电力系统数据压缩传输的研究与实现

论文摘要

随着电力系统电能量测量技术和电能质量监测技术的迅速发展,电力系统中采集和产生的大量电能量数据和电能质量数据需要由电力通信网传送到上级管理中心。这不但给数据传输也给数据存储带来了很大的困难,而解决这一难题最有效的途径就是对监测数据进行压缩。由于小波变换具有良好的时频局部化特性,近年来被广泛应用于电力系统数据压缩中。但传统小波不能同时具有对称性、正交性、短支撑性、高阶消失矩等这些改善压缩效果的关键因素,从而使压缩效果在一定程度上受到了限制。由于多小波能够同时具有上述性质,本文采用多小波变换方法,对电能量数据和电能质量数据压缩进行了深入地研究和实验,并实现了数据的远程传输。主要工作如下：1、讨论了数据压缩的原理、分类和压缩性能的评价指标,并对目前电力系统中的几种通信技术作了详细的阐述和特点的比较,对GPRS技术做了详细的分析；2、设计了多小波阈值压缩的一维算法和程序,并采用平衡预处理方法的CL4多小波对电能量信号进行了压缩实验,在压缩比相同的前提下,与传统的DB4小波的压缩效果进行了分析比较,结果显示,采用CL4多小波压缩算法比DB4小波压缩算法产生的均方误差小；3、研究了多级树集合分裂编码的一维算法实现,设计并编写了其编解码程序。根据多小波变换后系数的特点,将多小波变换和多级树集合分裂编码的算法相结合应用于电力系统一维数据压缩中,并使用该算法对电能量信号和电能质量扰动信号进行压缩仿真,对压缩结果进行了详细的分析,结果表明：该算法不仅可以自由变换压缩比,而且取得了良好的压缩效果；4、针对GPRS无线通信网络的特点,设计了基于GPRS技术的电能量数据和电能质量数据远程传输系统的终端通信方案,从网络接入方式、网络传输协议、数据传输方式以及GPRS通信模块的选择等方面详细阐述了该设计方案,在此基础上设计了应用层数据传输协议,并讨论了使用心跳机制的必要性；5、构建了基于GPRS的电能量数据和电能质量数据远程传输系统终端的软硬件开发平台,在此基础上,设计并实现了监控终端软件,实现了终端与控制中心的远程通信,并通过大量数据的远程传输测试,对传输系统的可靠性进行了有效的验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 电力系统数据压缩
• 1.2.2 电力系统数据传输
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 本文的创新之处
• 第二章 数据压缩和数据传输的基本理论
• 2.1 数据压缩
• 2.1.1 数据压缩原理
• 2.1.2 数据压缩的分类
• 2.1.3 压缩性能的评价指标
• 2.2 数据传输
• 2.2.1 数据传输定义
• 2.2.2 数字通信系统的性能指标
• 2.2.3 电力系统通信技术
• 2.2.4 GPRS技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于多小波的电能量数据阈值压缩算法研究
• 3.1 多小波的基本理论
• 3.1.1 多小波的多分辨率分析
• 3.1.2 多小波的Mallat算法
• 3.1.3 多小波的重要性质
• 3.1.4 几种常用多小波及其性质比较
• 3.1.5 预处理方法及对多小波滤波器性能的影响
• 3.2 基于多小波的电能量数据阈值压缩算法
• 3.2.1 基于不同预处理方法的常用多小波分解重构比较
• 3.2.2 多小波阈值压缩算法的原理及实现过程
• 3.2.3 仿真结果及分析
• 3.2.4 与传统小波阈值压缩算法的比较
• 3.3 本章小结
• 第四章 多小波多级树集合分裂编码在电能量和电能质量数据压缩中的应用
• 4.1 嵌入式编码算法
• 4.1.1 嵌入式编码传输原则
• 4.1.2 嵌入式零树小波编码
• 4.1.3 多级树集合分裂编码的实现
• 4.2 算术编码算法
• 4.3 基于多小波及多级树集合分裂编码算法的实现
• 4.3.1 压缩算法的具体实现流程
• 4.3.2 压缩数据的存储结构
• 4.3.3 压缩算法实现中的关键步骤
• 4.4 实验结果及分析
• 4.4.1 电能量信号的压缩结果
• 4.4.2 电能质量扰动信号及其压缩结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于GPRS的电能量和电能质量数据远程传输系统的设计与实现
• 5.1 基于GPRS的电能量和电能质量数据远程传输系统
• 5.1.1 系统总体结构
• 5.1.2 系统功能及工作方式概述
• 5.2 系统通信方案的设计
• 5.2.1 网络接入方式的选择
• 5.2.2 系统数据传输方式的选择
• 5.2.3 网络传输协议的选择
• 5.2.4 GPRS通信模块的选择
• 5.3 通信可靠性的设计
• 5.3.1 心跳机制
• 5.3.2 校验机制和重发机制
• 5.4 应用层数据传输协议的设计
• 5.4.1 电力系统数据传输协议的设计
• 5.4.2 心跳包传输协议的设计
• 5.5 终端应用程序的开发与实现
• 5.5.1 终端硬件开发平台及软件开发环境
• 5.5.2 底层的串口通信程序设计
• 5.5.3 GPRS数据传输功能的实现
• 5.6 传输实验及结果分析
• 5.6.1 系统断网检测及自动重新连接试验
• 5.6.2 心跳机制的试验
• 5.6.3 数据传输实验
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者与导师简介
• 北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书