本发明涉及电力系统实时动态监测系统领域，更具体涉及一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法。
背景技术
随着气候变化，大量的新能源接入电网，电网正面临着越来越多的新的挑战，电网的安全、稳定运行和实时监视变得越来越重要。同时随着我国电网向智能化发展，越来越多的智能化设备开始投入到电网的实际运行中，如相量测量装置(phasormeasurementunit，pmu)。相量测量单元是用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置，其核心包括基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标准时钟信号的守时能力、相量测量单元与数据集中器(pdc)、主站之间能够实时通信并遵循有关通信协议。数据集中器(pdc)是用于站端数据接收、汇集和转发的通讯装置。能够同时接收多个通道的测量数据，并能实时向多个通道转发测量数据。通过在配电网节点安装大量的相量测量单元设备可以获取全网各节点的同步相量数据，并可对数据进行广泛的运算及利用，实现对配电网的实时控制和运行。
电网广域测量系统(wams)由相量测量单元、数据集中器和监测主站组成的电力自动化系统。它是以同步相量测量单元(pmu)为基本组成元件的新一代全网监测系统,它利用计算机技术和现代高速数字化通信网络实现全网数据的同步采集、实时记录、远距离实时传递和对数据的实时分析处理,能够实时监测全网动态。
在实际的配电网中重要的变电站和发电厂均安装了同步相量测量装置，相量测量单元动态数据已经成为电力系统调度中心的动态实时数据平台的主要数据源之一。庞大的网络和众多的相量测量单元设备，使得整个网络中实时测量的同步相量数据量非常大，这给相量测量单元和数据集中器之间通信和存储带来了巨大的压力和挑战。因此对数据的压缩和打包，能够大大较少传输的数据量，提高通信效率。有力的保障了wams系统的高效准确运行。为电网的实时监视和运营提供了有力的帮助。
基于上述的背景，相量测量单元、数据集中器和主站之间快速准确传输数据成为一个需要解决的问题。现有的数据传输方法是通过相量测量单元测量得同步相量数据，然后实时的按照规约(gbt26865.2-2011)传输到数据集中器中，再由数据集中器汇总各节点数据传输至主站。但是由于全网节点数量庞大，传输速率的速度(如100帧每秒)和配电网中大多数实时数据变化相对较慢，因此在传输过程中有大量的冗余数据，传输效率低，带来通信带宽压力大、占用过多存储空间等缺点，因此对动态数据压缩传输并且实现快速无损解压是一项值得研究的技术。本发明正是本着这一目的，结合理论规约和实验数据提出一种新的动态数据压缩、解压方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于如何在不影响广域测量系统数据精度的前提下，有效的压缩动态数据，提高相量测量单元、数据集中器和主站之间传输效率，达到快速、高效的传输目的。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法，包括如下步骤：
(1)相量测量单元实时采集同步相量数据、频率偏移量、频率变化率、模拟量以及开关量数据；
(2)传输时，相量测量单元对在整秒时刻传输的数据选择完整的传输格式，传输完整数据帧到数据集中器端，相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，传输压缩数据帧到数据集中器端；
(3)数据集中器端收到来自相量测量单元的数据帧时，首先判断接收到的数据帧类型为完整数据帧还是压缩数据帧，若是完整数据帧则进行存储、转发，若是压缩数据帧，则根据压缩数据帧中相应的数据内容所对应的压缩标识字、配置帧中信息和前一时刻数据帧解压出完整数据帧，然后存储、转发，其中完整数据帧为后续压缩数据帧解压提供基准值。
进一步地，所述步骤(2)中相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，所述压缩处理包括dc_idcode压缩、世纪秒soc压缩和数据内容压缩，所述数据内容压缩包括相量数据压缩、频率偏移量压缩、频率变化率压缩、模拟量压缩以及开关量压缩，所述非整秒时刻传输的数据内容包括依次存放的n个同步相量、一个频率偏移量、一个频率变化率、m个模拟量以及d个开关量，所述n、m、d均为自然数，且d为16的整倍数。
进一步地，所述dc_idcode压缩过程为将八字节的dc_idcode通过映射表映射成一字节的dc_idcode；
所述世纪秒soc压缩时对所有整秒时刻均采用完整的数据帧，对于变化在一秒内的其余数据帧，由于其世纪秒没有发生变化，故均采用整秒时刻的世纪秒，对于一秒内的非整秒时刻的数据帧均不用传输世纪秒数据；
所述相量数据压缩时，在n个相量数据中引入o个相量数据压缩标识字，若n为4的整倍数，则o等于n除以4；若n非4的整倍数，则o等于n除以4取整加1，各所述相量数据压缩标识字的大小为一个字节，所述第一个相量数据压缩标识字后面依次存放第一至第四相量分别与上一时刻相应的相量的变化量，所述相量数据压缩标识字中每两个bit位依次对应1个相量的变化量，然后引入第二个相量数据压缩标识字，后面依次存放第五至第八相量分别与上一时刻相应的相量的变化量，所述第二个相量数据压缩标识字中每两个bit位依次对应1个相量的变化量，以此类推，直至所有相量变化量和所有相量压缩标识字依次排队存放，压缩组帧时，根据相量变化量的大小分配相应的存储空间，然后用相量数据压缩标识字来说明给每个相量变化量分配的字节大小；
所述频率偏移量压缩、频率变化率压缩以及模拟量压缩时，将一个频率偏移量、一个频率变化率均看成模拟量，共有(m+2)个模拟量，在(m+2)个模拟量中引入k个模拟量压缩标识字，若(m+2)为8的整倍数，则模拟量压缩标识字的个数k等于(m+2)除以8，若(m+2)非8的整倍数，则k等于(m+2)除以8取整加1，各所述模拟量压缩标识字的大小为一个字节，引入的第一个模拟量压缩标识字后面依次存放第一至第八模拟量分别与上一时刻相应的模拟量的变化量，所述第一个模拟量压缩标识字中每1个bit位依次对应1个模拟量变化量，然后引入第二个模拟量压缩标识字，后面依次存放第九至第十六模拟量的变化量，所述第二个模拟量压缩标识字中每1个bit位依次对应1个模拟量的变化量，以此类推，直至所有模拟量压缩标识字和模拟量变化量依次排队存放，在压缩组帧时，根据模拟量变化量的大小分配相应的存储空间，用引入的模拟量压缩标识字来具体说明每一个模拟量变化量分配的字节大小；
所述开关量压缩引入一个开关量状态字压缩标识字，即在d个开关量之前引入1个字节的开关量状态字压缩标识字来表示d个开关量的变化情况，其中一个开关量状态字对应着16个开关量，所述开关量状态字压缩标识字中每一位为0或1，其中用1表示变化，用0表示不变或者用1表示不变，0表示变化，对于变化的开关量状态字，就将新的开关量状态字加到数据帧中传输，没有变化的开关量状态字则不传输。
进一步地，所述步骤(3)中数据集中器端接收到的压缩数据帧进行相应的解压恢复，解压包括dc_idcode解压、世纪秒soc解压和数据内容解压，所述数据内容解压包括相量数据解压、频率偏移量解压、频率变化率解压、模拟量解压以及开关量解压。
进一步地，所述dc_idcode解压时，数据集中器端读取到dc_idcode压缩字段，通过查找预设的dc_idcode映射表，找到其未压缩之前八个字节的完整dc_idcode，完成解压；
所述世纪秒soc解压时由于所有整秒时刻的数据帧均为完整的数据帧，对于变化在一秒内的其余压缩数据帧，其世纪秒没有发生变化，因此根据前一个数据帧的世纪秒soc，得到此压缩数据帧的世纪秒soc；
所述相量数据解压时数据集中器端读取到相量数据，通过配置帧确定相量个数，根据相量个数计算出相量数据压缩标识字的个数，解压时先读取第一个相量数据压缩标识字，根据第一个相量数据压缩标识字的内容判断后面相应的相量变化量字节数，然后读取该相量数据压缩标识字后面相应的相量变化量数据，通过与前一个时刻的相量进行比较解压，得到完整的相量数据，重复上述步骤，依次读取所有相量数据压缩标识字，相应的解压相量，直至所有相量数据解压完成，对于相量个数非4的整倍数，解压时最后一个相量压缩标识字中空白位忽略；
所述模拟量解压过程为：首先通过配置帧确定模拟量个数，根据模拟量个数计算出模拟量压缩标识字的个数，解压时先读取第一个模拟量压缩标识字，根据第一个模拟量压缩标识字内容判断其后面排列的模拟量变化量字节数大小，然后读取第一个字节模拟量压缩标识字后面相应的模拟量变化量，通过与前一个时刻的模拟量进行比较解压，得到完整的模拟量，再读取第二个模拟量压缩标识字，重复上述过程，依次读取所有模拟量压缩标识字，相应的解压模拟量，直至所有模拟量解压完成，当模拟量个数非8的整倍数时，解压时最后一个模拟量压缩标识字中的空白位忽略；
所述开关量解压过程为：数据集中器端通过配置帧得到开关量个数，读取开关量状态字压缩标识字，得到相应的开关量变化情况，结合上一时刻的开关量数据，解压恢复出完整的开关量。
进一步地，所述数据集中器端根据帧同步字节中bits6-4位识别相应的数据帧类型。
进一步地，所述完整数据帧的帧同步字节中bits6-4位为000，所述压缩数据帧的帧同步字节中bits6-4位为101。
进一步地，所述方法中还包括补发机制，所述补发机制通过比较数据集中器端接收到的两次数据帧的时间间隔，若两次数据帧时间间隔大于1/v，其中v为数据帧传输速率，所述v为10帧/秒、25帧/秒、50帧/秒或100帧/秒，则认为数据集中器端丢了某一帧，此时数据集中器端便向相量测量单元发送命令帧，要求补发该时刻的数据帧，相量测量单元收到补发命令帧时，便立即向数据集中器发送这一时刻的数据帧。
进一步地，所述1/v为10ms。
进一步地，所述相量测量单元收到补发命令帧时，所述相量测量单元向数据集中器发送该时刻的完整数据帧，其发送的数据帧为完整格式的数据帧，其格式完全遵守规约gbt26865.2-2011，所述完整格式的数据帧为后面非整秒时刻的压缩数据帧的解压提供了参考。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明通过研究实时动态数据传输规约，通过对传输数据判断、分类，选择不同的传输类型，从而在满足数据传输要求下，提高了数据传输速率、减少了数据传输量。对于整秒时刻，我们选择完整数据格式进行传输，而对于非整秒时刻，我们选择压缩数据格式传输，即对数据帧格式进行修改，减少总体数据量。
本发明的方法包括dc_idcode压缩、世纪秒soc压缩、相量数据、模拟量、频率偏移量、频率变化率差值传输和开关量的比较传输，所述dc_idcode压缩通过映射关系，将idcode由八字节减少到一字节；相量数据、模拟量、频率偏移量、频率变化率差值传输将传输测量量替换成只传输此时刻测量量与上一个时刻测量值之间的差值，进而大大减少了数据量，使得整个数据帧的大小明显减少。
此外，为了区分完整数据帧和压缩数据帧，利用在gbt26865.2-2011的基础上，在帧同步字中bits6～4位新增一种帧类型，定义101为压缩数据帧，这样能够清楚地与完整数据帧(000)进行区分，当数据帧传到数据集中器中，我们通过对数据帧中帧同步字节的检测，识别出数据帧的格式，通过读取配置帧和上一时刻的数据帧解压出压缩数据帧，进而还原成符合传输规约(gbt26865.2-2011)的数据帧，以供上一级数据集中器应用。
在广域测量系统中，往往数据集中器需要汇集大量的系统各处的实时同步相量数据，当同步相量测量装置以较高的传输速率(如100帧每秒)向数据集中器汇集数据时，对通信的压力往往较大，甚至会出现某些数据帧的丢失。因此，本发明中设置的补发机制有效地保证数据传输的可靠性，通过设置数据集中器端主动要求要求补发机制可以及时发现数据帧的丢失，通过补发命令帧要求同步测量装置端及时的补发完整数据帧，这样可以及时将丢失的数据重新收到。从而实现高效、快速、可靠的数据传输。
附图说明
图1为本发明实施例的广域测量系统结构示意图；
图2为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端与pdc端工作过程示意图；
图3为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端数据帧压缩过程示意图；
图4为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端进行dc_idcode压缩与pdc端进行相应的解压时所遵循的idcode映射关系；
图5为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端进行世纪秒soc压缩过程示意图；
图6为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端数据内容压缩过程示意图；
图7为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端相量压缩原理示意图；
图8为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端模拟量压缩以及pdc端模拟量解压原理示意图；
图9为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pmu端开关量压缩过程原理示意图；
图10为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pdc端压缩数据帧解压过程示意图；
图11为本发明实施例的动态数据压缩、解压方法中pdc端数据内容解压过程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
广域测量系统的结构如图1所示，配网pdc连接主站系统，配网pdc含有线路1、线路2、线路3、…，线路1上依次连接pmu装置11、pmu装置12、…、pmu装置16，线路2上依次连接pmu装置21、pmu装置22、…、pmu装置26，以此类推，一般对于一个本地pdc来说连接的pmu数量有限，不会太多，远远少于256个。
本实施例的一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法具体步骤如下：
(1)相量测量单元实时采集同步相量数据、模拟量、开关量等数据；
(2)传输时，相量测量单元对在整秒时刻传输的数据选择完整的传输格式，传输完整数据帧到数据集中器端，相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，传输压缩数据帧到数据集中器端；
(3)当数据集中器端未收到某一数据帧时，便向相量测量单元发送命令帧要求相量测量单元补发此时刻的完整数据帧，当相量测量单元收到数据集中器端发送的补发命令帧时，相量测量单元补发丢失时刻的完整数据帧；
(4)数据集中器端收到来自相量测量单元的数据帧时，首先判断接收到的数据帧为完整数据帧或压缩数据帧，若是完整数据帧则进行存储、转发，若是压缩数据帧，则根据压缩标识字、配置帧中信息和前一时刻数据帧解压出完整的数据帧后存储、转发。
图2为本实施例所述pmu端与pdc端工作过程示意图，pdc端向pmu端发出“打开实时数据传输”的命令帧，pmu端根据传输时刻选择发送完整数据帧或压缩数据帧，pdc端接收完整数据帧或压缩数据帧，当pdc端接收到压缩数据帧时进行相应的解压过程，将压缩数据帧恢复成完整数据帧，当pdc端没有收到某一时刻数据帧时，便向pmu端发送命令帧要求其补发此时刻的完整数据帧，pmu端接收到补发命令，重新发送相应时刻完整数据帧，确保补发机制优点。
其中，pmu端与pdc端工作流程框图见图3。
首先，pmu端获取待发数据，开始传输时，判断待发数据是否为整秒时刻，若是整秒时刻，则组成完整数据帧传输，若是非整秒时刻，则组成压缩数据帧传输；为了便于区分完整数据帧和压缩数据帧，在gbt26865.2-2011的基础上，在帧同步字节中bits6～4位新增一种帧类型，定义101为压缩数据帧，这样能够清楚地与完整数据帧(000)进行区分。
对于非整秒时刻的数据压缩时，按照数据格式，依次进行dc_idcode压缩、世纪秒soc压缩、相量数据压缩、模拟量压缩、开关量压缩，组成压缩数据帧，然后发送。
当pdc端检测到丢失某一时刻数据帧时，便向pmu端发送补发命令帧，pmu端便补发此时刻的完整数据帧，重复上述步骤。
下面分别详细说明dc_idcode压缩、世纪秒soc压缩、相量数据压缩、频率偏移量压缩和频率变化率压缩、模拟量压缩以及开关量压缩过程。
(1)dc_idcode压缩：由于一个pdc接的pmu数量有限，通常用一个字节便可以表示同一pdc下所有pmu装置，对每个pmu装置的dc_idcode分配一个字节，最多可表示256个pmu装置的dc_idcode。因此对于存在于本地pdc和pmu之间的数据传输，在压缩数据时，通过映射表将复杂的八个字节的dc_idcode映射成一个字节的dc_idcode，大大减少数据传输。当数据送到本地pdc时，及时的通过查找idcode映射表，便可找到其八个字节的dc_idcode。
dc_idcode映射表如图4所示，当pmudc_idcode分别为八字节的0gd0jbb1、0gd0jbb2、…、0gd0jbb16，通过压缩将八字节的pmudc_idcode分别压缩为一个字节的00000001、00000010、…、00001111，pdc端解压时，通过查找idcode映射表来快速解压idcode。
需要指出的是，上述提到的0gd0jbb1、0gd0jbb2、…、0gd0jbb16均是pmu装置的名称，实际应用中并不限于上述命名，且映射关系不仅限于上述情况。
(2)世纪秒soc压缩：gbt26865.2-2011中对世纪秒规定了4个字节，由于本实施例对所有整秒时刻均采用完整的数据帧，而对于变化在一秒内的其余数据帧，其世纪秒没有发生变化，故而可以均采用整秒时刻的世纪秒。这样对于一秒内的非整秒时刻的数据帧均不用传输世纪秒数据，大大减少了冗余数据的传输，提高了传输效率。
图5为0秒时刻到1秒时刻之内soc压缩过程示意图，其中：
在0秒时刻，传输完整数据帧，所述完整数据帧结构包括：2个字节的帧同步字(sync)、2个字节的帧长(framesize)、8字节的dc_idcode、4字节的世纪秒(soc)、4字节的秒等分(fracsec)、0秒时刻传输的数据内容以及2字节的校验和(chk)，其中世纪秒(soc)表示x年x月x日x分0秒，即该时刻；传输的数据内容分别为data1t0、data2t0、…、datant0。
0.01秒时刻，传输压缩数据帧，此时的数据帧结构包括：2个字节的帧同步字(sync)、2个字节的帧长(framesize)、1字节的dc_idcode、4字节的秒等分(fracsec)、0.01秒时刻传输的数据内容以及2字节的校验和(chk)，其中，0.01秒时刻传输的数据内容分别为data1t0.01、data2t0.01、…、datant0.01。
0.02秒至0.99秒中的任一时刻的数据帧结构同0.01秒时刻，区别在于传输的数据内容不同。
在1秒时刻，传输完整的数据帧，此时的完整数据帧结构包括：2个字节的帧同步字(sync)、2个字节的帧长(framesize)、8字节的dc_idcode、4字节的世纪秒(soc)、4字节的秒等分(fracsec)、1秒时刻传输的数据以及2字节的校验和(chk)，其中世纪秒(soc)表示x年x月x日x分1秒，即该时刻；1秒时刻传输的数据内容分别为data1t1、data2t1、…、datant1。
可以看出，由于整秒时刻采取完整数据帧传输，变化在一秒内的数据帧soc均没有发生变化，因此一秒内的压缩数据帧均不传输soc，在解压时参考前一时刻的soc，迅速解压soc数据。
(3)数据内容压缩：图6为非整秒时刻pmu端数据内容压缩过程示意图，在非整秒时刻，压缩数据帧结构包括：2个字节的帧同步字(sync)、2个字节的帧长(framesize)、1字节的dc_idcode、4字节的秒等分(fracsec)以及data1、2字节的校验码(chk)，其中data1为数据字段1。
压缩前，定义data1中包括依次存放的状态字(stat)、n个4字节的相量、1个2字节频率偏差(freq)、1个2字节频率变化率(dfreq)、m个2字节模拟量以及d个2字节开关量，其中，n个相量分别为第一相量(phasors1)、第二相量(phasors2)、…、第四相量(phasors4)、…；m个模拟量分别为第一模拟量(analog1)、…、第六模拟量(analog6)、第七模拟量(analog7)、…、第十四模拟量(analog14)、…；d个开关量分别为第一开关量(digital1)、…、第十六开关量(digital16)、…。
相量数据压缩时，引入o个相量数据压缩标识字，若n为4的整倍数，则o等于n除以4；若n非4的整倍数，则o等于n除以4取整加1，第一个相量压缩标识字位于第一相量(phasors1)之前，第一个相量压缩标识字后面依次存放第一相量(phasors1)变化量、第二相量(phasors2)变化量、…、第四相量(phasors4)变化量，且各相量压缩标识字大小均为一个字节，各相量压缩标识字中每两个bit位对应一个相量变化量，即第一个相量压缩标识字中第一个bit位和第二个bit位组成的两位对应前后传输时刻第一相量phasors1的变化量，…，第七bit位和第八bit位组成的两位对应前后传输时刻第四相量phasors4的变化量，依此类推，直至所有相量变化量和所有相量压缩标识字顺序存放，压缩组帧时，根据将要传输的相量和上一时刻相量进行比较，根据相量变化量的大小分配相应的存储空间，然后用相量压缩标识字来说明给每个相量变化量分配的字节大小，每个相量压缩标识字根据其每两个bit位的内容在其后依次存放4-16字节数的相量变化量。
相量压缩的基本思想是将要传输的相量测量值和上一时刻相量值进行比较，根据其变化量的大小来进行不同的压缩，图7为相量数据压缩的流程图，其详细的说明了相量数据如何根据与上一时刻相量数据比较。
如图7所示，对于相量数据表示采用直角坐标系，每一个待发的相量数据分为实部和虚部，其中，
在压缩组帧的时候，一个相量压缩标识字节分别对应着四个相量变化量，一个相量压缩标识字节后面存放四个相量变化量，所有相量变化量依次排队存放，对于末尾少于四个相量变化量，此相量压缩标识字节中空白位无意义，在解压时跳过。相量数据压缩与相量压缩标识字对应关系见表1。
表1相量数据压缩与相量压缩标识字对应表
以传输速度100帧/s、时长1秒钟、八个相量为例计算相量压缩比例，具体压缩比例见表2。
表2相量压缩比例
表3-表4是本实施例中pmu端数据压缩中相量数据压缩动态字节大小。以四个相量一组为例，四个相量依次为：
表3压缩前相量数据所占字节数大小
表4相量数据压缩后所有可能的压缩相量数据所占字节数大小
在配电网中，当数据帧传输速率较快时，模拟量变化通常较小，压缩的思想类似于相量值压缩，也是判断测量值变化量的大小，从而选择不同的压缩格式，同理引入模拟量压缩标识字，并且每一个模拟量前面都有一个对应的bit位作为压缩标识位，模拟量压缩标识字中依次每一个bit位用来表示对应一个模拟量压缩后分配的字节数，从而高效的压缩模拟量数据，我们将两个模拟量组合在一起，形成与相量的实部和虚部一样，提高传输效率，一个字节的模拟量压缩标识字表示八个模拟量的压缩情况。
由于频率偏差(freq)、频率变化率(dfreq)和模拟量数据相似，将频率偏差(freq)、频率变化率(dfreq)也看成模拟量，和模拟量一起处理，以减少数据量，提高传输速率，这样一共有(m+2)个模拟量。在模拟量压缩时，在(m+2)个模拟量中引入k个模拟量压缩标识字，若(m+2)为8的整倍数，则模拟量压缩标识字的个数k等于(m+2)除以8，若(m+2)非8的整倍数，则k等于(m+2)除以8取整加1，以八个模拟量为一组，将频率偏差(freq)、频率变化率(dfreq)、第一模拟量(analog1)、…、第六模拟量(analog6)进行压缩，每个模拟量压缩标识字大小为一个字节，第一个模拟量压缩标识字之后依次存放连续传输的前后两个时刻的频率偏差(freq)变化量、频率变化率(dfreq)变化量、第一模拟量(analog1)变化量、…、第六模拟量(analog6)变化量，第一个模拟量压缩标识字中每一个bit位依次对应频率偏差(freq)变化量、频率变化率(dfreq)变化量、第一模拟量(analog1)变化量、…、第六模拟量(analog6)变化量，第一个模拟量压缩标识字根据每一个bit位的内容在其后依次存放4-16字节数的模拟量变化量。
当频率偏差(freq)、频率变化率(dfreq)、第一模拟量(analog1)、…、第六模拟量(analog6)压缩完成后再引入第二个模拟量压缩标识字，引入的第二个模拟量压缩标识字后依次存放第七模拟量(analog7)变化量、…、第十四模拟量(analog14)变化量，第二个模拟量压缩标识字中每一个bit位依次对应第七模拟量(analog7)、…、第十四模拟量(analog14)与上一时刻的相对应模拟量之间的变化量，模拟量压缩标识字根据每一个bit位的内容在其后依次存放4-16字节数的压缩后的模拟量的变化量。
频率偏移量、频率变化率以及模拟量压缩与解压过程如图8所示：
以传输速度100帧/s、时长1秒钟为例，在0秒(整秒时刻)，传输完整数据帧，pmu端测量的模拟量为
在0.01秒至0.99秒(非整秒时刻)之间的每一时刻均传输压缩数据帧，在0.01秒时，pmu端测量的模拟量为
在1秒(整秒时刻)，传输完整数据帧，pmu端测量的模拟量为
在压缩组帧的时候，所有模拟量变化量和模拟量压缩标识字依次排队存放。当末尾少于八个模拟量变化量时，此模拟量压缩标识字节中空白位无意义，在解压时跳过。
开关量压缩时，完整的数据帧中用2个字节来表示一个开关量状态字，其中根据国标gb/t26865.2-2011中数据传输协议可知一个开关量状态字对应着16个开关量，通常在配电网中，开关量变化是缓慢的，因此为了减少数据的传输，引入开关量状态字压缩标识字，即在开关量字段前增加一个字节用来表示开关量状态字的变化情况。所述开关量状态字压缩标识字位于第一个开关量之前，所述开关量状态字压缩标识字中每一个bit位依次对应一个开关量状态字的变化情况，所述开关量状态字压缩标识字根据字段中的内容在其后依次存放所有变化的开关量状态字。
开关量压缩具体过程如图9所示，对于d个开关量，第一个开关量状态字(digital1至digital16)、…、第d/16个开关量状态字(digitald-16至digitald)的变化情况分别对应开关量状态字压缩标识字中的第一个bit位、bit…、第d/16个bit位，如第一个开关量状态字在下一个时刻没有发生变化，则将开关量状态字压缩标识字中的第一bit位设定为0，用0表示第一个开关量状态字没有发生变化，以此类推，第d/16个开关量状态字的变化情况对应开关量状态字压缩标识字中d/16bit位，如第d/16个开关量状态字在下一时刻发生变化，则将开关量状态字压缩标识字中的最后一个bit位设为1，用1来表示第d/16个开关量状态字发生变化，将所有的开关量状态字变化情况分别与开关量状态字压缩标识字中的bit位一一对应，对于变化的开关量状态字，就将新的开关量状态字加到数据帧中传输，没有变化的开关量状态字则不传输。
需要注意的是，上述的0或1所对应的开关量状态字变化情况并不是唯一的，也可以用0表示开关量状态字发生变化，1表示开关量状态字没有发生变化。
表5至表6列出了本实施例的pmu端数据帧压缩前后数据帧大小比较。以8个相量、1个频率偏移量、1个频率变化率、6个模拟量、16个开关量为例来说明数据帧压缩前后对比。表5为pmu端压缩前数据帧，表6为pmu端压缩后数据帧。
表5pmu端压缩前数据帧
表6pmu端压缩后数据帧
从表5和表6对可得压缩数据帧压缩比例情况，表5以8个相量、6个模拟量、16个开关量为例，组成完整数据帧，共计80个字节；表6展示压缩后数据帧组成情况，共计39个字节。通过比较可得，压缩后数据帧大小大大减小。
pdc端工作流程如图10所示，具体步骤如下：
解压开始，pdc读取配置帧，获取相量、模拟量、开关量的个数，然后收到数据帧，pdc端收到数据帧后读取dc_idcode映射表，用于压缩数据帧idcode解压，对于接收到的数据帧，根据其帧同步字节中bits6～4位判断是否为压缩数据，若是压缩数据，则依次进行soc解压、数据内容解压，获取完整数据帧，进行存储、转发，若根据帧同步字节中bits6～4位判断其为完整数据帧，则进行存储、转发。
本实施例中pdc端数据内容解压流程如图11所示，其具体步骤包括：
解压开始，首先判断传输数据内容(data)是否解压完，若解压完全，则存储数据内容，若没有解压完，进一步判断相量是否解压完成，若相量没有解压完成，则读取相量压缩标识字，解压相量数据，再次判断相量是否解压完，重复上述过程，直至相量解压完成，相量解压完成后判断模拟量是否解压完，如果模拟量没有解压完，则读取模拟量压缩标识字，解压模拟量，再次判断模拟量是否解压完成，重复上述过程，直至模拟量解压完成，当模拟量解压完成后判断开关量是否解压完，若开关量没有解压完，则读取开关量状态字压缩标识字，解压恢复开关量，再次判断开关量是否解压完成，重复上述过程，直至开关量解压完全，当开关量解压完全后pdc再次判断data是否解压完成，重复上述步骤，直至data解压完全，data解压完全后存储、转发数据内容。
当pdc向pmu要求补发某一帧的命令帧，在命令字段cmd中利用扩展bits15～13位保留命令类型(110)。当pdc发送此命令表示要求pmu重新补发某一时刻数据帧。bits12～0位则表明要补发的数据帧的时间。pmu收到此命令帧，先根据命令字节得知补发数据帧，再根据bits12～0获知要求补发的数据帧时刻，从而向pdc发送这一时刻的完整数据帧。pdc端补发命令帧具体帧格式见表7，表中补发命令帧包括以下字段：帧同步字(sync)、帧长(framesize)、dc_idcode、秒等分(fracsec)以及命令字节(cmd)、校验和(crc16)，该表详细说明了补发命令帧的帧格式和字段定义。其中命令字节中bits15～13表明了命令帧为补发数据帧，由bits12～0说明要补发的数据帧的时刻。从而有效的保证了数据集中器(pdc)和同步相量测量装置(pmu)之间的数据传输可靠性。
表7补发命令帧的格式
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。