本發(fā)明涉及電力監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電能質(zhì)量是反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合格的概念，它與電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行息息相關(guān)，并對(duì)用戶正常生產(chǎn)工藝過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電弧爐、軋機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、電力機(jī)車等大功率沖擊性負(fù)荷被大量接入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，因此對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。諧波電流是電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要指標(biāo)。

相關(guān)技術(shù)中，電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)方法包括定時(shí)巡回監(jiān)測(cè)法、專項(xiàng)監(jiān)測(cè)法、電力擾動(dòng)數(shù)據(jù)分析法以及諧波分析法，其中，諧波分析法通過(guò)提取電網(wǎng)中的各次諧波電流，并計(jì)算出各次諧波電流的幅值和相角，然后對(duì)各次諧波電流進(jìn)行分析，與國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以此來(lái)判斷電能質(zhì)量，針對(duì)不同類型的諧波分析方法不同，例如，對(duì)于穩(wěn)態(tài)諧波，可用快速哈特萊變換(Fast Hartley Transformation，F(xiàn)HT)和離散小波變換進(jìn)行分析；對(duì)于暫態(tài)諧波，可用改進(jìn)的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation，F(xiàn)FT)分析和小波變換進(jìn)行分析。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中采集到的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間也沒(méi)有關(guān)聯(lián)，不僅對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)不夠精確，而且難以實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，影響了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和電能質(zhì)量預(yù)警的實(shí)時(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，所述方法包括：

以時(shí)間為參數(shù)，獲取電網(wǎng)中所有的電流波形；

從所述電流波形中獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的實(shí)時(shí)諧波電流；

從所述實(shí)時(shí)諧波電流中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流；

獲取歷史諧波電流，所述歷史諧波電流為與所述實(shí)時(shí)諧波電流同一預(yù)設(shè)時(shí)間段的諧波電流；

從所述歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流，其中，所述歷史敏感諧波電流為與所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流同一階次的諧波電流；

計(jì)算所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度；

根據(jù)所述匹配度計(jì)算匹配度均值；

判斷所述匹配度均值是否大于0.3；

如果所述匹配度均值小于0.3，則進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警；

如果所述匹配度均值大于或等于0.3，則分別計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值、實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距；

根據(jù)所述歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距確定均值閾值范圍和方差閾值范圍；

判斷所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值是否在所述均值閾值范圍內(nèi)；

如果所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值不在所述均值閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警；

如果所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值在所述均值閾值范圍內(nèi)，則判斷所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差是否在所述方差閾值范圍內(nèi)；

如果所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差不在所述方差閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警。

可選地，所述歷史諧波電流包括預(yù)設(shè)天數(shù)內(nèi)的諧波電流。

可選地，提取的所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的個(gè)數(shù)相等、且均大于1。

可選地，所述匹配度的計(jì)算公式為：

其中，P_0i指第i天的所述歷史敏感諧波電流與所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流的匹配度，j指提取的敏感諧波電流的個(gè)數(shù)，X_0j指第j個(gè)所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流，X_ij指前第i天的第j個(gè)敏感諧波電流值。

可選地，所述根據(jù)所述歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距確定均值閾值范圍和方差閾值范圍的方法包括：

以所述歷史敏感諧波電流期望為中心，確定半徑為0.05的均值閉區(qū)間；

將所述均值閉區(qū)間作為均值閾值范圍；

以所述歷史敏感諧波電流二階中心距為中心，確定半徑為0.05的方差閉區(qū)間；

將所述方差閉區(qū)間作為方差閾值范圍。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集電網(wǎng)中所有的電流波形，并保存所述電流波形；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊，用于從所述電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的實(shí)時(shí)諧波電流，并從所述實(shí)時(shí)諧波電流中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流；

歷史數(shù)據(jù)采集模塊，用于從所述電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取與所述實(shí)時(shí)諧波電流同一預(yù)設(shè)時(shí)間段的歷史諧波電流，并從所述歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流；

匹配計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度，并計(jì)算所述匹配度的均值；

數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，用于計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值、實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距，并確定均值閾值范圍和方差閾值范圍；

在線評(píng)估預(yù)警報(bào)警模塊，用于判斷電能質(zhì)量是否較低并進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流，計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流與歷史敏感諧波電流的匹配度，并根據(jù)匹配度判斷電網(wǎng)中的電能質(zhì)量，能夠有效提高電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和電能質(zhì)量預(yù)警的實(shí)時(shí)性。

另外，本發(fā)明的實(shí)施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊、歷史數(shù)據(jù)采集模塊、匹配計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊以及在線評(píng)估預(yù)警報(bào)警模塊，能夠?qū)崟r(shí)采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流，并計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流和歷史敏感電流的匹配度，保證了采集到的諧波電流的實(shí)時(shí)性，能夠有效提高電能質(zhì)量預(yù)警的實(shí)時(shí)性。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

此處的附圖被并入說(shuō)明書中并構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

符號(hào)說(shuō)明：

1-電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、2-實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊、3-歷史數(shù)據(jù)采集模塊、4-匹配計(jì)算模塊、5-數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、6-在線評(píng)估預(yù)警報(bào)警模塊。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法包括：

步驟S1001，以時(shí)間為參數(shù)，獲取電網(wǎng)中所有的電流波形。

實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)中各個(gè)時(shí)刻的電流波形，根據(jù)獲取的時(shí)間進(jìn)行編號(hào)并保存采集到的電流波形，其中，電流波形數(shù)據(jù)包括電流的頻率以及幅值。

步驟S1002，從所述電流波形中獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的實(shí)時(shí)諧波電流。

從電流波形中提取出預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的電流波形，將電流波形按傅里葉級(jí)數(shù)展開獲得預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)中實(shí)時(shí)電流的實(shí)時(shí)諧波電流，其中，預(yù)設(shè)時(shí)間段根據(jù)用戶的需求進(jìn)行設(shè)定，例如，獲取實(shí)時(shí)諧波電流的時(shí)間為上午8時(shí)，預(yù)設(shè)時(shí)間為1小時(shí)，則從上午8時(shí)開始獲取一個(gè)小時(shí)內(nèi)(8時(shí)-9時(shí))的實(shí)時(shí)電流波形，將實(shí)時(shí)電流波形按傅里葉級(jí)數(shù)展開即需要獲取的實(shí)時(shí)諧波電流。

步驟S1003，從所述實(shí)時(shí)諧波電流中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流。

在實(shí)時(shí)諧波電流中提取出對(duì)電能質(zhì)量影響較大的諧波電流作為實(shí)時(shí)敏感諧波電流，并按提取的順序進(jìn)行編號(hào)，例如，第一個(gè)提取的實(shí)時(shí)敏感諧波電流編號(hào)為X₀₁。由于電網(wǎng)中影響電能質(zhì)量的因素不止一個(gè)，因此提取的實(shí)時(shí)敏感諧波電流個(gè)數(shù)不唯一，將這些實(shí)時(shí)敏感諧波電流全部提取出來(lái)形成一組，記為X₀＝{X₀₁，X₀₂，…,X_0(j-1),X_0j}，其中，X_0j指提取的第j個(gè)敏感諧波電流。

步驟S1004，獲取歷史諧波電流，所述歷史諧波電流為與所述實(shí)時(shí)諧波電流同一預(yù)設(shè)時(shí)間段的諧波電流。

從已保存的電流波形中提取多天之前的與實(shí)時(shí)敏感諧波電流同一預(yù)設(shè)時(shí)間段的歷史電流波形，并將歷史電流波形按傅里葉級(jí)數(shù)展開獲得歷史諧波電流，為了使監(jiān)測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確一般需要提取多天的歷史諧波電流。

步驟S1005，從所述歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流，其中，所述歷史敏感諧波電流為與所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流同一階次的諧波電流。

從歷史諧波電流中提取與實(shí)時(shí)敏感諧波電流同一階次的諧波電流作為歷史敏感諧波電流，并按照與實(shí)時(shí)敏感諧波電流序號(hào)對(duì)應(yīng)的順序進(jìn)行編號(hào)，例如第一個(gè)實(shí)時(shí)敏感諧波電流X₀₁對(duì)應(yīng)的歷史敏感諧波電流記為X_i1，將多天的歷史敏感諧波電流全部提取出來(lái)按天數(shù)形成一組，記為X_i＝{X_i1，X_i2，…,X_i(j-1),X_ij}，其中，X_i指前第i天的歷史敏感諧波電流，X_ij指前第i天與第j個(gè)實(shí)時(shí)敏感諧波電流同一階次的歷史敏感諧波電流。

步驟S1006，計(jì)算所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度。

計(jì)算匹配度的公式為：

其中，P_0i指前第i天的歷史敏感諧波電流與實(shí)時(shí)敏感諧波電流的匹配度，j指提取的敏感諧波電流值的個(gè)數(shù)。

步驟S1007，根據(jù)所述匹配度計(jì)算匹配度均值。

根據(jù)計(jì)算出的多天的歷史敏感諧波電流與實(shí)時(shí)敏感諧波電流的匹配度計(jì)算匹配度均值P，公式如下：

步驟S1008，判斷所述匹配度均值是否大于0.3。

如果匹配度均值小于0.3，則進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警。

如果匹配度均值大于或等于0.3，則進(jìn)行步驟S1009，分別計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值、實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距。

當(dāng)匹配度均值大于或等于0.3時(shí)，為了使監(jiān)測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確需要對(duì)實(shí)時(shí)敏感諧波電流進(jìn)一步分析，計(jì)算出實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差S₀²、歷史敏感諧波電流期望μ以及歷史敏感諧波電流二階中心距σ²，具體計(jì)算公式如下：

其中，指前第i天的歷史敏感諧波電流的均值；對(duì)全部歷史敏感諧波電流的均值取平均值即為歷史敏感諧波電流期望μ；

其中，S_i²是指前第i天的歷史敏感諧波電流值的二階中心矩，對(duì)全部歷史敏感諧波電流值的二階中心矩S_i²取平均值即為歷史敏感諧波電流二階中心距σ²。

步驟S1010，根據(jù)所述歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距確定均值閾值范圍和方差閾值范圍。

確定均值閾值范圍和方差閾值范圍的具體方法如下所述：

以歷史敏感諧波電流期望為中心，確定半徑為0.05的均值閉區(qū)間；

將均值閉區(qū)間作為均值閾值范圍；

以歷史敏感諧波電流二階中心距為中心，確定半徑為0.05的方差閉區(qū)間；

將方差閉區(qū)間作為方差閾值范圍。

步驟S1011，判斷所述實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值是否在均值閾值范圍內(nèi)。

如果實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值不在均值閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警。

如果實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值在均值閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)行步驟S1012，判斷實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差是否在方差閾值范圍內(nèi)。

如果實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差不在方差閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警；

如果實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差在方差閾值范圍內(nèi)，則進(jìn)行下一預(yù)設(shè)時(shí)間段的監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流，計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流與歷史敏感諧波電流的匹配度判斷電網(wǎng)中的電能質(zhì)量，能夠有效提高電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和電能質(zhì)量預(yù)警的實(shí)時(shí)性。

參見(jiàn)圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括：

電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊1，用于采集電網(wǎng)中所有的電流波形，并保存電流波形；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊2，用于從電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的實(shí)時(shí)諧波電流，并從實(shí)時(shí)諧波電流中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流；

歷史數(shù)據(jù)采集模塊3，用于從電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊中提取與實(shí)時(shí)諧波電流同一預(yù)設(shè)時(shí)間段的歷史諧波電流，并從歷史諧波電流中提取歷史敏感諧波電流；

匹配計(jì)算模塊4，用于計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流和歷史敏感諧波電流的匹配度，并計(jì)算匹配度的均值；

數(shù)據(jù)計(jì)算模塊5，用于計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流均值、實(shí)時(shí)敏感諧波電流方差、歷史敏感諧波電流期望以及歷史敏感諧波電流二階中心距，并確定均值閾值范圍和方差閾值范圍；

在線評(píng)估預(yù)警報(bào)警模塊6，用于判斷電能質(zhì)量是否較低并進(jìn)行電能質(zhì)量較低報(bào)警。

其中，電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集模塊1分別連接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊2以及歷史數(shù)據(jù)采集模塊3；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊2、歷史數(shù)據(jù)采集模塊3以及數(shù)據(jù)計(jì)算模塊5均分別與匹配計(jì)算模塊4連接；匹配計(jì)算模塊4以及數(shù)據(jù)計(jì)算模塊5分別與在線評(píng)估預(yù)警報(bào)警模塊6連接。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的基于特征數(shù)據(jù)優(yōu)選匹配的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集電網(wǎng)中的電流波形，并從電流波形中提取實(shí)時(shí)敏感諧波電流，并計(jì)算實(shí)時(shí)敏感諧波電流和歷史敏感電流的匹配度，保證了采集到的諧波電流的實(shí)時(shí)性，能夠有效提高電能質(zhì)量預(yù)警的實(shí)時(shí)性。

需要說(shuō)明的是，在本文中，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說(shuō)明書及實(shí)踐這里發(fā)明的公開后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說(shuō)明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限制。