数据采集与监控系统中电网动态过程数据的传输方法
专利汇可以提供数据采集与监控系统中电网动态过程数据的传输方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 数据采集 与 监控系统 中 电网 动态过程数据的传输方法，通过在RTU等远程数据采集终端侧对测量时段内数据进行有损或 无损压缩 方式或者抽样方式，提取少量数据来记录该时段内的系统动态信息，并将提取的数据传送到控制中心，再根据接收到的数据重构和显示动态过程。本发明从数据刷新周期内动态过程数据中提取出数据量显著减小且能表征动态过程信息的数据，克服了原有系统的监控信息刷新速度慢且不能准确反应电网动态变化的问题，可大幅降低对通信系统的带宽要求，在现有系统上即可实现传输电 力 系统实时动态信息。，下面是数据采集与监控系统中电网动态过程数据的传输方法专利的具体信息内容。
1、一种数据采集与监控系统中电网动态过程数据的传输方法，包括以下 步骤：在远程数据采集终端侧对数据刷新周期内的测量数据采用数据压缩或 抽样等技术，提取包含数据刷新周期内电力系统动态过程信息的数据量较少 的数据，并将这些数据传输到控制中心，再在控制中心根据接收到的数据恢 复或重构数据刷新周期内电网动态过程数据。
2、根据权利要求1所述的数据采集与监控系统中电网动态过程数据的传 输方法，其特征在于：在远程数据采集终端侧对监测对象动态过程数据采用 Huffman编码、算术编码、行程长度编码、LZW等无损数据压缩方法压缩动态 过程数据，传输压缩后的数据以降低对通信系统的要求，再在控制中心对接 收到的数据解压缩，重构电网动态过程数据。
3、根据权利要求1所述的数据采集与监控系统中电网动态过程数据的传 输方法，其特征在于：在远程数据采集终端侧对监测对象动态过程数据采用 数据拟合等有损压缩技术，传输拟合函数的系数等数据量较少且能反应电网 动态过程信息的数据以降低对通信系统的要求，再在控制中心由接收到的拟 合函数系数等数据重构电网动态过程数据。
4、根据权利要求1所述的数据采集与监控系统中电力系统动态过程数据 的传输方法，其特征在于：在远程数据采集终端侧对监测对象动态过程数据 采用均匀或不均匀抽样抽取部分数据，传输抽样数据以降低对通信系统的要 求，再在控制中心由接收到的数据进行插值重构电网动态过程数据。
技术领域
本发明涉及电力系统调度自动化技术，特别涉及电力系统数据采集与监控 系统(SCADA)中电网动态过程数据的传输方法。
背景技术
由于数据采集与监控系统需要实现对分布在广阔地域上几十甚至几百个变 电站和发电厂的成千上万个电流、电压、频率、潮流、开关状态和发电机功角 等的监测，受网络通信和计算机处理容量的限制，只能以几秒一次的方式刷新 显示电网状态。当电网处于正常运行状态且电压、电流、频率、潮流和发电机 功角变化不大时，数据采集与监控系统能准确反应电网运行状态。但当电网发 生短路故障或其它扰动时，电网的电流、电压、频率、线路潮流和发电机功角 都可能快速变化，此时每隔几秒刷新一次显示电网状态的数据采集与监控系统 就无法准确反应系统动态过程。此类情形在实际电网的紧急状况处理中时有发 生，某些电网典型的动态过程，如低频振荡现象在数据采集与监控系统中长期 得不到有效观测，严重地影响了调度人员及时正确决策。
在现代数字化变电站中，远程数据采集终端可以通过变电站内通信网络从 新型电子式互感器中接收到每一瞬时的电流、电压、频率和发电机功角等测量 数据，并能计算得到线路潮流。因此，可以说远程数据采集终端收集的数据完 整地包含了电网动态过程的信息。但由于数据采集与监控系统网络通信带宽的 限制，不可能将远程数据采集终端中完整包含电网动态过程信息的数据全部发 送到控制中心，现在的电网数据采集与监控系统只能每隔几秒钟以监控对象数 据刷新周期中某一瞬时的数据刷新显示电网状态，所以不能给调度运行人员提 供扰动时电网动态过程的信息。解决此问题的一种可行选择是从数据刷新周期 内动态过程数据中提取出数据量显著减小且能表征动态过程信息的数据，通过 传输这些数据量显著减少的数据来降低对通信系统的要求，达到将电力系统动 态过程信息传达到控制中心的目的。
发明内容
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：在数据采集与监控系统每 一刷新周期中，在远程数据采集终端侧采用数据压缩或抽样等方式，提取数据 量较少的数据来记录该数据刷新周期中电力系统动态过程的信息，并将提取的 数据传送到调度中心，以减少传输数据量，降低对通信系统的要求。然后在控 制中心根据接收到的数据重构和显示系统动态过程。
减少数据量的技术方法主要有数据压缩或数据抽样等，其主旨是以较少的 数据记录数据刷新周期内电力系统动态过程(电流、电压、功角、频率和潮流) 信息，并将此数据传送到控制中心，然后在控制中心根据接收到的数据重构电 力系统动态过程，达到降低对通信系统要求和在现有系统基础上传输电力系统 动态过程信息的目的。其中，数据压缩方法可选用有损压缩技术(数据拟合技 术等)或无损压缩技术(Huffman编码、算术编码、行程长度编码、LZW编码 压缩算法等)，然后在控制中心由接收到的数据进行数据重构或解压缩来恢复动 态过程数据；抽样可以采用均匀抽样和不均匀采样得到动态过程数据中的少量 数据点，然后在控制中心利用插值重构实际系统动态过程数据。由于仅传输经 压缩或抽样后数据量显著减少的数据，可有效降低电力系统通信网络传输负载。 本发明所提方法可在现有数据采集与监控系统基础上辅以必要的软件改造予以 实施。由于所提方法传输的数据包含电力系统动态过程信息，所以采用本方法 的数据采集与监控系统能真实准确地反应电力系统动态过程。
本发明与现有技术比较，最突出的优点是能够展现现有数据采集与监控系 统无法表现的电力系统动态过程信息，帮助调度运行人员简单直观的观测扰动 后的恢复、振荡和失稳等电网动态过程；其次，该方法可在数据采集与监控系 统现有硬件系统基础上实现，不需架设专用的通信网络；最后，由于该方法只 需对软件系统进行相应改造，简单易行，可单独选择特定监测对象灵活实施。
附图说明
图1为仿真用WEPRI 36节点电网图。
图2为现有数据采集与监控系统上按每3秒刷新显示的电压波动与31节点 实际电压动态过程的比较图。
图3为在31节点远程数据采集终端对电压动态过程数据按9阶多项式拟合 后仅传输多项式系数，再在控制中心根据多项式系数重构的数据与31节点实际 电压动态过程的比较图。
具体实施方式
图2为现有数据采集与监控系统上按每3秒刷新显示的电压波动与31节点 实际电压动态过程的比较图。其中，虚线为以10毫秒为步长输出的31节点电 压动态过程数据，实线为按现有数据采集与监控系统数据传输方法，每3秒刷 新显示系统状态时观测到的31节点电压变化曲线。在此，以数据刷新周期最初 瞬时数据刷新显示整个数据刷新周期内的电网状态，即在0～3秒时刻看到的是 0秒时刻电压，3～6秒时刻看到的是3秒时刻电压，依此类推。由图可看出， 现有数据采集与监控系统刷新数据显示的方式显然不能真实准确地表现系统动 态过程。
图3为在31节点远程数据采集终端对电压动态过程数据按9阶多项式拟合 后仅传输多项式系数，再在控制中心根据多项式系数重构的数据与31节点实际 电压动态过程的比较图。其中，虚线为以10毫秒为步长输出的31节点电压波 动数据，实线为采用本专利提出的有损数据压缩方法中的多项式拟合法压缩数 据后，再在控制中心根据接收到的多项式系数重构得到的31节点电压变化数据。 在此以9阶多项式数据拟合为例说明具体实现过程。远程数据采集终端上对数 据刷新周期内系统状态的动态过程数据进行数据拟合(此处仅以9阶多项式数 据拟合方法表现效果)。
多项式数据拟合是用多项式函数(1)来拟合已知数据D，
f(x)＝θ0+θ1x+θ2x2+θ3x3+...+θnxn (1)
写成矩阵形式(2)
D＝θX+ε (2)
其中ε为拟合误差，θ为待求系数，拟合多项式阶数N为9，X为一个数据刷 新周期内的M个采样点时刻(M＝300，3秒周期中每10毫秒1个数据)，D为 一个数据刷新周期内的300个瞬时电压数据构成的31节点电压动态过程数据。 采用最小二乘法可求得使拟合数据与电网动态过程数据均方误差最小的多项式 系数θ。数据采集与监控系统主站侧根据接收到的多项式系数θ，即可按多项式 函数(1)重构电网动态过程。
现有数据采集与监控系统以每个数据刷新周期1个电压值表征系统状态； 采用9阶多项式时每个数据刷新周期需传输拟合多项式的9个系数，数据量为 现有数据采集与监控系统的9倍；相对于传输全部瞬时电压数据，数据量为传 输3秒内全部300个瞬时电压数据的9/300，即3％。由图2和图3比较可见， 本专利方法可以以通信数据量的少量增加达到显著改善电网动态过程监测能力 的目的。由于数据量相对现有数据采集与监控系统增加不大，专利方法可以在 现有数据采集与监控系统基础上实施。
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