如 何有 效 的压 缩 电能 质量 数据 ，减 少 其存 储空 间 ，减 少数 据 传送 量和 传送 时 间是 电力工 作者非 常关 心的 问题 。 电能 质量数据 的压 缩必须 准确 有效 ， 数 据信 息 中故 障信 息特 征 必须 保 留在 压缩 后 的数据 中。这 也就 意 味着 压缩 后 的数 据 必 须能够 准 确 的记录 电能 质量稳 态 事件 中谐 波 相对 时 间轴 的关 系以 及记 录 电能 质 量暂 态事 件 中故 障信 号 的奇 异成 分 。在 压缩 数 据 完成后 ，还 需 要对 压 缩后 的数 据 进行 重构 ，得 到 重构 信号 ，与原 始信 号 进行 比较 分 析 ，检验 在 压缩过 程 中 电能 质量 数据 的关 键信 息 点是否 得到 了保 留 。
赵 际洲 刘志 远 杨 碌 肖林华
华北电力大学控制 与计算机 学院，北京 １ ０ ２ ２ ０ ６
ＰＯ ｄａ ｔ ａ ｃ ｏｍｐ ｒ ｅｓ ｓｉ ｏｎ ｂａ ｓｅ ｄ ｏ ｎ ＨＨＴ ａ ｎｄ ＰＣＡ
Ｚｈ ａ ｏ Ｊｉ ｚ ｈ ｏ ｕ， Ｌｉ ｕ Ｚｈ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ， Ｙａ ｎ ｇ Ｌ ｕ
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赵 际洲
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