基于二維分塊dct變換的電力系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)方法
【專(zhuān)利摘要】基于二維分塊DCT變換的電力系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)方法，包括如下步驟：1.將采樣得到的一維時(shí)間序列諧波信號(hào)轉(zhuǎn)化為二維矩陣；2.將二維進(jìn)行分塊處理，得到各分塊矩陣；3.對(duì)分塊矩陣進(jìn)行L×L?DCT變換，得到DCT變換結(jié)果矩陣；4.對(duì)分塊矩陣元素進(jìn)行重新排列，將相同位置的元素組成重排矩陣；5.計(jì)算各重排矩陣的平均能量，并進(jìn)行能量閾值判斷，由此構(gòu)建量化矩陣，將大于能量閾值的元素置1，小于能量閾值的元素置0；6.由量化矩陣和分塊重排矩陣構(gòu)建結(jié)構(gòu)體數(shù)組H，H為諧波實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)壓縮結(jié)果。采用本發(fā)明具有良好的壓縮效果，壓縮率>20.2381，標(biāo)準(zhǔn)化均方誤差<3.291×10-5。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于二維分塊DCT變換的電力系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)壓縮方法，具體是一種基于二維分塊DCT變換的電力系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大量電力電子器件的在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，產(chǎn)生的諧波污染也越來(lái)越嚴(yán)重，其對(duì)電網(wǎng)的影響有:增加電網(wǎng)的能量損失；使電網(wǎng)設(shè)備誤操作，造成事故；增加電網(wǎng)設(shè)備的額外損耗，降低命；當(dāng)諧波頻率接近基波頻率，引發(fā)閃變；導(dǎo)致設(shè)備的諧振、噪聲和振動(dòng)，使電網(wǎng)設(shè)備失效甚至損壞。因此，電力系統(tǒng)的諧波已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。全天候諧波監(jiān)測(cè)即錄波裝置不僅諧波參數(shù)(諧波幅值、相角)進(jìn)行檢測(cè)，并記錄諧波的實(shí)施波形，近年來(lái)，諧波檢測(cè)儀的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。諧波監(jiān)測(cè)儀記錄了海量的諧波數(shù)據(jù)，各諧波監(jiān)測(cè)儀和監(jiān)測(cè)中心的通訊數(shù)據(jù)量大，諧波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要保證高實(shí)時(shí)性和高同步性，才能進(jìn)行有效的電網(wǎng)諧波分析。而龐大的諧波數(shù)據(jù)量導(dǎo)致傳輸時(shí)間長(zhǎng)，由此必須對(duì)諧波監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，提取特性信息，減小數(shù)據(jù)量。
[0003]諧波數(shù)據(jù)具有周期性，可利用其周期性得到好的壓縮性能。目前諧波數(shù)據(jù)壓縮方法主要有基于FFT的閾值壓縮方法、小波系數(shù)閾值壓縮方法、改進(jìn)小波(Slantlet)閾值壓縮方法等、離散余旋變換(DCT)壓縮方法。
[0004]FFT閾值壓縮方法效率高，但其缺點(diǎn)FFT不具有時(shí)頻特性，將損失諧波時(shí)間信息；小波閾值壓縮因其具有形象性、相關(guān)度高等優(yōu)點(diǎn)，獲得了較好的壓縮效果。但小波變換的計(jì)算需要消耗大量?jī)?nèi)存，計(jì)算復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性成本高；DCT變換矩陣的基向量近似于Toeplitz矩陣的特征向量，被認(rèn)為是性能接近于K.L變換的準(zhǔn)最佳變換，具有很高的時(shí)頻能量集中特性，但其大多數(shù)信號(hào)的能量都集中在變換后的低頻部分，不適用諧波的壓縮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明借助諧波周期性和DCT變換算法的簡(jiǎn)便性，使DCT變換更好的適用于電力系統(tǒng)諧波壓縮，提出了一種基于二維分塊DCT變換的電力系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)方法。
[0006]離散余弦變換DCT (Discrete Cosine Transform,)是一種實(shí)數(shù)域變換,其變換核為實(shí)數(shù)余弦函數(shù)。
[0007]一個(gè)矩陣的二維DCT變換定義如下:
【權(quán)利要求】
1.基于二維分塊DCT變換的電力系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將采樣得到的一維時(shí)間序列諧波信號(hào)轉(zhuǎn)化為二維矩陣； (2)將二維進(jìn)行分塊處理，得到各分塊矩陣； (3)對(duì)分塊矩陣進(jìn)行LXLDCT變換，得到DCT變換結(jié)果矩陣； (4)對(duì)分塊矩陣元素進(jìn)行重新排列，將相同位置的元素組成重排矩陣； (5)計(jì)算各重排矩陣的平均能量，并進(jìn)行能量閾值判斷，由此構(gòu)建量化矩陣，將大于能量閾值的元素置1，小于能量閾值的元素置O ; (6)由量化矩陣和分塊重排矩陣構(gòu)建結(jié)構(gòu)體數(shù)組H，H為諧波實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)壓縮結(jié)果， 數(shù)據(jù)重構(gòu)是通過(guò)二維DCT逆變換進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，由結(jié)構(gòu)體數(shù)組還原DCT變換分塊矩陣，分塊矩陣空白元素補(bǔ)O，將分塊重排重構(gòu)還原至DCT結(jié)果矩陣，對(duì)其進(jìn)行二維DCT逆變換，得到二維數(shù)據(jù)矩陣，由二維數(shù)據(jù)矩陣恢復(fù)得到一維諧波時(shí)間序列。
【文檔編號(hào)】H03M7/30GK103427845SQ201310336592
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】曾博, 滕召勝, 韓帥, 李剛, 卿柏元 申請(qǐng)人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院