电能质量数据压缩算法研究

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1、第35卷第1期四川电力技术Vo1．35，No．12012年2月SiehuanElectricPowerTechnologyFeb．，2012电能质量数据压缩算法研究杨超颖(山西电力科学研究院，山西太原030001)摘要：首先总结了常见的4种数据压缩基本方法，即霍夫曼(Huffman)编码、算术编码、LZ系列编码以及基于小波分析的数据压缩法。重点分析了当前研究和应用比较广泛的3种数据压缩综合算法，即基于离散小波变换、多级树集合分裂(SPIHT)编码和算术编码相结合的数据压缩方法、基于PQzip技术的数据压缩算法和Zlib数据压

2、缩算法，并比较了各自的适用条件及优缺点。最后给出了电能质量数据压缩算法选用的建议。关键词：数据压缩；算术编码；SPIHT编码；PQzip；ZlibAbstract：Fourcommonalgorithmsfordatacompressionaresummarizedfirstly，i．e．，Huffmancoding，arithmeticcoding，LZseriescoding，anddatacompressionmethodbasedonwaveletanalysis．Meanwhile，threeintegratedd

3、atacompressionmethodsthatarecurrentfocusoftheresearchandappliedwidelyareanalyzed，thatis，datacompressionmethodbasedondiscretewavelettransform(DWT)，setpartitioninginhierarchicaltree(SPIHT)codingandarithmeticcoding，datacompressionmethodbasedonPQziptechnologyanddatacom

4、pressionmethowithZlib．Then，theirapplicableconditions，advantagesanddisadvantagesarecompared．Finally，therecommendationsforselectionofdatacompressionalgorithmsofpowerqualityaregiven．Keywords：datacompression；arithmeticcoding；SPIHTcoding；PQzip；Zlib中图分类号：TM714．3文献标志码：A文章

5、编号：1003—6954(2012)01—0026—05构算法，提高了运算速度，适合于实时压缩。针对电0引言力系统信号的周期性特点，文献[7—9]进一步挖掘了此类信号的循环间冗余性，按整数倍周期将一维电随着电能质量监测系统规模的发展，监测点的设能质量数据转换为二维矩阵，利用二维小波变换进行置越来越多，监测装置记录与分析的数据存储和有效数据的压缩，取得了较好的压缩性能。文献[10]采传输已成为监测系统高效运行的瓶颈之一。为此，应用了图像压缩领域的多级树集合分裂(SPIHT)编码采取措施对数据进行压缩，以减少数据存储的空间与传来

6、实现一维数据的压缩，但没有讨论压缩码率与压缩输量，保证传输速度，使电能质量监测系统高效运行。性能的关系，且压缩性能不佳，信噪比在30dB以上数据压缩按照压缩的失真度分为有损压缩和无时，压缩比只有3O以下。此外，PQzip与Zlib算法等损压缩，有损压缩算法主要有脉冲编码、预测编码以在电能质量数据压缩中也得到广泛应用。及变换域编码算法等。考虑到数据的特殊性，在电力将首先介绍数据压缩的4种基本算法，然后对目系统相关数据压缩中主要采用无损压缩算法，包括自前电能质量数据压缩的综合算法进行分析，进而提出适应霍夫曼编码(Huffman编

7、码)、LZ系列编码、算术电能质量数据压缩算法选用的建议。编码、游程编码、RAY—Period压缩编码等算法。对于电能质量数据压缩问题的研究是近年来的一个热1电能质量数据压缩基本方法点。文献[1—2]基于小波变换，采取阈值方法处理小波系数，取得了一定的压缩效果。文献[3—4]基1．1Huffman编码于小波包变换并结合最优小波基的选择来实现电能Huffman编码是一种常用的压缩编码方法。它质量数据压缩。但上述方法得到的压缩比仍较低，维的基本原理是频繁与较少使用的数据分别用较短与持在几倍至十几倍，且无法控制压缩性能。文献[5较长

8、的代码代替，每个数据的代码各不相同。—61提出了基于提升格式的电能质量数据压缩和重Huffman压缩编码作为一种高效的变长编码方·26·第35卷第1期四川电力技术Vo1．35。No．12012年2月SichuanElectricPowerTechnologyFeb．，2012式，码长取决于