本發(fā)明涉及電力監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電能質(zhì)量是反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合格的概念，它與電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行息息相關(guān)，并對用戶正常生產(chǎn)工藝過程及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電弧爐、軋機、點焊機、電力機車等大功率沖擊性負荷被大量接入電網(wǎng)，對電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生了嚴重影響，因此對電能質(zhì)量的監(jiān)測顯得尤為重要。諧波電流是電能質(zhì)量監(jiān)測的一個重要指標。

相關(guān)技術(shù)中，電能質(zhì)量的監(jiān)測方法包括定時巡回監(jiān)測法、專項監(jiān)測法、電力擾動數(shù)據(jù)分析法以及諧波分析法，其中，諧波分析法通過提取電網(wǎng)中的各次諧波電流，并計算出各次諧波電流的幅值和相角，然后對各次諧波電流進行分析，與國家規(guī)定標準進行比較，以此來判斷電能質(zhì)量，針對不同類型的諧波分析方法不同，例如，對于穩(wěn)態(tài)諧波，可用快速哈特萊變換(Fast Hartley Transformation，F(xiàn)HT)和離散小波變換進行分析；對于暫態(tài)諧波，可用改進的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation，F(xiàn)FT)分析和小波變換進行分析。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中采集到的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)不是實時數(shù)據(jù)，各監(jiān)測數(shù)據(jù)之間也沒有關(guān)聯(lián)，不僅對電能質(zhì)量的監(jiān)測不夠精確，而且難以實現(xiàn)電能質(zhì)量的實時監(jiān)測和預(yù)警，影響了電能質(zhì)量監(jiān)測的準確性和電能質(zhì)量預(yù)警的實時性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法，所述方法包括：

以時間為參數(shù)，獲取電網(wǎng)中所有的電流波形；

從所述電流波形中獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的實時諧波電流；

從所述實時諧波電流中提取實時敏感諧波電流；

獲取歷史諧波電流，所述歷史諧波電流為與所述實時諧波電流同一預(yù)設(shè)時間段的諧波電流；

從所述歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流，其中，所述歷史敏感諧波電流為與所述實時敏感諧波電流同一階次的諧波電流；

計算所述實時敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度；

根據(jù)所述匹配度計算匹配度均值；

判斷所述匹配度均值是否大于0.3；

如果所述匹配度均值小于0.3，則進行電能質(zhì)量較低報警；

如果所述匹配度均值大于或等于0.3，則分別計算實時敏感諧波電流均值、實時敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距；

根據(jù)所述歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距確定均值閾值范圍和方差閾值范圍；

判斷所述實時敏感諧波電流均值是否在所述均值閾值范圍內(nèi)；

如果所述實時敏感諧波電流均值不在所述均值閾值范圍內(nèi)，則進行電能質(zhì)量較低報警；

如果所述實時敏感諧波電流均值在所述均值閾值范圍內(nèi)，則判斷所述實時敏感諧波電流方差是否在所述方差閾值范圍內(nèi)；

如果所述實時敏感諧波電流方差不在所述方差閾值范圍內(nèi)，則進行電能質(zhì)量較低報警。

可選地，所述歷史諧波電流包括預(yù)設(shè)天數(shù)內(nèi)的諧波電流。

可選地，提取的所述實時敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的個數(shù)相等、且均大于1。

可選地，所述匹配度的計算公式為：

其中，P_0i指第i天的所述歷史敏感諧波電流與所述實時敏感諧波電流的匹配度，j指提取的敏感諧波電流的個數(shù)，X_0j指第j個所述實時敏感諧波電流，X_ij指前第i天的第j個敏感諧波電流值。

可選地，所述根據(jù)所述歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距確定均值閾值范圍和方差閾值范圍的方法包括：

以所述歷史敏感諧波電流期望為中心，確定半徑為0.05的均值閉區(qū)間；

將所述均值閉區(qū)間作為均值閾值范圍；

以所述歷史敏感諧波電流二階中心距為中心，確定半徑為0.05的方差閉區(qū)間；

將所述方差閉區(qū)間作為方差閾值范圍。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集電網(wǎng)中所有的電流波形，并保存所述電流波形；

實時數(shù)據(jù)采集模塊，用于從所述電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的實時諧波電流，并從所述實時諧波電流中提取實時敏感諧波電流；

歷史數(shù)據(jù)采集模塊，用于從所述電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取與所述實時諧波電流同一預(yù)設(shè)時間段的歷史諧波電流，并從所述歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流；

匹配計算模塊，用于計算所述實時敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度，并計算所述匹配度的均值；

數(shù)據(jù)計算模塊，用于計算實時敏感諧波電流均值、實時敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距，并確定均值閾值范圍和方差閾值范圍；

在線評估預(yù)警報警模塊，用于判斷電能質(zhì)量是否較低并進行電能質(zhì)量較低報警。

本發(fā)明的實施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法，通過實時采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實時敏感諧波電流，計算實時敏感諧波電流與歷史敏感諧波電流的匹配度，并根據(jù)匹配度判斷電網(wǎng)中的電能質(zhì)量，能夠有效提高電能質(zhì)量監(jiān)測的準確性和電能質(zhì)量預(yù)警的實時性。

另外，本發(fā)明的實施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、實時數(shù)據(jù)采集模塊、歷史數(shù)據(jù)采集模塊、匹配計算模塊、數(shù)據(jù)計算模塊以及在線評估預(yù)警報警模塊，能夠?qū)崟r采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實時敏感諧波電流，并計算實時敏感諧波電流和歷史敏感電流的匹配度，保證了采集到的諧波電流的實時性，能夠有效提高電能質(zhì)量預(yù)警的實時性。

應(yīng)當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

符號說明：

1-電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、2-實時數(shù)據(jù)采集模塊、3-歷史數(shù)據(jù)采集模塊、4-匹配計算模塊、5-數(shù)據(jù)計算模塊、6-在線評估預(yù)警報警模塊。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

參見圖1，為本發(fā)明實施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法的流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實施例提供基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法包括：

步驟S1001，以時間為參數(shù)，獲取電網(wǎng)中所有的電流波形。

實時采集電網(wǎng)中各個時刻的電流波形，根據(jù)獲取的時間進行編號并保存采集到的電流波形，其中，電流波形數(shù)據(jù)包括電流的頻率以及幅值。

步驟S1002，從所述電流波形中獲取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的實時諧波電流。

從電流波形中提取出預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的電流波形，將電流波形按傅里葉級數(shù)展開獲得預(yù)設(shè)時間段內(nèi)電網(wǎng)中實時電流的實時諧波電流，其中，預(yù)設(shè)時間段根據(jù)用戶的需求進行設(shè)定，例如，獲取實時諧波電流的時間為上午8時，預(yù)設(shè)時間為1小時，則從上午8時開始獲取一個小時內(nèi)(8時-9時)的實時電流波形，將實時電流波形按傅里葉級數(shù)展開即需要獲取的實時諧波電流。

步驟S1003，從所述實時諧波電流中提取實時敏感諧波電流。

在實時諧波電流中提取出對電能質(zhì)量影響較大的諧波電流作為實時敏感諧波電流，并按提取的順序進行編號，例如，第一個提取的實時敏感諧波電流編號為X₀₁。由于電網(wǎng)中影響電能質(zhì)量的因素不止一個，因此提取的實時敏感諧波電流個數(shù)不唯一，將這些實時敏感諧波電流全部提取出來形成一組，記為X₀＝{X₀₁，X₀₂，…,X_0(j-1),X_0j}，其中，X_0j指提取的第j個敏感諧波電流。

步驟S1004，獲取歷史諧波電流，所述歷史諧波電流為與所述實時諧波電流同一預(yù)設(shè)時間段的諧波電流。

從已保存的電流波形中提取多天之前的與實時敏感諧波電流同一預(yù)設(shè)時間段的歷史電流波形，并將歷史電流波形按傅里葉級數(shù)展開獲得歷史諧波電流，為了使監(jiān)測結(jié)果更準確一般需要提取多天的歷史諧波電流。

步驟S1005，從所述歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流，其中，所述歷史敏感諧波電流為與所述實時敏感諧波電流同一階次的諧波電流。

從歷史諧波電流中提取與實時敏感諧波電流同一階次的諧波電流作為歷史敏感諧波電流，并按照與實時敏感諧波電流序號對應(yīng)的順序進行編號，例如第一個實時敏感諧波電流X₀₁對應(yīng)的歷史敏感諧波電流記為X_i1，將多天的歷史敏感諧波電流全部提取出來按天數(shù)形成一組，記為X_i＝{X_i1，X_i2，…,X_i(j-1),X_ij}，其中，X_i指前第i天的歷史敏感諧波電流，X_ij指前第i天與第j個實時敏感諧波電流同一階次的歷史敏感諧波電流。

步驟S1006，計算所述實時敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度。

計算匹配度的公式為：

其中，P_0i指前第i天的歷史敏感諧波電流與實時敏感諧波電流的匹配度，j指提取的敏感諧波電流值的個數(shù)。

步驟S1007，根據(jù)所述匹配度計算匹配度均值。

根據(jù)計算出的多天的歷史敏感諧波電流與實時敏感諧波電流的匹配度計算匹配度均值P，公式如下：

步驟S1008，判斷所述匹配度均值是否大于0.3。

如果匹配度均值小于0.3，則進行電能質(zhì)量較低報警。

如果匹配度均值大于或等于0.3，則進行步驟S1009，分別計算實時敏感諧波電流均值、實時敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距。

當匹配度均值大于或等于0.3時，為了使監(jiān)測結(jié)果更準確需要對實時敏感諧波電流進一步分析，計算出實時敏感諧波電流均值實時敏感諧波電流方差S₀²、歷史敏感諧波電流期望μ以及歷史敏感諧波電流二階中心距σ²，具體計算公式如下：

其中，指前第i天的歷史敏感諧波電流的均值；對全部歷史敏感諧波電流的均值取平均值即為歷史敏感諧波電流期望μ；

其中，S_i²是指前第i天的歷史敏感諧波電流值的二階中心矩，對全部歷史敏感諧波電流值的二階中心矩S_i²取平均值即為歷史敏感諧波電流二階中心距σ²。

步驟S1010，根據(jù)所述歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距確定均值閾值范圍和方差閾值范圍。

確定均值閾值范圍和方差閾值范圍的具體方法如下所述：

以歷史敏感諧波電流期望為中心，確定半徑為0.05的均值閉區(qū)間；

將均值閉區(qū)間作為均值閾值范圍；

以歷史敏感諧波電流二階中心距為中心，確定半徑為0.05的方差閉區(qū)間；

將方差閉區(qū)間作為方差閾值范圍。

步驟S1011，判斷所述實時敏感諧波電流均值是否在均值閾值范圍內(nèi)。

如果實時敏感諧波電流均值不在均值閾值范圍內(nèi)，則進行電能質(zhì)量較低報警。

如果實時敏感諧波電流均值在均值閾值范圍內(nèi)，則進行步驟S1012，判斷實時敏感諧波電流方差是否在方差閾值范圍內(nèi)。

如果實時敏感諧波電流方差不在方差閾值范圍內(nèi)，則進行電能質(zhì)量較低報警；

如果實時敏感諧波電流方差在方差閾值范圍內(nèi)，則進行下一預(yù)設(shè)時間段的監(jiān)測。

本發(fā)明的實施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警方法，通過實時采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實時敏感諧波電流，計算實時敏感諧波電流與歷史敏感諧波電流的匹配度判斷電網(wǎng)中的電能質(zhì)量，能夠有效提高電能質(zhì)量監(jiān)測的準確性和電能質(zhì)量預(yù)警的實時性。

參見圖2，為本發(fā)明實施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)包括：

電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊1，用于采集電網(wǎng)中所有的電流波形，并保存電流波形；

實時數(shù)據(jù)采集模塊2，用于從電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的實時諧波電流，并從實時諧波電流中提取實時敏感諧波電流；

歷史數(shù)據(jù)采集模塊3，用于從電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取與實時諧波電流同一預(yù)設(shè)時間段的歷史諧波電流，并從歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流；

匹配計算模塊4，用于計算實時敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度，并計算匹配度的均值；

數(shù)據(jù)計算模塊5，用于計算實時敏感諧波電流均值、實時敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距，并確定均值閾值范圍和方差閾值范圍；

在線評估預(yù)警報警模塊6，用于判斷電能質(zhì)量是否較低并進行電能質(zhì)量較低報警。

其中，電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊1分別連接實時數(shù)據(jù)采集模塊2以及歷史數(shù)據(jù)采集模塊3；實時數(shù)據(jù)采集模塊2、歷史數(shù)據(jù)采集模塊3以及數(shù)據(jù)計算模塊5均分別與匹配計算模塊4連接；匹配計算模塊4以及數(shù)據(jù)計算模塊5分別與在線評估預(yù)警報警模塊6連接。

本發(fā)明的實施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實時敏感諧波電流，并計算實時敏感諧波電流和歷史敏感電流的匹配度，保證了采集到的諧波電流的實時性，能夠有效提高電能質(zhì)量預(yù)警的實時性。

需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里發(fā)明的公開后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。