电能质量在线监测装置支持哪些数据压缩算法？

电能质量在线监测装置支持无损压缩和有损压缩两大类算法，适配不同数据类型（实时数据、历史数据、波形数据）与应用场景（存储 / 传输 / 故障追溯），且在基础型、增强型、电网级装置中支持力度逐步增强。以下是主流算法的详细支持情况：

一、无损压缩算法（核心用于关键数据）

算法名称	核心原理	适用数据类型	压缩比	装置支持情况
DEFLATE（ZIP 基础）	LZ77 + 哈夫曼编码结合，先通过 LZ77 查找重复序列，再用哈夫曼编码对结果进行熵编码	配置参数、超标事件记录、计量数据	2:1~5:1	全系列装置标配，最通用无损压缩算法
Huffman 编码	基于字符出现频率构建最优前缀码，频率高的字符用短码，频率低的用长码	故障波形关键特征、统计报表数据	1.5:1~3:1	增强型 / 电网级装置支持，常与其他算法配合使用
LZ77/LZ78	滑动窗口查找重复字符串，用 <长度，距离> 对表示重复部分（LZ77）或动态构建字典（LZ78）	长文本配置、连续稳态数据序列	2:1~4:1	增强型 / 电网级装置支持，适合处理重复数据
行程编码（RLE）	用 "数据值 + 连续出现次数" 替代连续重复数据	状态量数据（如开关状态）、零值较多的波形数据	3:1~10:1（重复数据多）	全系列装置支持，尤其适合状态监测数据
差分编码	存储相邻数据的差值而非原始值，利用数据连续性减少数据量	采样频率高的电压 / 电流有效值序列	2:1~5:1	增强型 / 电网级装置支持，配合其他算法使用
SPIHT（多级树集合分裂）	基于小波变换系数的树形结构编码，适合二维数据	三相电压 / 电流波形数据（可视为二维图像）	3:1~6:1	电网级装置支持，用于高精度波形压缩

无损压缩核心特点：解压后与原始数据完全一致，无任何精度损失，适用于计量数据、故障波形、配置参数等关键数据，确保数据可用于合规考核与纠纷处理。

二、有损压缩算法（核心用于普通数据）

算法名称	核心原理	适用数据类型	压缩比	装置支持情况
小波变换（离散 / 连续）	将信号分解为不同尺度和频率的分量，保留关键特征分量，丢弃次要分量	暂态波形数据（如电压暂降、暂升、中断）	5:1~20:1	增强型 / 电网级装置标配，擅长捕捉非周期突变信号
小波包变换	小波变换的扩展，对高频分量进一步分解，提供更精细的频率分辨率	复杂暂态扰动信号（如谐波叠加暂态）	6:1~25:1	电网级装置支持，适合高精度暂态分析
自适应量化编码	根据数据分布动态调整量化步长，在误差允许范围内减少数据量	常规实时监测数据（非考核用）	4:1~15:1	增强型 / 电网级装置支持，误差≤±0.1%（符合国标 GB/T 14549）
H.264/AVC	视频压缩算法，将波形数据视为一维视频流进行帧间 / 帧内压缩	远程实时波形传输（Web 界面查看）	10:1~20:1	电网级装置支持，大幅减少远程查看卡顿

有损压缩核心特点：在可接受误差范围内（≤±0.1%）大幅提高压缩比，适用于常规实时数据、长期趋势数据、非关键谐波数据，平衡存储效率与数据精度。

三、混合压缩算法（中高端装置标配）

算法组合	核心流程	适用场景	压缩比	装置支持情况
小波变换 + 无损编码	先小波变换（有损）提取特征，再用 Huffman/DEFLATE（无损）编码	故障录波数据、暂态波形存储	5:1~15:1	增强型 / 电网级装置标配，兼顾特征保留与压缩效率
稀疏分解 + 复合熵编码	分离暂态分量和稳态分量，分别用小波分析 + 哈夫曼编码和阈值保留处理	电能质量扰动数据	6:1~18:1	电网级装置支持，提高扰动数据压缩比
多阶混合压缩	离散小波变换→多次循环压缩→LZMA 编码	高速电网波形数据	8:1~20:1	电网级装置支持，适合大数据量波形存储

四、行业专用压缩算法

算法名称	核心优势	适用数据	压缩比	装置支持情况
PQZip	针对暂态波形 "低频能量集中" 特性优化，过滤无效高频噪声	暂态电能质量波形数据	7:1~18:1	电网级装置支持，单波形处理时延≤10ms
国密 SM4 加密压缩	压缩同时进行国密 SM4 加密，保障数据安全	电网关口数据、敏感配置信息	4:1~10:1	电网级装置支持，符合电力行业安全规范
时序数据专用压缩	如 InfluxDB 的 TSM 压缩、TDengine 的列存压缩，针对时序数据优化	长期历史监测数据（按时间序列存储）	10:1~20:1	电网级装置支持，适合大规模数据中心存储

五、不同类型装置的算法支持差异

装置类型	支持算法数量	核心算法组合	最大压缩比	典型应用场景
基础型（经济型）	3~4 种	DEFLATE+RLE + 差分编码	2:1~5:1	小型用户、简单监测（仅需关键数据压缩）
增强型（中高端）	6~8 种	小波变换 + DEFLATE+Huffman+RLE	5:1~15:1	工业用户、新能源场站（需长期存储全量数据）
电网级（高端）	≥10 种	小波包变换 + PQZip + 国密 SM4 + 混合编码	8:1~25:1	变电站、关口监测（需高压缩比 + 数据安全）

六、算法选择与配置要点

关键数据优先无损压缩：计量数据、故障波形、超标事件等用于合规考核的数据，必须选择 DEFLATE、Huffman 等无损算法，避免精度损失；

普通数据按需有损压缩：常规实时监测数据、长期趋势数据可选择小波变换等有损算法，配置压缩比时确保误差≤±0.1%（符合国标要求）；

远程传输优先高压缩比：无线通信场景（4G/5G）可选择 H.264 或 PQZip 算法，减少流量消耗和传输延迟；

电网级装置特殊要求：需支持国密 SM4 加密压缩，确保数据在存储和传输过程中的安全性，同时满足电力行业密码应用规范。

总结

电能质量在线监测装置支持丰富的数据压缩算法，从基础的 DEFLATE、RLE 到复杂的小波变换、PQZip，覆盖了从简单数据存储到大规模电网监测的全场景需求。基础型装置满足基本压缩需求，增强型 / 电网级装置则通过混合算法、行业专用算法实现更高压缩比和更优数据处理能力，同时保障关键数据的无损存储和安全传输。

审核编辑 黄宇