一種電壓暫降原因的識(shí)別方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種電壓暫降原因的識(shí)別方法，所述方法包括以下步驟：利用離散傅里葉變換計(jì)算頻譜密度函數(shù)，并將時(shí)域的電壓轉(zhuǎn)換到頻域上；計(jì)算與暫降原因識(shí)別有關(guān)的特征量；定義暫降相數(shù)N1、是否有暫升swell及是否有暫降組合N3；對(duì)電壓暫降原因進(jìn)行識(shí)別。本發(fā)明提供一種電壓暫降原因的識(shí)別方法，該方法更為全面，對(duì)電壓暫降的變化適應(yīng)性更高且容易改進(jìn)，并基于電網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果更具有工程實(shí)用性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電壓暫降原因的識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種識(shí)別方法，具體講涉及一種電壓暫降原因的識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電壓暫降是指供電電壓均方根值在短時(shí)間突然下降到額定值的90%至1%的事件，其典型持續(xù)時(shí)間為0.5至30周波。同時(shí)，電壓暫降往往還伴隨著電壓相位的突然改變，即相位跳變。電壓暫降的幅值、持續(xù)時(shí)間和相位跳變是標(biāo)稱(chēng)電壓暫降最重要的三個(gè)特征量。
[0003]引起電壓暫降的原因主要有短路故障(可分為對(duì)稱(chēng)故障和不對(duì)稱(chēng)故障)、變壓器投入和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等。由于原因不同，引起的電壓暫降現(xiàn)象也不同，電壓有效值典型波形見(jiàn)圖2。如何有效的區(qū)分引起電壓暫降的原因?qū)﹄妷簳航档念A(yù)防和治理十分重要，同時(shí)也可為解決用戶和系統(tǒng)之間的糾紛提供依據(jù)。
[0004]電壓暫降原因識(shí)別一般主要包括兩個(gè)步驟，首先通過(guò)數(shù)學(xué)變換提取電壓暫降波形中的特征值，然后按照不同原因?qū)?yīng)的特征，采用數(shù)學(xué)分類(lèi)方法對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。
[0005]現(xiàn)有研究中，提取特征值的方法主要包括傅里葉變換、S變換、小波變換、卡爾曼濾波、自適應(yīng)陷波器等方法，分類(lèi)方法主要包括模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)、支持向量機(jī)等。上述研究中提取的特征值主要考慮基波幅值、相位和不平衡情況，電壓暫降持續(xù)時(shí)間，電壓暫降的恢復(fù)形式以及諧波變化等方面，采用的特征值一般不超過(guò)10個(gè)，有一些可用于識(shí)別的特征量被忽略。現(xiàn)有研究所采用的模糊推理、專(zhuān)家系統(tǒng)等方法都需要對(duì)所關(guān)注的特征量確定單一閾值或某一閾值范圍，由于不同的電壓暫降原因的電壓波形參數(shù)之間并沒(méi)有一條明確的界限，電壓暫降過(guò)程中電壓的波形與電網(wǎng)參數(shù)等其他因素的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，如系統(tǒng)運(yùn)行方式、負(fù)荷類(lèi)型、接線方式、故障點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)位置等都會(huì)在很大程度上影響電壓暫降的特征。因此，在判斷方法中引入確定固定閾值，往往會(huì)因?yàn)闂l件的變化而變得不準(zhǔn)確，從而產(chǎn)生對(duì)電壓暫降原因的誤判。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法需要大量的訓(xùn)練樣本才能得到較為準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，由于大多已有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中沒(méi)有對(duì)電壓暫降原因進(jìn)行識(shí)別，無(wú)法得到大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的應(yīng)用受到一定的限制。同時(shí)，現(xiàn)有的研究方法大多采用的是通過(guò)仿真計(jì)算出的電壓暫降，跟電網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)仍有一定的差異，識(shí)別方法的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步考證。
[0006]現(xiàn)有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍采用傅里葉變換對(duì)電壓電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此采用傅里葉變換能夠更便捷的應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。在分類(lèi)問(wèn)題中，支持向量機(jī)有著堅(jiān)實(shí)的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論基礎(chǔ)，并在許多實(shí)際應(yīng)用中展示了良好的實(shí)踐效用，可以很好地應(yīng)用于高維數(shù)據(jù)，避免了維災(zāi)難問(wèn)題。支持向量機(jī)是基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則，泛化能力優(yōu)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，算法具有全局最優(yōu)性，是針對(duì)小樣本統(tǒng)計(jì)的理論，解決了電壓暫降已知數(shù)據(jù)缺乏的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電壓暫降原因的識(shí)別方法，該方法更為全面，對(duì)電壓暫降的變化適應(yīng)性更高且容易改進(jìn)，并基于電網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果更具有工程實(shí)用性。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0009]本發(fā)明提供一種電壓暫降原因的識(shí)別方法，所述方法包括以下步驟:
[0010]步驟1:利用離散傅里葉變換計(jì)算頻譜密度函數(shù)，并將時(shí)域的電壓轉(zhuǎn)換到頻域上；
[0011]步驟2:計(jì)算與暫降原因識(shí)別有關(guān)的特征量；
[0012]步驟3:定義暫降相數(shù)N1、是否有暫升swell及是否有暫降組合N3 ；
[0013]步驟4:對(duì)電壓暫降原因進(jìn)行識(shí)別。
[0014]所述步驟I中，給定離散電壓序列u (tn)，tn為第η個(gè)采樣點(diǎn)在電壓u下對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間,對(duì)u(tn)進(jìn)行離散傅里葉變換求出頻譜密度函數(shù)U (fn)，其表達(dá)式為:
【權(quán)利要求】
1.一種電壓暫降原因的識(shí)別方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 步驟1:利用離散傅里葉變換計(jì)算頻譜密度函數(shù)，并將時(shí)域的電壓轉(zhuǎn)換到頻域上； 步驟2:計(jì)算與暫降原因識(shí)別有關(guān)的特征量； 步驟3:定義暫降相數(shù)N1、是否有暫升swell及是否有暫降組合N3 ； 步驟4:對(duì)電壓暫降原因進(jìn)行識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓暫降原因的識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟I中，給定離散電壓序列u(tn)，tn為第η個(gè)采樣點(diǎn)在電壓u下對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間，對(duì)u(tn)進(jìn)行離散傅里葉變換求出頻譜密度函數(shù)U (fn)，其表達(dá)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓暫降原因的識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟2中，與暫降原因識(shí)別有關(guān)的特征量包括電壓暫降平均幅值、電壓暫降最小幅值、電壓暫降持續(xù)時(shí)間、電壓暫降持續(xù)比、電壓暫降最小幅值所處位置、電壓幅度下降斜率、電壓幅度恢復(fù)斜率、2次和4次諧波增量、相位跳變、三相幅值不平衡度和突變次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓暫降原因的識(shí)別方法，其特征在于:設(shè)從電壓暫降發(fā)生到電壓暫降結(jié)束共有M個(gè)基頻電壓幅值計(jì)算結(jié)果，(Uf1(I))表示第i個(gè)結(jié)果，電壓暫降發(fā)生時(shí)刻i = 1，電壓暫降結(jié)束時(shí)刻i = M,電壓暫降平均幅值Uave表示為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓暫降原因的識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟3中的暫降相數(shù)用N1表示，對(duì)三相電壓進(jìn)行離散傅里葉變換，求得A、B、C三相分別的最小幅值Umin a'Umin—b、Ufflin c,當(dāng) Umin—a、Umin b 和 Umin c 都小于暫降閾值時(shí)，暫降相數(shù) N1 = 3 ;Umin—a、Ufflinj3 和 Umin c中有兩個(gè)值小于暫降閾值時(shí)，暫降相數(shù)N1 = 2 ;Umin—a、Umin b和Umin c中有一個(gè)值小于暫降閾值時(shí)，暫降相數(shù)N1 = I ；swell為判斷在電壓暫降過(guò)程中是否發(fā)生電壓有效值的最大值超過(guò)電壓暫升閾值的標(biāo)志，電壓最大值1? = 1^1出況(丨)))，其中i = I，2，...，M，計(jì)算三相電壓最大值Umax a、Umaxb和Uniax。，當(dāng)Uniax a、Umax b和Umax c任一值大于電壓暫升閾值時(shí)swell = I,否則swell = O ；N3定義為在電壓暫降組合時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生電壓暫降的次數(shù)，在電壓暫降組合時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，U(f\)每降到暫降閾值以下又恢復(fù)到暫降閾值以上記一次。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓暫降原因的識(shí)別方法，其特征在于:所述步驟4中，采用多分類(lèi)向量機(jī)對(duì)包括不對(duì)稱(chēng)故障、對(duì)稱(chēng)故障、感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)和變壓器投切的電壓暫降原因進(jìn)行識(shí)別，具體包括以下步驟: 步驟4-1:將電壓暫降原因分為訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本； 步驟4-2:根據(jù)步驟I和步驟2計(jì)算訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本中與暫降原因識(shí)別有關(guān)的特征量，將訓(xùn)練樣本的特征量帶入所述多分類(lèi)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，得到分類(lèi)方法后，對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行測(cè)試，即可得到分類(lèi)方法的判斷結(jié)果及準(zhǔn)確度，調(diào)整所述多分類(lèi)支持向量機(jī)的參數(shù)，使準(zhǔn)確度能夠滿足要求； 步驟4-3:計(jì)算待測(cè)試樣本中與暫降原因識(shí)別有關(guān)的特征量，利用多分類(lèi)支持向量機(jī)所得到的分類(lèi)方法進(jìn)行判斷，確定待測(cè)試樣本所屬的電壓暫降原因。
【文檔編號(hào)】G06F17/14GK103578050SQ201310566333
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】丁寧, 劉穎英, 王同勛, 周勝軍 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院