一種電壓暫降原因的識別方法
2023-07-29 15:23:41 2
一種電壓暫降原因的識別方法
【專利摘要】本發明提供一種電壓暫降原因的識別方法，所述方法包括以下步驟：利用離散傅立葉變換計算頻譜密度函數，並將時域的電壓轉換到頻域上；計算與暫降原因識別有關的特徵量；定義暫降相數N1、是否有暫升swell及是否有暫降組合N3；對電壓暫降原因進行識別。本發明提供一種電壓暫降原因的識別方法，該方法更為全面，對電壓暫降的變化適應性更高且容易改進，並基於電網實測數據進行了驗證，計算結果更具有工程實用性。
【專利說明】一種電壓暫降原因的識別方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種識別方法，具體講涉及一種電壓暫降原因的識別方法。
【背景技術】
[0002]電壓暫降是指供電電壓均方根值在短時間突然下降到額定值的90%至1%的事件，其典型持續時間為0.5至30周波。同時，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、持續時間和相位跳變是標稱電壓暫降最重要的三個特徵量。
[0003]引起電壓暫降的原因主要有短路故障(可分為對稱故障和不對稱故障)、變壓器投入和感應電動機啟動等。由於原因不同，引起的電壓暫降現象也不同，電壓有效值典型波形見圖2。如何有效的區分引起電壓暫降的原因對電壓暫降的預防和治理十分重要，同時也可為解決用戶和系統之間的糾紛提供依據。
[0004]電壓暫降原因識別一般主要包括兩個步驟，首先通過數學變換提取電壓暫降波形中的特徵值，然後按照不同原因對應的特徵，採用數學分類方法對其進行分類。
[0005]現有研究中，提取特徵值的方法主要包括傅立葉變換、S變換、小波變換、卡爾曼濾波、自適應陷波器等方法，分類方法主要包括模糊推理、神經網絡、專家系統、支持向量機等。上述研究中提取的特徵值主要考慮基波幅值、相位和不平衡情況，電壓暫降持續時間，電壓暫降的恢復形式以及諧波變化等方面，採用的特徵值一般不超過10個，有一些可用於識別的特徵量被忽略。現有研究所採用的模糊推理、專家系統等方法都需要對所關注的特徵量確定單一閾值或某一閾值範圍，由於不同的電壓暫降原因的電壓波形參數之間並沒有一條明確的界限，電壓暫降過程中電壓的波形與電網參數等其他因素的關聯性很強，如系統運行方式、負荷類型、接線方式、故障點與監測點相對位置等都會在很大程度上影響電壓暫降的特徵。因此，在判斷方法中引入確定固定閾值，往往會因為條件的變化而變得不準確，從而產生對電壓暫降原因的誤判。而神經網絡的方法需要大量的訓練樣本才能得到較為準確的測試結果，由於大多已有的監測系統中沒有對電壓暫降原因進行識別，無法得到大量的實測數據，神經網絡算法的應用受到一定的限制。同時，現有的研究方法大多採用的是通過仿真計算出的電壓暫降，跟電網實測數據仍有一定的差異，識別方法的準確性還有待進一步考證。
[0006]現有的電能質量監測系統普遍採用傅立葉變換對電壓電流進行監測，因此採用傅立葉變換能夠更便捷的應用於實際系統中。在分類問題中，支持向量機有著堅實的統計學理論基礎，並在許多實際應用中展示了良好的實踐效用，可以很好地應用於高維數據，避免了維災難問題。支持向量機是基於結構風險最小化原則，泛化能力優於神經網絡，算法具有全局最優性，是針對小樣本統計的理論，解決了電壓暫降已知數據缺乏的問題。
【發明內容】
[0007]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種電壓暫降原因的識別方法，該方法更為全面，對電壓暫降的變化適應性更高且容易改進，並基於電網實測數據進行了驗證，計算結果更具有工程實用性。
[0008]為了實現上述發明目的，本發明採取如下技術方案:
[0009]本發明提供一種電壓暫降原因的識別方法，所述方法包括以下步驟:
[0010]步驟1:利用離散傅立葉變換計算頻譜密度函數，並將時域的電壓轉換到頻域上；
[0011]步驟2:計算與暫降原因識別有關的特徵量；
[0012]步驟3:定義暫降相數N1、是否有暫升swell及是否有暫降組合N3 ；
[0013]步驟4:對電壓暫降原因進行識別。
[0014]所述步驟I中，給定離散電壓序列u (tn)，tn為第η個採樣點在電壓u下對應的採樣時間,對u(tn)進行離散傅立葉變換求出頻譜密度函數U (fn)，其表達式為:
【權利要求】
1.一種電壓暫降原因的識別方法，其特徵在於:所述方法包括以下步驟: 步驟1:利用離散傅立葉變換計算頻譜密度函數，並將時域的電壓轉換到頻域上； 步驟2:計算與暫降原因識別有關的特徵量； 步驟3:定義暫降相數N1、是否有暫升swell及是否有暫降組合N3 ； 步驟4:對電壓暫降原因進行識別。
2.根據權利要求1所述的電壓暫降原因的識別方法，其特徵在於:所述步驟I中，給定離散電壓序列u(tn)，tn為第η個採樣點在電壓u下對應的採樣時間，對u(tn)進行離散傅立葉變換求出頻譜密度函數U (fn)，其表達式為:
3.根據權利要求1所述的電壓暫降原因的識別方法，其特徵在於:所述步驟2中，與暫降原因識別有關的特徵量包括電壓暫降平均幅值、電壓暫降最小幅值、電壓暫降持續時間、電壓暫降持續比、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。
4.根據權利要求3所述的電壓暫降原因的識別方法，其特徵在於:設從電壓暫降發生到電壓暫降結束共有M個基頻電壓幅值計算結果，(Uf1(I))表示第i個結果，電壓暫降發生時刻i = 1，電壓暫降結束時刻i = M,電壓暫降平均幅值Uave表示為:
5.根據權利要求1所述的電壓暫降原因的識別方法，其特徵在於:所述步驟3中的暫降相數用N1表示，對三相電壓進行離散傅立葉變換，求得A、B、C三相分別的最小幅值Umin a'Umin—b、Ufflin c,當 Umin—a、Umin b 和 Umin c 都小於暫降閾值時，暫降相數 N1 = 3 ;Umin—a、Ufflinj3 和 Umin c中有兩個值小於暫降閾值時，暫降相數N1 = 2 ;Umin—a、Umin b和Umin c中有一個值小於暫降閾值時，暫降相數N1 = I ；swell為判斷在電壓暫降過程中是否發生電壓有效值的最大值超過電壓暫升閾值的標誌，電壓最大值1? = 1^1出況(丨)))，其中i = I，2，...，M，計算三相電壓最大值Umax a、Umaxb和Uniax。，當Uniax a、Umax b和Umax c任一值大於電壓暫升閾值時swell = I,否則swell = O ；N3定義為在電壓暫降組合時間長度內發生電壓暫降的次數，在電壓暫降組合時間長度內，U(f\)每降到暫降閾值以下又恢復到暫降閾值以上記一次。
6.根據權利要求1所述的電壓暫降原因的識別方法，其特徵在於:所述步驟4中，採用多分類向量機對包括不對稱故障、對稱故障、感應電機啟動和變壓器投切的電壓暫降原因進行識別，具體包括以下步驟: 步驟4-1:將電壓暫降原因分為訓練樣本和測試樣本； 步驟4-2:根據步驟I和步驟2計算訓練樣本和測試樣本中與暫降原因識別有關的特徵量，將訓練樣本的特徵量帶入所述多分類支持向量機進行訓練，得到分類方法後，對測試樣本進行測試，即可得到分類方法的判斷結果及準確度，調整所述多分類支持向量機的參數，使準確度能夠滿足要求； 步驟4-3:計算待測試樣本中與暫降原因識別有關的特徵量，利用多分類支持向量機所得到的分類方法進行判斷，確定待測試樣本所屬的電壓暫降原因。
【文檔編號】G06F17/14GK103578050SQ201310566333
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】丁寧, 劉穎英, 王同勳, 周勝軍 申請人:國家電網公司, 國網智能電網研究院