[發明專利]基于混沌理論的電能質量穩態指標預測方法

在審

• 申請號: 201710566280.6
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107491832A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 潘玲;潘愛強;楊秀;劉蓉暉;林順富;湯波;張鵬;陳甜甜;羅祾;周健;凌平;唐偉杰;曹基華;王毅超;湯繼開;吳灃明
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司;上海電力學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06N7/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,徐穎

技術領域

本發明涉及一種電能質量監控與預測技術，特別涉及一種基于混沌理論的電能質量穩態指標預測方法。

背景技術

電能質量不僅影響電網的安全、穩定與經濟運行，而且其質量的好壞直接影響著用戶側用電設備的正常工作。

穩態電能質量問題包括電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡、諧波、電壓波動與閃變等問題。電壓偏差會明顯影響電網的穩定運行，電壓偏高會使絕緣設備損壞，電壓偏低則會造成電動機轉速降低而嚴重影響產品質量等；頻率偏低將引發因不斷增強的振動而導致汽輪機葉片產生嚴重裂紋時的斷落等重大事故；三相不平衡則會增加電能損耗、降低電動機效率、影響用電設備的安全運行等；諧波會造成電力系統元件產生附加損耗、過熱和過載等危害；而電壓波動與閃變會致使電子設備、計算機系統、自動化控制生產線以及照明工具等工作異常甚至被損壞，給人們正常的生產和生活帶來了嚴重影響。

深入挖掘電能質量監測數據，對特定區域進行電能質量預測，可全面了解監測點的電能質量情況，有利于掌握區域電網電能質量水平走向，及時發現潛在的電能質量問題，從而為電能質量問題的治理做出正確決策提供可靠依據和保證。

目前，有關電能質量穩態指標的預測方法主要有神經網絡、關聯規則、隨機時間序列、灰色模型等。由于影響電能質量穩態指標變化的因素眾多，各指標均受多種因素的影響，現有的預測算法普遍存在預測復雜度高、精度較低等問題，給電能質量預警及決策等造成較大困擾。

發明內容

本發明是針對現有電能質量穩態指標的預測算法普遍存在預測復雜度高、精度較低的問題，提出了一種基于混沌理論的電能質量穩態指標預測方法，解決現有的電能質量穩態指標預測精度不高等問題。

本發明的技術方案為：一種基于混沌理論的電能質量穩態指標預測方法，具體包括如下步驟：

1)電能質量穩態指標數據的采集：結合電能質量國家標準，選取電能質量穩態指標：電壓偏差、電壓總諧波畸變率、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓閃變作為數據采集對象；至少連續12個月每天對公共連接點的各電能質量穩態指標進行監測數據采集，并將各穩態指標監測數據按照監測日分類依次存入數據庫；

2)對步驟1)中采集到的電能質量穩態指標歷史監測數據進行預處理，包括去噪和缺失值處理，并對數據作歸一化之后，將處理后的數據保存到數據庫中；

3)根據混沌理論，對所述步驟2)中已處理好的電能質量穩態指標時間數據，采用C-C法求解最優時延τ_d和最佳嵌入維數m_d，進行相空間重構,得到一組新的多維數據空間；

4)基于最小二乘支持向量機模型對所述步驟3)中重構后的數據空間進行訓練，得到最優預測模型；

5)利用所述步驟4)中已訓練好的最小二乘支持向量機模型進行電能質量穩態指標的預測，得到預測輸出，并將輸出結果保存到數據庫中，其中預測輸入樣本為所述步驟3)中進行相空間重構中數據。

所述步驟3)具體實現步驟為：

31)取所述步驟2)中已預處理的電能質量穩態指標時間序列x＝{x_i|i＝1,2,…,N}，按下式進行相空間重構，構造新的數據空間：

其中τ為時延，m為嵌入維數，M＝N-(m-1)τ為相空間的點數，N表示時間序列的長度，T表示矩陣的轉置，X₁^T＝[x₁,x_1+τ,…,x_1+(m-1)τ]為相空間的相點。

32)采用C-C法求解最優時延τ_d和最佳嵌入維數m_d：

取所述步驟31)數據空間X＝{X_i^T|i＝1,2,…,M}中任意兩個兩個相點X_i^T和X_j^T，定義關聯積分：

式中：r為鄰域半徑的大小；θ(x)為Heaviside函數，其中：

關聯維數為：

其中：

將時間序列x＝{x_i|i＝1,2,…,N}分解成t個不相交的時間序列，對于一般的自然數t有：

{x₁,x_t+1,x_2t+1,...}

{x₂,x_t+2,x_2t+2,...}