一种基于最小二乘法的电压暂降平均强度的预测方法与流程

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种基于最小二乘法的电压暂降平均强度的预测方法。

背景技术：

电压暂降指标是电网优质供电的直接反映，也是电网安全质量水平提升的重要基础。电压暂降易造成用户精密负载设备异常、导致电力用户设备停机、公用场所用电中断等事故，直接造成经济损失。

目前，对电压暂降的研究通常只针对其成因进行分析，缺少对当多个电压暂降成因发生时对电压暂降强度的预测分析，导致无法对可能发生的电压暂降采取预防性措施。

综上，在对电压暂降分析中，应综合关注各个电压暂降成因对电压暂降的影响，避免多个电压暂降成因同时发生而对正常用电造成巨大影响。

技术实现要素：

发明目的：为解决上述问题，本发明提供一种基于最小二乘法的电压暂降平均强度的预测方法，以解决现有技术忽略各个电压暂降成因对电压暂降的影响程度的问题，避免对电压暂降成因所造成的影响无法估计的问题，从而能够将电压暂降程度控制在一定范围内并对可能发生的电压暂降采取预防性措施，进而提高用户用电的稳定性。

技术方案：一种基于最小二乘法的电压暂降平均强度的预测方法，适用于对电压暂降的预测。具体包括如下步骤：

步骤1：归一化电压暂降成因的测量值。计算方法如下：

步骤1.1：获取电压暂降历史数据。利用小波域相子分析方法提取电压暂降信号的相位信息，并识别相对应的电压暂降成因。电压暂降成因包括：单相故障、两相故障、三相故障、变压器投切和电动机启动；

步骤1.2：统计各个电压暂降成因的历史数据，获取各个电压暂降成因的历史最大值max及最小值min，并测量电压暂降成因的实际值m。计算各个电压暂降成因的归一化后的度量值

步骤2：计算电压暂降平均强度。根据步骤1中获得的电压暂降信号的时间信息t及其对应的额定电压倍数u计算电压暂降的平均强度，计算方法如下：

步骤2.1：基于时间信息t及其对应的额定电压倍数u建立二维坐标系，设原点为(0,0.9)。x轴表示时间t，y轴表示该点时间对应的额定电压倍数u，生成时间与额定电压倍数关系的连续的曲线；

步骤2.2：标记y轴数值为0.1和0.9的点，分别代表0.1(p.u)和0.9(p.u)，在这两点分别作垂直于x轴的垂线，垂线、曲线和x轴围成不规则形状，该不规则形状的面积代表电压暂降强度；

步骤2.3：将u的[0.1,0.9]区间平均分成九个区间，分别为[0.1,0.2]，[0.2,0.3]，[0.3,0.4]，[0.4,0.5]，[0.5,0.6]，[0.6,0.7]，[0.7,0.8]和[0.8,0.9]。并在各区间的边界点作平行于x轴的平行线。

步骤2.4：在平行线与曲线的交点作x轴的垂直线，x轴、垂线和曲线，将步骤2.2中的不规则形状拆分为多个不规则形状；

步骤2.5：将步骤2.3中的九个区间的y值统一分别转化为该区间的上限值和下限值之和的平均值，将不规则形状的面积转化为矩形面积；

步骤2.6：各个矩形的面积并相加，记为电压暂降强度p；

步骤2.7：基于曲线与x轴的交点计算电压暂降所持续的时间t，进而计算电压暂降的平均强度s，计算公式如下：

步骤3：采用最小二乘法建立预测模型，建立模型的步骤如下：

步骤3.1：将单相故障、两相故障、三相故障、变压器投切和电动机启动分别用变量x¹，x²，x³，x⁴和x⁵表示，其权值分别为β1，β2，β3，β4和β5表示；

步骤3.2：建立样本矩阵a，权值矩阵记为向量β，真实值记为向量y，则上述线性函数可表示为aβ＝y；

步骤3.3：通过转化，向量β表示为：

β＝(a^ta)^-1a^ty

步骤3.4：将向量β的权值代入预测方程中生成预测公式，预测方程如下：

y(x¹,x²,x³,x⁴,x⁵；β0,β1,β2,β3,β4,β5)＝β0+β1x¹+β2x²+β3x³+β4x⁴+β5x⁵

附图说明

图1为本发明实施例的原理流程图。

图2为本发明实施例的额定电压倍数与时间关系的坐标系。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种基于最小二乘法的电压暂降平均强度的预测方法，用于解决现有技术中对电压暂降平均强度无法预测从而无法采取预防性措施的问题，进而造成用户用电质量下降、经济损失等后果。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为本发明实施例提供的一种基于最小二乘法的电压暂降平均强度的预测方法的流程示意图。

本发明实施例提供的一种基于最小二乘法的电压暂降平均强度的预测方法包括：

步骤1：从历史数据中提取20组数据计算单相故障、两相故障、三相故障、变压器投切和电动机启动的归一化度量值，如表1所示。

表1电压暂降成因的归一化度量值

步骤2：计算电压暂降的平均强度。

请参阅图2，为本发明实施例中构建的第一组数据的额定电压倍数与时间对应关系坐标系的示意图。曲线和平行线交点的坐标如下：(2.95,0.90)、(3.85,0.80)、

(4.52,0.70)、(4.95,0.60)、(5.32,0.50)、(5.92,0.40)、(9.72,0.40)、(11.92,0.50)、(12.82,0.60)，(14.09,0.70)，(15.64,0.80)，(17.48,0.90)。

依据上述坐标和区间值的转化，该数据的电压暂降平均强度计算方式如下：

s＝{(3.85-2.95)*((0.9-0.8)/2)+(4.52-3.85)*((0.9-0.7)/2)+(4.95-4.52)*((0.9-0.6)/2)+(5.32-4.95)*((0.9-0.5)/2)+(5.95-5.32)*((0.9-0.4)/2)+(9.72-5.92)*((0.9-0.3)/2)+(11.92-9.62)*((0.9-0.4)/2)+(12.82-11.92)*((0.9-0.5)/2)+(14.09-12.82)*((0.9-0.6)/2)+(15.94-14.09)*((0.9-0.7)/2)+(17.48-15.64)*((0.9-0.8)/2)}/(17.48-2.95)＝2.6915/14.53＝0.185

依据上述方法计算第2组至第20组数据的电压暂降平均强度，如表2所示。

表2电压暂降平均强度

步骤3：采用最小二乘法计算建立预测模型，建立模型的步骤如下：

将单相故障、两相故障、三相故障、变压器投切和电动机启动分别用变量x¹，x²，x³，x⁴和x⁵表示，设其权值分别为β1，β2，β3，β4和β5表示，权值矩阵记为向量β。采用最小二乘法计算向量β，计算结果如下：

将向量β的权值代入预测方程中生成预测公式，预测方程如下：

y(x¹,x²,x³,x⁴,x⁵；β0,β1,β2,β3,β4,β5)＝0.132+0.082x¹+0.107x²+0.197x³+0.090x⁴+0.166x⁵

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。