[發(fā)明專利]一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法及設(shè)備

在審

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• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN112990379A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐郁強;鄭世明;徐達藝;曹維安;范亞洲;黃增浩;邊曉旭
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局;南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q50/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蘇云輝

1.一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

S100：建立輸電塔樣本庫，所述輸電塔樣本庫包括座輸電塔樣本，記為個樣本；

S200：獲取所述輸電塔樣本庫中每個輸電塔樣本的個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，將所述個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)采用主成分分析法降維處理，得到個主成分指標(biāo)；

S300：利用Sturges經(jīng)驗公式得到所述個樣本的初步分類數(shù)，將所述初步分類數(shù)和所述個主成分指標(biāo)利用肘部判別法計算確定最優(yōu)分類數(shù)k；

S400：將所述最優(yōu)分類數(shù)k利用k-means聚類算法對所述個樣本分類，得到k個聚類結(jié)果；

S500：根據(jù)所述k個聚類結(jié)果選取典型樣本，得到樣本數(shù)為的典型樣本庫；

S600：建立所述典型樣本庫的有限元模型，計算不同風(fēng)強度下的設(shè)備失效概率；

S700：利用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)對所述設(shè)備失效概率進行擬合，得到所述座輸電塔樣本的易損性曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，所述步驟S200中，所述個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)具體包括：

呼高、根開、橫擔(dān)、主材截面尺寸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，在所述步驟S200中，所述將所述個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)采用主成分分析法降維處理，得到個主成分指標(biāo)具體包括：

將所述個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)分別按照組線性組合關(guān)系進行組合，得到個主成分指標(biāo)，所述個主成分指標(biāo)之間均線性不相關(guān)，并且所述。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，在所述步驟S300中，所述Sturges經(jīng)驗公式具體為：

式中：為初步分類數(shù)，為輸電塔數(shù)目。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，所述步驟S300具體包括：

利用Sturges經(jīng)驗公式得到所述輸電塔的初步分類數(shù)；

將所述初步分類數(shù)作為基準(zhǔn)分類數(shù)，依次增加所述基準(zhǔn)分類數(shù)的數(shù)目，分別根據(jù)所述個主成分指標(biāo)計算對應(yīng)于每個基準(zhǔn)分類數(shù)的聚類畸變程度；

以所述基準(zhǔn)分類數(shù)為橫軸，所述聚類畸變程度為縱軸繪制折線圖；

將所述折線圖中折線斜率變化最大的位置對應(yīng)的基準(zhǔn)分類數(shù)確定為最優(yōu)分類數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，所述步驟S400具體包括：

S401：根據(jù)所述最優(yōu)分類數(shù)k生成k個均勻分布的初始聚類中心點；

S402：計算每個所述樣本到每個所述初始聚類中心點的歐式距離；

S403：將所述樣本劃分到距離最近的所述初始聚類中心點所代表的類中，生成k個分類；

S404：分別計算所述k個分類的新聚類中心點，并判斷所述新聚類中心點是否收斂；

S405：若收斂，則輸出含k個分類的聚類結(jié)果，否則，執(zhí)行步驟S402。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，在所述步驟S500中，所述典型樣本的數(shù)量為：

選取所述個樣本中個樣本作為典型樣本。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于聚類的輸電塔風(fēng)荷載易損性快速分析方法，其特征在于，所述步驟S500具體包括：

根據(jù)所述樣本到所屬聚類中心的距離，分別從第個聚類中均勻間距地選取個樣本，組成樣本數(shù)為的典型樣本庫；

所述根據(jù)下式確定：

式中：為每個聚類中選擇的典型樣本數(shù)量，為典型樣本庫的樣本數(shù)量，為第個聚類中的樣本數(shù)量，總樣本數(shù)量。