电能质量数据PQDIF格式及其应用研究

随着大量高科技产品的应用以及人们生活水平的提高, 对于电网的电能质量提出了越来越高的要求, 针对电能质量的监测仪器和设备的研制也得到了迅速的发展。就国内外市场上存在的监测仪器而言, 不仅种类繁多, 而且与之配套的后台分析软件也是各成体系, 这样就产生了不同厂商装置的数据存储格式互不兼容和通讯模式不一致等问题, 这使得数据难以实现共享。这在网络无处不在以及人们对信息要求共享的今天无疑是落后和不能接受的, 这种情况给电力部门与电力用户带来很大不便, 因此电能质量数据格式统一化、规范化和标准化逐渐成为国内外关注的焦点。

1 电能质量数据PQDIF格式

1.1 PQDIF的物理层

(1) 整个文件的结构:PQDIF文件由一系列记录链接而成, 每一个记录都包括记录头和记录体。在记录头中完整的描述了本条记录的信息和下条记录的绝对链接信息 (文件的绝对坐标或位置) , 使记录之间形成一种严格的链条关系;正是由于PQDIF严格的物理格式, 使其具有非常强的通用性和兼容性。这使我们可以在操作记录时不必重写整个文件, 比如新记录的插入和旧记录的删除。

(2) 记录头:记录头用全球唯一标识符GUID (Globally Unique Identifier) 标记。记录头中还包含记录类型 (容器记录, 监测设置记录, 数据源记录等) 、记录头大小、记录体大小、下条记录的绝对链接等信息。

(3) 记录体:记录体由一系列的元素组成, 元素有三种类型:集合 (Collection) 、标量 (Scalar) 、向量 (Vector) 。集合实质上是由标记和其它元素的相对链接组成的数组, 因为一个集合可以链接到另外的一个集合, 所以可以建立一个分级的结构;标量是一个特定物理类型的简单值;向量是一个特定物理类型并大小可变的数组。记录体总是以一个集合元素开始, 该元素在记录中的位置被标记为第一个元素, 它是通过记录头中的标签来识别的。

1.2 PQDIF的逻辑层

PQDIF文件的逻辑层使用物理层定义好的结构, 利用特定的标记在文件中建立元素, 分层分级描述所需记录的属性。逻辑层的基本结构由记录的逻辑层次组成, 即由一个信息包 (Container) 连着一个或多个数据源记录组成。这种结构与数据库的结构十分类似, 可以很明确的表示出数据文件之间的从属关系。这样可以通过定义新的标识来“扩展”记录, 记录的顺序由每个记录头文件中的绝对链接来定义。数据源记录又包括监控器设置记录和观测记录。监控器设置记录中包含了具体某台监测仪器的类型、厂商信息以及设备信息等;观测记录包括相电压、相电流、有功和无功功率、实时波形等都可以在该对象中定义。

1.3 PQDIF文件的压缩方法

PQDIF文件是二进制格式的, 不压缩也相当紧凑, 但应用中大多数PQDIF文件都是经过压缩的, 所以有必要对其压缩方法有所了解。PQDIF文件采用没有版权限制的ZLIB库, 运用LZ77算法进行压缩。文件在压缩时采用一种叫做记录级的压缩方法, 即所有的记录头都不压缩, 而且文件的第一个记录即信息包记录也不压缩。这种压缩方法允许PQDIF文件在被应用程序读取数据时, 不必要先对文件的条目内容进行阅读和解压缩就能够很快的了解文件的结构。

2 PQDIF在电能质量监测仪器中的应用

2.1 PQDIF文件的转化

电能质量监测仪器产生的原始数据通过PQDIF与应用层的数据库打交道。因此, PQDIF是比数据库更低层的数据源信息, 它一方面屏蔽了数据库面对各种不同监测仪器的数据复杂性, 同时通过PQDIF这一通用平台向下协调了异构数据源, 向上为访问数据的应用层提供了统一的数据模式以及数据访问接口, 这不仅可以使应用程序开发人员只用面对一个简单而统一的开发环境, 减少程序设计的复杂性, 还可以将不同数据源上的数据集成起来。目前, 有两种方法可以实现PQDIF的转化。 (1) 数据直接以PQDIF文件格式来记录。 (2) 单纯的文件格式之间转换。

2.2 PQDIF文件在监测仪器中的应用

标准的PQDIF平面文件中都必须有数据源记录, 而由于数据源记录定义的是电能质量指标描述的全集, 因此在监测仪器中常运用独立的PQDIF记录格式, 根据接收指令上传相应的观察记录, 共享数据源记录, 大大减少了数据传输的冗余量。不过, 尽管监测仪器以单条记录格式存储, 但观察记录中的索引仍指向指定数据源记录中的对应索引通道。图1描述了PQDIF数据存储格式在监测仪器中的典型应用模型。

3 结语

PQDIF格式作为一种标准规范, 为数据的共享与管理提供了一个很好的通用平台, 有利于电能质量监测系统的标准化发展。从经济性和高效性的角度来说, PQDIF文件格式避免了多个数据源的复杂性, 软件开发人员只需要面对标准的基础构件, 就能实现对监测数据的应用与管理, 这无疑大大提高了工作效率, 降低了经济成本。因此, PQDIF针对电能质量监测系统的发展进程、应用前景相当广阔。

摘要：本文介绍了电能质量数据交换规范PQDIF, PQDI是IEEE.1159规定的通用电能质量数据转换格式。它为各种数据信息源建立一个公共的数据转换平台, 达到数据信息能在数据库中被整合利用的目的。并在此基础上给出了PQDIF在基于网络结构的电能质量监测系统中的设计思路和方法。

关键词：电能质量,PQDIF

参考文献

[1] IEEE.1159.3Draft, Recommened Prac-tice for the Transfer of Power Quality Data[S].

[2] 刘小舟, 丁华强.PQDIF在电能质量监测系统中的应用[J].华北电力技术, 2007, 4.

[3] 郭继红, 颜湘武.电能质量数据PQDIF格式及其实现[J].电测与仪表, 2004, 9 (9) :41～45.

[4] 李树军, 石新春, 等.基于PQDIF的电能质量监测系统的设计[J].大功率变流技术, 2009, 2.

[5] 马玉林, 等.基于PQDIF的集成式电能质量监测系统的研究与应用[J].广西电力, 2009, 2.

[6] 徐遐龄.电能质量数据PQDIF格式及其LABVIEW实现[J].湖北电力, 2006, 8.