基于數(shù)據(jù)聚類的諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電能質量數(shù)據(jù)監(jiān)測領域，特別涉及一種基于數(shù)據(jù)聚類的諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測 方法。
【背景技術】
[0002] 如何快速有效的采集、監(jiān)測電網(wǎng)電能質量狀況成為日益關注的問題。但要充分利 用電能質量監(jiān)測數(shù)據(jù)的前提是要獲得更為精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。從監(jiān)測數(shù)據(jù)中不僅能得到指標 值是否超標信息，還涉及從大量監(jiān)測數(shù)據(jù)提取特征，以完成擾動源定位、異常狀態(tài)監(jiān)測和決 策支持等。
[0003] 時間序列聚類方法是監(jiān)測諧波數(shù)據(jù)的有效方法之一，通過對時間序列的諧波監(jiān)測 數(shù)據(jù)進行聚類，可得到更為精確的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而為電能質量數(shù)據(jù)的監(jiān)測提供可用的 數(shù)據(jù)。對海量的諧波數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，有助于我們發(fā)電力系統(tǒng)預測未來數(shù)據(jù)、為相關部門做出 科學決策及智能交通的發(fā)展提供數(shù)據(jù)和理論基礎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)聚類的諧 波數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，從而為電能質量數(shù)據(jù)的監(jiān)測提供精確的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0005] -種基于數(shù)據(jù)聚類的諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，包括步驟：采集監(jiān)測點的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)確定第一聚類數(shù)；根據(jù)所述第一聚類數(shù)獲得所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)的聚 類結果。
[0006] 本發(fā)明提供的基于數(shù)據(jù)聚類的諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，通過采集監(jiān)測點的不同時間序 列、不同監(jiān)測點、不同諧波采樣次數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象進行任意分類，把各 個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象劃分到與所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象距離最小的類，重新將所述諧波監(jiān)測 數(shù)據(jù)進行聚類，并獲得第一聚類數(shù)，然后根據(jù)所述第一聚類數(shù)，再次把各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對 象劃分到與所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象距離最小的類，重新進行聚類，獲得聚類結果，從而獲得 精確的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)，進而充分發(fā)現(xiàn)諧波的規(guī)律，為諧波治理奠定基礎。
【附圖說明】
[0007] 圖1為一個實施例的基于數(shù)據(jù)聚類的諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測方法的流程示意圖；
[0008] 圖2為一個實施例的根據(jù)諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)確定第一聚類數(shù)的流程示意圖；
[0009] 圖3為一個實施例的將諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進行聚類的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0010] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進 一步詳細描述。
[0011] 請參閱圖1中一個實施例的基于數(shù)據(jù)聚類的諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測方法的流程示意圖。
[0012] -種基于數(shù)據(jù)聚類的諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測方法，包括步驟：
[0013]S102，采集監(jiān)測點的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0014] 通過采集監(jiān)測點的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)可得到不同時間序列、不同監(jiān)測點、不同諧波次 數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測提供初始的監(jiān)測數(shù)據(jù)。其中，所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)可以包括諧 波電流監(jiān)測數(shù)據(jù)、諧波電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)、諧波功率監(jiān)測數(shù)據(jù)等。
[0015] 在其中一個實施例中，所述采集監(jiān)測點的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)的方法包括：
[0016] 采集監(jiān)測點X處第h次諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)用公式表示為： "^^/(^^"^^…，/(^^:^其中^^為采樣點數(shù)^^^^^為諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象。
[0017]S104,根據(jù)所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)確定第一聚類數(shù)。
[0018] 在本實施例中，將諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象進行任意分類，把各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象劃 分到與所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象距離最小的類，重新將所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進行聚類，并獲得 第一聚類數(shù)。
[0019]S106,根據(jù)所述第一聚類數(shù)獲得所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)的聚類結果。
[0020] 根據(jù)所述第一聚類數(shù)，再次把各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象劃分到與所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù) 對象距離最小的類，重新進行聚類，獲得聚類結果，從而獲得精確的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0021] 以上步驟通過采集監(jiān)測點的不同時間序列、不同監(jiān)測點、不同諧波采樣次數(shù)的監(jiān) 測數(shù)據(jù)，將諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象進行任意分類，把各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象劃分到與所述諧波 監(jiān)測數(shù)據(jù)對象距離最小的類，重新將所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進行聚類，并獲得第一聚類數(shù)，然后 根據(jù)所述第一聚類數(shù)，再次把各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象劃分到與所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象距離 最小的類，重新進行聚類，獲得聚類結果，從而獲得精確的諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0022] 在其中一個實施例中，根據(jù)所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)確定第一聚類數(shù)的步驟包括：
[0023] 如圖2所示，S202,設置任意聚類數(shù)量k、以及k所在的范圍集合[kminkmax]，其中， 讓_為最小聚類數(shù)量，k_為最大聚類數(shù)量，k大于或等于k_且小于或等于k_。
[0024] 由于諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)具有周期性和重復性，優(yōu)選地，所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)按照時間序 列總天數(shù)進行分類，設置任意聚類數(shù)量k所在的范圍集合[k_k_]，其中，設置k_Sl， k_為諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測的總天數(shù)；若所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)按照時間序列總小時數(shù)進行分類，則 k_為諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測的總小時數(shù)。此步驟確定了任意聚類數(shù)量k所在的范圍。
[0025]S204,將所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進行聚類，獲得第一聚類結果。
[0026] 將諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)集合夂二丨:以(1)，夂（2)，…伽所有數(shù)據(jù)對象任意分為k 個聚類，把各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象劃分到與所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象距離最小的類，將所有 諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象進行聚類，并獲得第一聚類結果。
[0027]S206,根據(jù)所述聚類數(shù)量k、k所在的范圍集合[k_k_]、第一聚類結果以及聚類 指標，確定第一聚類數(shù)k。#。其中，所述聚類指標為：
[0028]Sil(i)=(b(i)-a(i))/max{a(i)，b(i)}，計算出的最大值對應的聚類即為第一聚 類數(shù)k^，a(i)為諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象i與所述i所在的聚類中所有諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象的平 均距離，b(i)為諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象i與除i所在的聚類外其它每個聚類中所有諧波監(jiān)測數(shù) 據(jù)對象的平均距離。
[0029]以上步驟通過聚類指標，結合聚類數(shù)量k、k所在的范圍集合[k_ k_]以及第一 聚類結果確定諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)的第一聚類數(shù)，其值在[-1，1]范圍內(nèi)變動，數(shù)值越大表示聚類 的質量越好，最大值對應的聚類即為第一聚類數(shù)。其中，所述聚類的質量越好表現(xiàn)為同一聚 類內(nèi)各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象越相似。
[0030] 在其中一個實施例中，所述將諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進行聚類的步驟包括：
[0031] 如圖3所示，S302,設置輸入?yún)?shù)和輸出條件，其中輸入?yún)?shù)為所述聚類數(shù)量k、諧 波監(jiān)測數(shù)據(jù)以及預設的最小誤差e或預設的最大迭代次數(shù)MltCT，輸出條件為當計算結 果小于或等于所述最小誤差e、或迭代計算的次數(shù)等于所述最大迭代計算次數(shù)MltCT。
[0032] S304,從所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)中獲得k個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象C，C= {Cl，c2，…，ck} 作為第一聚類中心。
[0033] S306,獲得所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)中各個諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)對象到所述第一聚類中心 的距離以及距離總和E，表示為
[0034]
其中yPil取值為1或者〇,當取值為1時，所述 諧波