输电线路故障行波数据压缩方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102571101 A (43)申请公布日 2012.07.11 C N 1 0 2 5 7 1 1 0 1 A *CN102571101A* (21)申请号 201110415946.0 (22)申请日 2011.12.12 H03M 7/30(2006.01) (71)申请人海南电力技术研究院 地址 570125 海南省海口市龙华区滨海大道 123-8号信恒大厦十三层 申请人武汉三相电力科技有限公司 (72)发明人黄松 邢铀 孔武 陈钦柱 姚冬 王思捷 全业生 余阳 钱冠军 张国清 (54) 发明名称 输电线路故障行波数据压缩方法 (57) 摘要 本发明提供一种输。

2、电线路故障行波数据压缩 方法。所述方法包括：获取原始数据序列相邻数 据间的差分序列，保存差值补码的16进制形式； 根据差分序列的特性分成8类符号串，得到它们 的概率值即冗余数据量；对数据使用前缀码的方 式按类进行变长编码把符号串的特征信息表现在 编码的最前面，尽可能避免保存冗余信息；获得 压缩比的计算公式。本发明提供的对连续曲线的 数据利用差分和前缀码方式进行变长压缩的方法 可实现对用16进制表示的大型数据文本的无损 压缩，提高压缩效率，节省大量的存储资源，而且 算法简单易于实现。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明。

3、专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种输电线路故障行波数据压缩方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S-1，获取原始数据序列相邻数据间的差分序列，保存差值补码的16进制形式； 步骤S-2，根据差分序列的特性分成8类符号串，得到它们的概率值即冗余数据量； 步骤S-3，确定各类16进制符号串对应的前缀码； 步骤S-4，对数据按类进行变长编码把符号串的特征信息表现在编码的最前面，尽可能 的避免保存冗余信息； 步骤S-5，获得压缩比的计算公式。 2.如权利要求1所述的输电线路故障行波数据压缩方法，其特征在于获取原始数据的 差值序列：一个数据序列s(i)，i1。

4、，2，N可以用相邻数据间的差值序列表达出来， 默认最初的数据s(0)为0，那么第一个数据s(1)便是第一个差值： d(1)s(1)，d(2)s(2)-s(1)，d(3)s(3)-s(2)，d(N)s(N)-s(N-1)。 3.如权利要求2所述的输电线路故障行波数据压缩方法，其特征在于获得差分序列 d(i)后仅通过加法计算就可以恢复原来的数据，差值的数据与原始数据的位数相同，则每 个s(i)和d(i)的建立和恢复都是可逆的，令s(0)0那么： s(1)d(1)，s(2)d(2)+s(1)，s(3)d(3)+s(2)，s(N)d(N)+s(N-1)。 4.如权利要求1所述的输电线路故障行波数据压缩。

5、方法，其特征在于根据差分序列的 特性分成8类符号串，得到它们的概率值：由于曲线的连续特性，95以上的相邻数据间的 差值集中在-2、-1、0、1、2之间，对这样的用补码的16进制形式保存的差分序列，95以上 的符号串为000X，FFFX，0000，0001，0002，FFFE，FFFF，它们的概率分别为：p000X，pFFFX， p0000，p0001，p0002，pFFFE，pFFFF，而不符合以上7种情况的符号串记为XXXX，概率为 PXXXX。 5.如权利要求1所述的输电线路故障行波数据压缩方法，其特征在于对8类16进制符 号串设计它们对应的前缀码：8种情况可以用3位二进制数表示，则000。

6、0，0001，0002，FFFE， FFFF，000X，FFFX的前缀码分别为000，001，010，011，100，101，110，符号串XXXX的前缀码为 111，把这些前缀码统称为TAG段。 6.如权利要求1所述的输电线路故障行波数据压缩方法，其特征在于对差分序列中的 所有数据按类进行变长编码：编码包含TAG段和数据，符号串000X，FFFX编码为TAG段和剩 下的4位二进制编码共7位；符号串0002，0001，0000，FFFF，FFFE编码仅为TAG段共3位； 符号串XXXX其编码为TAG段和本身的16位二进制编码共19位。 7.如权利要求1所述的输电线路故障行波数据压缩方法，其特征。

7、在于对差分序列中的 所有数据按类进行变长编码：在变长编码中，若码字长度严格按照所对应符号出现概率的 大小逆序排列，则其平均长度为最小，数据中0002，0001，0000，FFFF，FFFE占的比例最大而 码字长度最短；其次是000X，FFFX；XXXX型符号串在所有数据中占的比例最小码字长度最 长，所以上述编码方式码子平均长度最小，达到了最大压缩效率。 8.如权利要求1所述的输电线路故障行波数据压缩方法，其特征在于简单快速的获得 压缩比的计算公式：根据各类符号串的概率和编码长度计算压缩比P， 权 利 要 求 书CN 102571101 A 1/4页 3 输电线路故障行波数据压缩方法 技术领域 。

8、0001 本发明涉及对大量数据进行编码处理以达到数据压缩存储的技术领域，尤其涉及 利用曲线的连续特性对其16进制数据文本进行差分和变长编码的数据压缩方法。 背景技术 0002 随着计算机技术的快速发展，各种系统数据量越来越大，给信息存储特别是网络 传输带来诸多的困难，已成为有效获取和使用信息的瓶颈。为了节省信息的存储空间和提 高信息的传输效率，必须对大量的实际数据进行压缩。 0003 数据压缩是通过减少计算机中所存储数据或者通信传播中数据的冗余度，达到增 大数据密度，最终使数据的存储空间减少的技术。数据压缩就是将字符串的一种表示方式 转换为另一种表示方式，新的表示方式包含相同的信息量，但是长度。

9、比原来的方式尽可能 的短。压缩的理论基础是信息论，从信息的角度来看，压缩就是去除掉信息中的冗余，即去 除掉确定的或可推知的信息，而保留不确定的信息，也就是用一种更接近信息本质的描述 来代替原有的冗余的描述，这个本质的东西就是信息量。 0004 数据压缩跟编码技术联系紧密，压缩的实质就是根据数据的内在联系将数据从一 种编码映射为另一种编码。数据压缩按压缩的失真度分为无损压缩与有损压缩。无损压缩 技术主要有哈夫曼(Huffman)编码、算术(Arithmetiic)编码、游程编码(RLE)、LZ编码。 0005 数据压缩主要应用于两个方面：(1)传输。通过压缩发送端的原始数据，并在接受 端将压缩数。

10、据解码恢复，这样可有效地减少传输时间，增加信道带宽。(2)存储。在存储时 压缩原始数据，而在使用时解压，这将大量减小存储介质的存储量。 发明内容 0006 本发明要解决的技术问题是对连续曲线的16进制数据文本进行编码压缩，能够 实现无损压缩，获得的压缩比小于0.25，达到显著减小存储介质存储量的目的。 0007 为解决上述技术问题，本发明提供一种输电线路故障行波数据压缩方法，所述方 法利用曲线的连续特性对16进制数据文本进行连续差分获得用补码的16进制表示的差分 序列，将差分序列中的符号串分成8类分别用3位前缀码标识，然后对各类符号串进行变长 编码以减少数据存储量。 0008 一种输电线路故障。

11、行波数据压缩方法，包括以下步骤：获取原始数据序列相邻数 据间的差分序列，保存差值补码的16进制形式；根据差分序列的特性分成8类符号串，得到 它们的概率值；对数据使用前缀码的方式按类进行变长编码把符号串的特征信息表现在编 码的最前面；获得压缩比的计算公式。 0009 进一步地，利用曲线的连续特性获得的差分序列数值集中在-2、-1、0、1、2之间， 而用差值补码的16进制表示的数据主要含有000X，FFFX，0000，0001，0002，FFFE，FFFF，很 容易的将所有数据分成8类进行编码，不用穷举数据中所有可能的信号避免了多次遍历数 据文本，与现有的文本压缩算法相比简单易于实现。在存储和传输。

12、过程中若中间某一位发 说 明 书CN 102571101 A 2/4页 4 生误码至多影响一个数据的解码，对后续数据的解码没有影响可靠性高。在源数据中出现 概率越高的符号即0000，0001，0002，FFFE，FFFF，相应码字长度越短共3位；出现概率越小 的符号即XXXX型，相应码子长度越长共19位，从而达到用尽可能少的码符号来表示源数 据，达到压缩的效果，提高压缩率。 附图说明 0010 图1是本发明输电线路故障行波数据压缩方法的步骤流程图； 0011 图2是本发明的分类编码图。 0012 具体实施步骤 0013 请参阅图1，图1是本发明一种输电线路故障行波数据压缩方法的步骤流程图。 0。

13、014 所述压缩方法包括以下步骤： 0015 步骤S-1，获取原始数据序列相邻数据间的差分序列，保存差值补码的16进制形 式。 0016 在本步骤中，截取一条曲线上连续的150个点，组成一个数据序列s(i)，i1， 2，150，数据序列为： 0017 s(150)003D 003E 0040 003E 003D 003E 003E 003D 0040 0040 0042 0042 0018 0041 0041 0043 0043 0043 0047 0047 0046 0049 004B 004A 0049 0048 004A 0019 004C 004E 004E 004F 0050 005。

14、1 004F 0050 0050 0053 0050 0051 0052 0052 0020 0052 0052 0050 0051 0054 0051 0050 0052 0051 0051 0052 0050 004F 004F 0021 0051 0050 004F 004E 004A 004B 004C 004B 004E 004A 004B 004B 004C 004B 0022 0049 004A 004A 004A 004A 0049 004B 004B 004B 004B 004C 004B 004D 004B 0023 004C 004E 004D 004B 004E 004。

15、E 004E 004E 004D 004E 004F 0050 004F 0051 0024 004F 0050 004F 0051 0051 0050 004E 004F 004D 0051 0052 0051 0050 004F 0025 004E 004E 004E 004B 004F 004C 004F 004F 004D 004D 004D 004B 004C 004D 0026 004B 004C 004A 004C 004C 004E 004E 004C 004E 004D 004D 004E 004E 004F 0027 0050 0051 0050 0051 0052 005。

16、2 0053 0053 0053 0054 0055 0056 0028 求相邻数据间的差值序列，默认最初的数据s(0)为0，那么第一个数据s(1)便是 第一个差值： 0029 d(1)s(1)，d(2)s(2)-s(1)，d(3)s(3)-s(2)，d(150) s(150)-s(N149)，保存差值补码的16进制形式，差分序列为： 0030 d(150)003D 0001 0002 FFFE FFFF 0001 0000 FFFF 0003 0000 0002 0000 0031 FFFF 0000 0002 0000 0000 0004 0000 FFFF 0003 0002 FFFF 。

17、FFFF FFFF 0002 0032 0002 0002 0000 0001 0001 0001 FFFE 0001 0000 0003 FFFD 0001 0001 0000 0033 0000 0000 FFFE 0001 0003 FFFD FFFF 0002 FFFF 0000 0001 FFFE FFFF 0000 0034 0002 FFFF FFFF FFFF FFFC 0001 0001 FFFF 0003 FFFC 0001 0000 0001 FFFF 0035 FFFE 0001 0000 0000 0000 FFFF 0002 0000 0000 0000 0001 。

18、FFFF 0002 FFFE 0036 0001 0002 FFFF FFFE 0003 0000 0000 0000 FFFF 0001 0001 0001 FFFF 0002 0037 FFFE 0001 FFFF 0002 0000 FFFF FFFE 0001 FFFE 0004 0001 FFFF FFFF FFFF 0038 FFFF 0000 0000 FFFD 0004 FFFD 0003 0000 FFFE 0000 0000 FFFE 0001 0001 说 明 书CN 102571101 A 3/4页 5 0039 FFFE 0001 FFFE 0002 0000 000。

19、2 0000 FFFE 0002 FFFF 0000 0001 0000 0001 0040 0001 0001 FFFF 0001 0001 0000 0001 0000 0000 0001 0001 0001 0041 获得差分序列d(i)后仅通过加法计算就可以恢复原来的数据，差值的数据与原 始数据的位数相同，则每个s(i)和d(i)的建立和恢复都是可逆的，那么： 0042 s(1)d(1)，s(2)d(2)+s(1)，s(3)d(3)+s(2)，s(150) d(150)+s(149)。 0043 步骤S-2，根据差分序列的特性分成8类符号串，得到它们的概率值即冗余数据 量。 0044 。

20、在本步骤中，由于曲线的连续特性，选取的连续150个点的16进制数据中99.3 的相邻数据间的差值集中在-2、-1、0、1、2之间。对这样的用补码的16进制形式保存的差 分序列，可以将其符号串分成8类。符号串中主要含有000X，FFFX，0000，0001，0002，FFFE， FFFF，它们的概率分别为： 0045 0046 0047 步骤S-3，确定各类16进制符号串对应的前缀码。 0048 在本步骤中，8种情况可以用3位二进制数表示，则0000，0001，0002，FFFE，FFFF， 000X，FFFX的前缀码分别为000，001，010，011，100，101，110，符号串XXXX的。

21、前缀码为111。 把这些前缀码统称为TAG段。 0049 步骤S-4，对数据按类进行变长编码，请参阅图2。把符号串的特征信息表现在编 码的最前面，尽可能的避免保存冗余信息。 0050 在本步骤中，编码包含TAG段和数据段： 0051 TAG段 数据段 0052 对8类符号串进行分类编码： 0053 第1类，0000编码为000仅包含TAG段共3位； 0054 000 代表0000，不用发送数据位 0055 第2类，0001编码为001仅包含TAG段共3位； 0056 001 代表0001，不用发送数据位 0057 第3类，0002编码为010仅包含TAG段共3位； 0058 010 代表000。

22、2，不用发送数据位 0059 第4类，FFFE编码为011仅包含TAG段共3位7； 0060 说 明 书CN 102571101 A 4/4页 6 011 代表FFFE，不用发送数据位 0061 第5类，FFFF编码为100仅包含TAG段共3位； 0062 100 代表FFFF，不用发送数据位 0063 第6类，000X编码为101加4位二进制数据共7位； 0064 101 000X除去000后剩下的4位二进制编码 0065 第7类，FFFX编码为110加4位二进制数据共7位； 0066 110 FFFX除去000后剩下的4位二进制编码 0067 第8类，XXXX编码为111加16位二进制数据。

23、共19位。 0068 111 原16位二进制编码 0069 在变长编码中，若码字长度严格按照所对应符号出现概率的大小逆序排列，则其 平均长度为最小，数据中0002，0001，0000，FFFF，FFFE占得比例最大为88.7，码字长度最 短仅有3位；其次是000X，FFFX所占比例为10.7，码字长度共7位；XXXX型数据在150个 数据中占的比例最小为0.6，而码字长度最长共19为，所以上述编码方式符合两者之间 的逆序排列，码子平均长度最小，提高了压缩效率，而且算法简单易于实现。 0070 步骤S-5，获得压缩比的计算公式。 0071 在本步骤中，根据各类符号串的概率和编码长度，所截取曲线的连续150个点组 成的数据序列的压缩比：P0.22083，节省了大量的存储空间。 说 明 书CN 102571101 A 1/2页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102571101 A 2/2页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102571101 A 。