[发明专利]基于混沌理论的电能质量稳态指标预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能质量监控与预测技术，特别涉及一种基于混沌理论的电能质量稳态指标预测方法。

背景技术

电能质量不仅影响电网的安全、稳定与经济运行，而且其质量的好坏直接影响着用户侧用电设备的正常工作。

稳态电能质量问题包括电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波、电压波动与闪变等问题。电压偏差会明显影响电网的稳定运行，电压偏高会使绝缘设备损坏，电压偏低则会造成电动机转速降低而严重影响产品质量等；频率偏低将引发因不断增强的振动而导致汽轮机叶片产生严重裂纹时的断落等重大事故；三相不平衡则会增加电能损耗、降低电动机效率、影响用电设备的安全运行等；谐波会造成电力系统元件产生附加损耗、过热和过载等危害；而电压波动与闪变会致使电子设备、计算机系统、自动化控制生产线以及照明工具等工作异常甚至被损坏，给人们正常的生产和生活带来了严重影响。

深入挖掘电能质量监测数据，对特定区域进行电能质量预测，可全面了解监测点的电能质量情况，有利于掌握区域电网电能质量水平走向，及时发现潜在的电能质量问题，从而为电能质量问题的治理做出正确决策提供可靠依据和保证。

目前，有关电能质量稳态指标的预测方法主要有神经网络、关联规则、随机时间序列、灰色模型等。由于影响电能质量稳态指标变化的因素众多，各指标均受多种因素的影响，现有的预测算法普遍存在预测复杂度高、精度较低等问题，给电能质量预警及决策等造成较大困扰。

发明内容

本发明是针对现有电能质量稳态指标的预测算法普遍存在预测复杂度高、精度较低的问题，提出了一种基于混沌理论的电能质量稳态指标预测方法，解决现有的电能质量稳态指标预测精度不高等问题。

本发明的技术方案为：一种基于混沌理论的电能质量稳态指标预测方法，具体包括如下步骤：

1)电能质量稳态指标数据的采集：结合电能质量国家标准，选取电能质量稳态指标：电压偏差、电压总谐波畸变率、频率偏差、三相电压不平衡、电压闪变作为数据采集对象；至少连续12个月每天对公共连接点的各电能质量稳态指标进行监测数据采集，并将各稳态指标监测数据按照监测日分类依次存入数据库；

2)对步骤1)中采集到的电能质量稳态指标历史监测数据进行预处理，包括去噪和缺失值处理，并对数据作归一化之后，将处理后的数据保存到数据库中；

3)根据混沌理论，对所述步骤2)中已处理好的电能质量稳态指标时间数据，采用C-C法求解最优时延τ_d和最佳嵌入维数m_d，进行相空间重构,得到一组新的多维数据空间；

4)基于最小二乘支持向量机模型对所述步骤3)中重构后的数据空间进行训练，得到最优预测模型；

5)利用所述步骤4)中已训练好的最小二乘支持向量机模型进行电能质量稳态指标的预测，得到预测输出，并将输出结果保存到数据库中，其中预测输入样本为所述步骤3)中进行相空间重构中数据。

所述步骤3)具体实现步骤为：

31)取所述步骤2)中已预处理的电能质量稳态指标时间序列x＝{x_i|i＝1,2,…,N}，按下式进行相空间重构，构造新的数据空间：

其中τ为时延，m为嵌入维数，M＝N-(m-1)τ为相空间的点数，N表示时间序列的长度，T表示矩阵的转置，X₁^T＝[x₁,x_1+τ,…,x_1+(m-1)τ]为相空间的相点。

32)采用C-C法求解最优时延τ_d和最佳嵌入维数m_d：

取所述步骤31)数据空间X＝{X_i^T|i＝1,2,…,M}中任意两个两个相点X_i^T和X_j^T，定义关联积分：

式中：r为邻域半径的大小；θ(x)为Heaviside函数，其中：

关联维数为：

其中：

将时间序列x＝{x_i|i＝1,2,…,N}分解成t个不相交的时间序列，对于一般的自然数t有：

{x₁,x_t+1,x_2t+1,...}

{x₂,x_t+2,x_2t+2,...}