穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值設(shè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值設(shè)定方法，包括以下步驟：1）建立穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系；2）數(shù)據(jù)采集；3）數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括去噪、缺失值處理以及標(biāo)準(zhǔn)化；4）根據(jù)閾值設(shè)定經(jīng)驗區(qū)間，使用專家打分法設(shè)置主觀閾值；5）基于聚類分析法，結(jié)合考慮內(nèi)聚性的最大類間方差法設(shè)置客觀閾值；6）使用線性組合賦權(quán)法確定最終閾值。本發(fā)明方法利用主客觀賦值相結(jié)合的方式，能夠?qū)Ψ€(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值做出合理設(shè)定。
【專利說明】穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值設(shè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電能質(zhì)量監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于電力系統(tǒng)及電力用戶輸配電網(wǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電能質(zhì)量可以簡單的定義為:關(guān)系到供電、用電系統(tǒng)及設(shè)備正常工作(或運(yùn)行)的電壓、電流的各指標(biāo)偏離規(guī)定范圍的程度。由此可以看出電能質(zhì)量的重要性。
[0003]目前，對電能質(zhì)量的研究主要集中在數(shù)據(jù)采集方法或?qū)Σ杉蟮臄?shù)據(jù)的基本處理上，這些研究主要包括電能質(zhì)量監(jiān)測裝置和方法，以及電能質(zhì)量評估等方面，對電能質(zhì)量監(jiān)測點或電能質(zhì)量干擾源并網(wǎng)點的電能質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常檢測及預(yù)警的研究欠缺。隨著能源節(jié)約型社會的推進(jìn)，可再生能源發(fā)電和軌道交通迎來新一輪大發(fā)展，非線性負(fù)荷、風(fēng)電、電氣化鐵路等將在電網(wǎng)中大量接入，必將加劇電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題，使得電力事故發(fā)生的可能性將逐漸表現(xiàn)為電能質(zhì)量的不合格所引發(fā)。而且，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模、自動化程度以及對供電可靠性的依賴，任何電力事故造成的經(jīng)濟(jì)損失是不可忽視的。所以有必要對電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，及時給出相關(guān)線路的超標(biāo)和異常數(shù)據(jù)，給出預(yù)警提示，做到問題早發(fā)現(xiàn)，早解決。將由電能質(zhì)量問題引發(fā)的電力事故的可能性降到最低，保證電力的安全運(yùn)行。對電能質(zhì)量進(jìn)行預(yù)警可以發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行已經(jīng)存在或潛在的電能質(zhì)量問題，專職人員針對預(yù)警系統(tǒng)給出的預(yù)警，對每一條記錄進(jìn)行處理；如果是指標(biāo)超標(biāo)，說明此線路該指標(biāo)不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施予以改善；如果是指標(biāo)異常，說明此線路該指標(biāo)某段時間內(nèi)，與正常運(yùn)行時存在較大的差異，需予以關(guān)注。在上述判斷超標(biāo)和異常過程中，閾值的設(shè)置顯得尤為關(guān)鍵，其將直接決定預(yù)警的結(jié)果和準(zhǔn)確性。由此可見，一種合理可行的電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制閾值設(shè)定方法，可有效的提高預(yù)警結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供保障，充分發(fā)揮電能質(zhì)量監(jiān)控平臺的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可使供用電雙方了解所屬區(qū)域電網(wǎng)一段時間內(nèi)的母線或線路的電能質(zhì)量狀況，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判斷閾值設(shè)定方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判斷閾值設(shè)定方法，包括下述步驟:
[0006]I)建立穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系；
[0007]2)數(shù)據(jù)采集:從步驟I)中建立的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系中選取預(yù)警指標(biāo)，然后采集公共連接點的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)的預(yù)警指標(biāo)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中；
[0008]3)數(shù)據(jù)預(yù)處理:對步驟2)中采集得到的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)的預(yù)警指標(biāo)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和缺失值的處理后，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并將處理后的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中；[0009]4)設(shè)置主觀閾值:針對步驟2)中選取的預(yù)警指標(biāo)，根據(jù)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值的經(jīng)驗區(qū)間，然后使用專家打分法設(shè)置異常數(shù)據(jù)判定的主觀閾值W1 ；
[0010]5)設(shè)置客觀閾值:基于聚類分析法，對步驟3)中處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，然后基于分類，根據(jù)考慮內(nèi)聚性的最大類間方差法，得到異常數(shù)據(jù)判定的客觀閾值W2;
[0011]6)根據(jù)異常數(shù)據(jù)判定的主觀閾值和客觀閾值，使用線性組合賦權(quán)法得到最終確定的異常數(shù)據(jù)判定閾值％，并存入數(shù)據(jù)庫；
[0012]本發(fā)明步驟I)中，建立穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系的具體流程為:
[0013]分析電網(wǎng)中存在的各擾動源的運(yùn)行特性及其運(yùn)行工況變化引起的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量變化的特點，結(jié)合電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，篩選出能反映電網(wǎng)電能質(zhì)量本征問題的穩(wěn)態(tài)預(yù)警指標(biāo)，構(gòu)成穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系，穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系包含以下電能質(zhì)量指標(biāo)中的一種或多種:電壓波動、電壓閃變、諧波、電壓畸變率、電壓偏差、電壓三相不平衡；
[0014]本發(fā)明步驟2)的具體流程為:
[0015]從步驟I)中建立的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系中選取預(yù)警指標(biāo)，然后，至少連續(xù)12個月每天對公共連接點的各電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)的預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，并將各穩(wěn)態(tài)指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)按照監(jiān)測日存入“電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)庫”；
[0016]本發(fā)明步驟5)的具體流程為:
[0017]51)使用聚類分析法，對步驟3)中處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得到L個分類，然后對L個分類按照類均值進(jìn)行遞增排序，得到分類排序結(jié)果Y= (yi,y2, -,Yi,…，^)，其中，i為類均值遞增排序的序號，第i個分類中含有Iii個數(shù)據(jù)；
[0018]52)對步驟51)中得到的L個分類分別進(jìn)行L_1次臨界點分割，每次臨界點分割均將L個分類劃分成正常類集合A= Cy1, y2,…，Y1)和異常類集合B= (y1+1, y1+2,…，yj,得到L-1個由正常類集合A和異常類集合B組成的分割結(jié)果，其中I為正常類集合A中的分類個數(shù)，同時也是正常類集合A中類均值最大的分類的序號，L-1個分割結(jié)果的正常類集合A中分類個數(shù)I均不相同，依次為1,2，…i,…，L-1 ；
[0019]53)對L-1個分割結(jié)果分別按照下式求取臨界限值t*:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值設(shè)定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)建立穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系； 2)數(shù)據(jù)采集:從所述步驟I)中建立的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系中選取預(yù)警指標(biāo)，然后采集公共連接點的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)的預(yù)警指標(biāo)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中； 3)數(shù)據(jù)預(yù)處理:對所述步驟2)中采集得到的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)的預(yù)警指標(biāo)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和缺失值的處理后，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并將處理后的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中； 4)設(shè)置主觀閾值:針對所述步驟2)中選取的預(yù)警指標(biāo)，根據(jù)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值的經(jīng)驗區(qū)間，然后使用專家打分法設(shè)置異常數(shù)據(jù)判定的主觀閾值W1 ； 5)設(shè)置客觀閾值:基于聚類分析法，對所述步驟3)中處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，然后基于所述分類，根據(jù)考慮內(nèi)聚性的最大類間方差法，得到異常數(shù)據(jù)判定的客觀閾值W2 ; 6)根據(jù)所述異常數(shù)據(jù)判定的主觀閾值和客觀閾值，使用線性組合賦權(quán)法得到最終確定的異常數(shù)據(jù)判定閾值w0’并存入數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制中的異常數(shù)據(jù)判定閾值設(shè)定方法，其特征在于，所述步驟I)中，建立穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系的具體流程為: 分析電網(wǎng)中存在的各擾動源的運(yùn)行特性及其運(yùn)行工況變化引起的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量變化的特點，結(jié)合電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，篩選出能反映電網(wǎng)電能質(zhì)量本征問題的穩(wěn)態(tài)預(yù)警指標(biāo)，構(gòu)成穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系，所述穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系包含以下電能質(zhì)量指標(biāo)中的一種或多種:電壓波動、電壓閃變、諧波、電壓畸變率、電壓偏差、電壓三相不平衡。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制閾值設(shè)定方法，其特征在于，所述步驟2)的具體流程為: 從所述步驟I)中建立的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系中選取預(yù)警指標(biāo)，然后，至少連續(xù)12個月每天對公共連接點的各電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)的預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，并將各穩(wěn)態(tài)指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)按照監(jiān)測日存入“電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)庫”。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量預(yù)警機(jī)制閾值設(shè)定方法，其特征在于，所述步驟5)的具體流程為: 51)使用聚類分析法，對所述步驟3)中處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得到L個分類，然后對L個分類按照類均值進(jìn)行遞增排序，得到分類排序結(jié)果Y= (yi,y2, -,Yi,…，^)，其中，i為類均值遞增排序的序號，第i個分類中含有Iii個數(shù)據(jù)； 52)對所述步驟51)中得到的L個分類分別進(jìn)行L-1次臨界點分割，每次臨界點分割均將L個分類劃分成正常類集合A= Cy1, y2,…，Y1)和異常類集合B= (y1+1, y1+2,…，yj,得到L-1個由正常類集合A和異常類集合B組成的分割結(jié)果，其中I為正常類集合A中的分類個數(shù)，同時也是正常類集合A中類均值最大的分類的序號，L-1個分割結(jié)果的正常類集合A中分類個數(shù)I均不相同，依次為1,2，…i,…，L-1 ； 53)對所述L-1個分割結(jié)果分別按照下式求取臨界限值t*:
- “ r Pa( WiA -Wn)" + pS Wn -Wn)2 π t*= Max ~^~(J——^~1~
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^ A 丁 ~j其中，PA代表的是正常類出現(xiàn)的概率，Pb代表的是異常類出現(xiàn)的概率;WA代表的是正常類中的數(shù)據(jù)均值，wB代表的是異常類中的數(shù)據(jù)均值，％代表的是全部數(shù)據(jù)均值；代表的是正常類中的數(shù)據(jù)方差，σΒΚ表的是異常類中的數(shù)據(jù)方差；Max代表的是取出L-1個比例計算值
【文檔編號】G06Q50/06GK103617568SQ201310656915
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】袁曉冬, 柏晶晶, 顧偉, 李群, 張帥 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 東南大學(xué)