一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，该方法包括将三相电压幅值与相位映射到d‑q坐标系，采用自适应聚类方法对d‑q坐标系中的数据点进行聚类分析，对聚类结果进行评价，得到电压暂降分段刻画结果。本发明专利技术通过将三相电压映射到d‑q坐标系，采用自适应聚类方法对d‑q坐标系中的数据点进行聚类分析，根据聚类结果判断过渡段数据点，从而实现暂降波形的分段刻画，有效解决现有分段刻画方法准确性低，且受固定阈值影响的技术问题，能够充分利用电压幅值、相位、三相电压平衡等信息，提高分段刻画的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法
本专利技术涉及电压暂降分段刻画
，具体涉及一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法。
技术介绍
近年来，电压暂降已经成为威胁用户正常生产的最突出的电能质量扰动事件，对其进行准确的分段刻画对电压暂降分析与治理至关重要。传统方法仅根据电压幅值的变化幅度对暂降进行分段刻画，忽视了电压相位信息与三相电压平衡信息，分段准确性差。且传统方法受限于固定阈值对分段刻画方法的影响，阈值选取依赖人为经验，受人工干预严重。因此，有必要提出一种不受阈值影响的自适应的电压暂降分段刻画方法，并能充分利用电压幅值、相位、三相电压平衡等信息，提高分段刻画的准确性。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，包括以下步骤：S1、将三相电压幅值与相位映射到d-q坐标系；S2、采用自适应聚类方法对d-q坐标系中的数据点进行聚类分析；S3、对聚类结果进行评价，得到电压暂降分段刻画结果。本方案的有益效果是：本专利技术通过将三相电压映射到d-q坐标系，采用自适应聚类方法对d-q坐标系中的数据点进行聚类分析，根据聚类结果判断过渡段数据点，从而实现暂降波形的分段刻画，有效解决现有分段刻画方法准确性低，且受固定阈值影响的技术问题，能够充分利用电压幅值、相位、三相电压平衡等信息，提高分段刻画的准确性。r>进一步地，所述步骤S1具体包括以下分步骤：S1-1、获取电网电压暂降时的三相电压瞬时波形；S1-2、采用以单相为参考构造虚拟三相系统的方法，基于dq变换计算单相电路的幅值和相位；S1-3、对单相电路的幅值和相位进行三相变换，得到d轴分量和q轴分量；S1-4、对d轴分量和q轴分量进行滤波，得到d轴直流分量和q轴直流分量。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术将三相电压幅值和相位映射到d-q坐标系中，由于电压幅值和相位等波形在过渡段时期均会发生明显地快速变化，因此通过投影的方式，幅值和相位的大小变化转换为在d-q坐标系中距离的变化。而距离较远的离群点，即可看作过渡段中的数据点，进而可通过检测到过渡段，实现电压暂降波形的分段刻画。由于大部分电压暂降的深度较浅，造成过渡段难以区分，因此本专利技术方法同时考虑幅值和相位信息，相较于传统方法仅考虑幅值信息进行分段，能有效提升准确性。进一步地，所述步骤S1-3中d轴分量和q轴分量分别表示为：其中，U为基波电压幅值，Uh为第h次谐波电压幅值，为，βh为第h次谐波的衰减系数，ω为周期函数的角频率。进一步地，所述步骤S1-4中d轴和q轴直流分量分别表示为：其中，Usag为电压暂降的幅值，θ为相位。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术通过矢量变换可将基波电压变换为直流分量，再提取直流分量即可得到基波电压幅值和相位，计算方式简单且高效。进一步地，所述步骤S2具体包括以下分步骤：S2-1、计算d-q坐标系上任意两个数据点之间的距离；S2-2、依次选取一个数据点作为圆心，计算设定半径下的数据点个数；S2-3、判断步骤S2-2计算的数据点个数是否大于设定阈值；若是，则将该数据点收入原始聚类中心集合；否则返回步骤S2-2；S2-4、判断原始聚类中心集合中数据点个数是否大于聚类区间个数；若是，则选取原始聚类中心集合中数据点个数最多的对应数据点作为初始聚类中心；否则缩小阈值返回步骤S2-2；S2-5、选取原始聚类中心集合中与初始聚类中心距离最大的数据点作为下一个聚类中心；S2-6、判断得到的聚类中心个数是否大于或等于预设的聚类区间个数；若是，则输出聚类中心结果；否则返回步骤S2-5。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术采用自适应聚类的方法将电压暂降的数据点根据其幅值和相位自动划分成若干类别，不同于传统方法需要人为设置聚类数，本专利技术可自适应确定最佳聚类数目；在此基础上，通过逐一删除每个类别中距离聚类中心最远的数据点，直到评价指标的导数小于0，则认为得到最优聚类结果；被剔除的数据点即为过渡段中的数据点，通过识别过渡段数据点，实现电压暂降分段刻画；不同于传统方法通过主观经验设置阈值，本专利技术分段刻画过程不需要设置阈值，克服了人工干预的缺点。进一步地，所述步骤S3具体包括以下分步骤：S3-1、根据步骤S2得到的聚类结果计算各个类别中数据点的评价指标；S3-2、针对每一类别中的所有数据点，逐一剔除距离聚类中心最远的数据点；S3-3、计算剔除最远数据点后该类别中所有剩余数据点的评价指标；S3-4、根据步骤S3-1和S3-3分别得到的评价指标计算过渡段检测参数；S3-5、判断过渡段检测参数是否为正；若是，则将步骤S3-2剔除的数据点作为过渡段中的数据点，并返回步骤S3-2；否则将步骤S3-2剔除的数据点作为稳态段中的数据点，并停止剔除数据点；S3-6、根据所有剔除的数据点构成的集合作为过渡段中的数据点，在原始电压幅值随时间变化曲线中进行标记，得到电压暂降分段刻画结果。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术基于电压暂降波形在不同分段中具有不同的特点，将分段问题看作聚类问题，通过自适应聚类方法克服传统方法在分段过程中受检测参数阈值设置影响显著的问题。进一步地，所述评价指标的计算公式为：其中，k为聚类区间个数，d(x,y)为数据点x和y之间的距离。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术克服了现有聚类方法需人为设置聚类数目，受人工干预严重的问题，通过聚类结果评价可根据聚类效果最优为目标实现自适应聚类数目的选择，提高聚类的准确性。进一步地，所述过渡段检测参数的计算公式为：σ＝D(k′)-D(k)其中，D(k)为所有数据点的评价指标，D(k′)为所有剩余数据点的评价指标。上述进一步方案的有益效果是：在d-q坐标系上的每个数据点之间的相对距离反映了电压幅值和相位的变化，由于过渡段中的电压幅值和相位均会发生快速且明显的变化，因此若某类别中含有过渡段中的数据点，则该点距离聚类中心及其他数据点的距离更远，造成评价指标偏低，若删除该数据点则会有效增大评价指标数值，通过逐一删除数据点后对比评价指标变化，即可实现过渡段中数据点的自动辨识。附图说明图1为本专利技术基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法流程示意图；图2为本专利技术实施例中过渡段数据点自适应检测结果示意图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将三相电压幅值与相位映射到d-q坐标系；/nS2、采用自适应聚类方法对d-q坐标系中的数据点进行聚类分析；/nS3、对聚类结果进行评价，得到电压暂降分段刻画结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将三相电压幅值与相位映射到d-q坐标系；
S2、采用自适应聚类方法对d-q坐标系中的数据点进行聚类分析；
S3、对聚类结果进行评价，得到电压暂降分段刻画结果。


2.根据权利要求1所述的基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下分步骤：
S1-1、获取电网电压暂降时的三相电压瞬时波形；
S1-2、采用以单相为参考构造虚拟三相系统的方法，基于dq变换计算单相电路的幅值和相位；
S1-3、对单相电路的幅值和相位进行三相变换，得到d轴分量和q轴分量；
S1-4、对d轴分量和q轴分量进行滤波，得到d轴直流分量和q轴直流分量。


3.根据权利要求2所述的基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，其特征在于，所述步骤S1-3中d轴分量和q轴分量分别表示为：






其中，U为基波电压幅值，Uh为第h次谐波电压幅值，为，βh为第h次谐波的衰减系数，ω为周期函数的角频率。


4.根据权利要求3所述的基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，其特征在于，所述步骤S1-4中d轴和q轴直流分量分别表示为：






其中，Usag为电压暂降的幅值，θ为相位。


5.根据权利要求4所述的基于自适应聚类的电压暂降分段刻画方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下分步骤：
S2-1、计算d-q坐标系上任意两个数据点之间的距离；
S2-2、依次选取一个数据点作为圆心，计算设定半径下的数据点个数；
S2-3、判断步骤S2-2计算的数据点个数是否大于设定阈值；若是，则将该数据点收入原始聚类中心集合；否则返回步...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文曦，肖先勇，汪颖，郑子萱，李长松，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51