利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于设备检测技术领域，具体涉及利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法。本发明专利技术提供了利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，利用分形维数检测电能质量检测装置，对于数据丢失以及对时精度不高皆有比较高的检测精度，根据点对点法中的电能质量监测装置的最大测量误差来反推出利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值，具有较高的检测精度，试验表明，根据本发明专利技术确定的误差阈值可以有效判断电能质量监测装置的测量误差，能够准确判断出在谐波变大时电能质量监测装置是否合格。时电能质量监测装置是否合格。时电能质量监测装置是否合格。

【技术实现步骤摘要】
利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法


[0001]本专利技术属于设备检测
，具体涉及利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法。

技术介绍

[0002]目前是采用点对点法来测试电能质量监测装置的精度，但是点对点法存在要求对时严格精准，而判断精度不高的缺点。国家标准GB/T 19862
‑
2016规定的谐波电压最大允许误差要求如表1所示。
[0003]表1点对点比对法最大允许误差
[0004][0005]点对点比对法的思想是，只要监测装置与高精度电能质量测量装置误差控制在5％以内就认为监测装置是合格的。而该方法的问题是，有可能监测设备在1％U
N
以下是合格的，但是在大于1％U
N
时是不合格的，完全可能出现谐波变大后，监测装置被判定为不合格的现象。
[0006]比如，假定监测装置检测到U
h
＝4V，高精度电能质量测量装置测得U
hN
＝54V，标称电压为110kV，此时U
hN
＜1％U
N
，而U
h
‑
U
hN
＝
‑
50V在最大允许误差内，所以判定监测装置是合格的。但是很可能出现谐波变大后，监测装置被判定为不合格的现象。而采用分形维数算法可以解决点对点方法的上述问题，但是对于如何确定采用分形维数检测判定被测电能质量监测装置是否正常的误差阈值并未提供一种有效的确定方法。
专利技术内容
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供了利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，具体技术方案如下：
[0008]利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，包括以下步骤：
[0009]S1：根据点对点法的最大误差阈值模拟被测电能质量监测装置监测时的不准确临界状态；
[0010]S2：随机截取被测电能质量监测装置和高精度电能质量监测装置监测的谐波电压数据进行试验，利用结构函数法分别计算其分形维数；
[0011]S3：计算上述得到的分形维数的最大误差值，以所有最大误差的95％概率值作为最终的利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值。
[0012]优选地，所述步骤S1具体为：根据点对点法的最大误差阈值5％在被测电能质量监
测装置监测得到的谐波电压信号中添加随机得到的噪声，以模拟被测电能质量监测装置监测时的不准确临界状态。
[0013]优选地，噪声的大小均取被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号的5％，即每个点都加或减被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号在该点取值的5％，生成的新信号每个点处的值为原信号的95％或105％，每个点都处在符合误差范围的边缘以此来模拟被测电能质量监测装置监测的极限条件。
[0014]优选地，所述噪声的具体添加方法为：
[0015]对每一个点，生成一个0到1之间的服从均匀分布的随机数，生成的随机数小于0.5时，对应点的信号大小变为被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号在该点取值的105％，生成的随机数大于等于0.5时，对应点的信号大小变为被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号在该点取值的95％。计算公式为：
[0016][0017]其中，R～U
n
(0,1),i＝1,2,
…
,n，S是被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号,S
*
是被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号添加噪声后的新信号，用来模拟被测电能质量监测装置在不准确临界状态下监测得到的谐波电压信号，R表示服从0到1均匀分布的n维随机数。
[0018]优选地，所述结构函数法的计算过程如下：
[0019]离散信号y(i)的结构函数s(t)为：
[0020]s(t)＝<[y(x+t)
‑
y(x)]2〉＝ct4‑
2D
；
ꢀꢀ
(1)
[0021]其中，t代表数据点的间隔个数；s(t)是t的函数；x为曲线上的横坐标；y(x)为坐标x上所对应的纵坐标；<[y(x+t)
‑
y(x)]2>表示差方的算术平均值；c为常数；
[0022]针对若干个t计算出相应的s(t)，得到双对数曲线lgt
‑
lgs(t)的无标度区间，计算无标度区间的斜率得到分形维数，无标度区间的斜率α，分形维数D与斜率α的转换关系为：
[0023][0024]优选地，对双对数曲线lgt
‑
lgs(t)进行一阶差分，采用模糊C均值算法对结构函数法得到的双对数曲线lgt
‑
lgs(t)进行计算得到最终的无标度区间，对无标度区间采用最小二乘法进行拟合得到分形维数曲线。
[0025]优选地，所述模糊C均值算法具体为：
[0026]已知数据样本X＝{x1,x2,
…
,x
n
}的模糊分类矩阵A＝[a
ij
]c
×
n
和聚类中心C＝[c1,c2,
…
,c
c
]T
，模糊C均值算法可以表述为：
[0027][0028]式中：c为聚类中心个数；n为样本个数；m为加权指数；a
ij
和d
ij
分别为第j个数据点对第i个聚类中心的隶属度和欧氏距离。
[0029]优选地，还包括将一阶差分之后的双对数曲线的数据中的粗大误差进行剔除；对
保留下来的数据再次分类，去除部分杂点；选择拟合结果中散点波动较小、拟合斜率为正的区间作为最终得到的无标度区间。
[0030]优选地，粗大误差的判别方法为对聚类结果分别进行最小二乘拟合，拟合误差更大的数据集为粗大误差。
[0031]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，利用分形维数检测电能质量检测装置，对于数据丢失以及对时精度不高皆有比较高的检测精度，根据点对点法中的电能质量监测装置的最大测量误差来反推出利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值，具有较高的检测精度，试验表明，根据本专利技术确定的误差阈值可以有效判断电能质量监测装置的测量误差，能够准确判断出在谐波变大时电能质量监测装置是否合格。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0033]图1为电能质量监测装置现场校验验框图；
[0034]图2为电能质量监测装置现场校验示意图。
[0035]图3为分形维数最大误差；
[0036]图4为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据点对点法的最大误差阈值模拟被测电能质量监测装置监测时的不准确临界状态；S2：随机截取被测电能质量监测装置和高精度电能质量监测装置监测的谐波电压数据进行试验，利用结构函数法分别计算其分形维数；S3：计算上述得到的分形维数的最大误差值，以所有最大误差的95％概率值作为最终的利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值。2.根据权利要求1所述的利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：根据点对点法的最大误差阈值5％在被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号中添加随机得到的噪声，以模拟被测电能质量监测装置监测时的不准确临界状态。3.根据权利要求2所述的利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，其特征在于：噪声的大小均取被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号的5％，即每个点都加或减被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号在该点取值的5％，生成的新信号每个点处的值为原信号的95％或105％，每个点都处在符合误差范围的边缘以此来模拟被测电能质量监测装置监测的极限条件。4.根据权利要求3所述的利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，其特征在于：所述噪声的具体添加方法为：对每一个点，生成一个0到1之间的服从均匀分布的随机数，生成的随机数小于0.5时，对应点的信号大小变为被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号在该点取值的105％，生成的随机数大于等于0.5时，对应点的信号大小变为被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号在该点取值的95％。计算公式为：其中，R～U
n
(0,1),i＝1,2,
…
,n，S是被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号,S
*
是被测电能质量监测装置监测得到的谐波电压信号添加噪声后的新信号，用来模拟被测电能质量监测装置在不准确临界状态下监测得到的谐波电压信号，R表示服从0到1均匀分布的n维随机数。5.根据权利要求1所述的利用分形维数检测电能质量监测装置的误差阈值确定方法，其特征在于：所述结构函数法的计算过程如下：离散信号y(i)的结构函数s(t)为：s(t)＝<[y(x+t)
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，阮诗雅，龚文兰，姚知洋，吴宁，肖静，韩帅，陈卫东，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：