[發(fā)明專利]一種基于新型PCA自適應(yīng)模型的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測方法

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• 申請日: 2022-04-30
• 公開（公告）號: CN114912835A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃萬清;陳楊;童楚東
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06K9/62;G06F17/16;H02J3/38;H02J13/00;H02S50/00
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1.一種基于新型PCA自適應(yīng)模型的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下所示步驟：

步驟(1)：在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，按照固定的時間間隔采集各個采樣時刻的測量數(shù)據(jù)并將其存儲為一個11×1維的數(shù)據(jù)向量；其中，每個采樣時刻的數(shù)據(jù)向量都是由11個測量數(shù)據(jù)組成，排列順序依次是：光照強度，環(huán)境溫度，直流電壓，直流電流，直流變換器的輸出電壓，交流逆變器的三相電壓和三相電流；

步驟(2)：將N個采樣時刻的數(shù)據(jù)向量x₁，x₂，…，x_N組成數(shù)據(jù)矩陣X＝[x₁，x₂，…，x_N]后，再根據(jù)公式對X中各行的行向量分別實施標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而得到新矩陣其中，x_i∈R^11×1表示第i個數(shù)據(jù)向量，i∈{1，2，…，N}，R^11×N表示11×N維的實數(shù)矩陣，R^11×1表示11×1維的實數(shù)向量，R表示實數(shù)集，z_j∈R^1×N表示數(shù)據(jù)矩陣X中的第j行的行向量，表示新矩陣中第j行的行向量，j∈{1，2，…，11}，μ_j和δ_j分別表示行向量z_j中所有元素的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；

步驟(3)：分別計算新矩陣的協(xié)方差矩陣C₁∈R^11×11和距離相關(guān)矩陣C₂∈R^11×11；

步驟(4)：根據(jù)公式C＝C₁+C₂計算出綜合相關(guān)性矩陣C∈R^11×11后，再計算C的11個特征值及其對應(yīng)的特征向量，并按照數(shù)值大小對特征值進(jìn)行降序排列，相對應(yīng)的特征向量記錄為p₁，p₂，…，p₁₁；其中，特征向量的長度都等于1；

步驟(5)：設(shè)置特征成分的個數(shù)等于d后，根據(jù)公式計算得到監(jiān)測指標(biāo)向量Q∈R^N×1；其中，特征變換矩陣P＝[p₁，p₂，…，p_d]，I表示11×11維的單位矩陣，diag{}表示將大括號內(nèi)矩陣對角線元素轉(zhuǎn)變成列向量的操作，上標(biāo)號T表示矩陣或向量的轉(zhuǎn)置；

步驟(6)：根據(jù)如下所示公式①和公式②分別確定監(jiān)測指標(biāo)的初始上限D(zhuǎn)_lim和Q_lim后，再設(shè)置權(quán)重系數(shù)等于c，設(shè)置滑動窗口樣本個數(shù)等于L，并初始化t＝1；其中，1＜c≤1.2；

上式中，F(xiàn)_d，N-d，ε表示自由度分別為d與N-d的F分布在置信度ε＝99％時的取值，表示自由度為h的卡方分布在置信度ε＝99％時的取值，g＝v/(2w)，h＝2w²/v，v和w分別表示監(jiān)測指標(biāo)向量Q中所有元素的平均值和方差；

步驟(7)：在最新采樣時刻，采集并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的11個測量數(shù)據(jù)，并將這11個測量數(shù)據(jù)按照步驟(1)中所述順序依次排列后組成一個11×1維的數(shù)據(jù)向量y_t∈R^11×1，再根據(jù)公式對y_t中的各個元素實施標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而得到列向量其中，j∈{1，2，…，11}，y_t(j)和分別表示y_t和中的第j個元素；

步驟(8)：根據(jù)公式和分別計算得到當(dāng)前采樣時刻的監(jiān)測指標(biāo)D_t和Q_t后，再判斷t是否小于L；若是，則設(shè)置t＝t+1后，返回步驟(7)；若否，則根據(jù)如下所示公式③和公式④對連續(xù)L個采樣時刻的監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行自適應(yīng)平滑處理，從而得到平滑監(jiān)測指標(biāo)和

上式中，n＝1，2，…，L；

步驟(9)：根據(jù)如下所示公式⑤和公式⑥更新得到平滑監(jiān)測指標(biāo)的自適應(yīng)控制上限和

步驟(10)：判斷是否滿足條件：且若是，則并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)運行正常，返回步驟(7)繼續(xù)利用最新采樣時刻的數(shù)據(jù)實施監(jiān)測；若否，則并網(wǎng)光伏系統(tǒng)運行狀態(tài)出現(xiàn)了異常，實施并網(wǎng)光伏系統(tǒng)維護(hù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新型PCA自適應(yīng)模型的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟(3)的具體實施過程如下所示：

步驟(3.1)：根據(jù)公式計算協(xié)方差矩陣C₁后，初始化C₂為11×11維的零矩陣，并設(shè)置j＝1和參數(shù)k＝2；其中，上標(biāo)號T表示矩陣或向量的轉(zhuǎn)置；

步驟(3.2)：根據(jù)公式計算矩陣α∈R^N×N中第i行第m列的元素a_i，m；其中，i∈{1，2，…，N}，m∈{1，2，…，N}，和分別表示中的第i個和第m個元素；

步驟(3.3)：根據(jù)公式計算矩陣β∈R^N×N中的第i行第m列元素b_i，m；其中，表示中第k行的行向量，和分別表示中的第i個和第m個元素；

步驟(3.4)：根據(jù)如下所示公式⑦對矩陣α和β分別實施雙中心化處理，從而得到矩陣A∈R^N×N和B∈R^N×N：

上式中，表示矩陣α中所有列向量的平均值向量，表示矩陣β中所有列向量的平均值向量，列向量J∈R^N×1中所有元素都等于1，α₀表示矩陣α中所有元素的平均值，β₀表示矩陣β中所有元素的平均值；

步驟(3.5)：根據(jù)如下所示公式⑧計算與之間的距離相關(guān)系數(shù)ρ(j，k)：

上式中，A_i，m表示矩陣A中第i行第m列的元素，B_i，m表示矩陣B中第i行第m列的元素；

步驟(3.6)：設(shè)置C₂中的第j行第k列元素等于ρ(j，k)，并同時設(shè)置C₂中的第k行第j列元素等于ρ(j，k)后，再判斷k是否等于11；若否，則設(shè)置k＝k+1后返回步驟(3.3)；若是，則執(zhí)行步驟(3.7)；

步驟(3.7)：判斷j是否等于10；若否，則先設(shè)置j＝j(luò)+1后，再設(shè)置k＝j(luò)+1，再返回步驟(3.2)；若是，則得到距離相關(guān)矩陣C₂∈R^11×11。