基于典型波形特征与改进DBSCAN的电压暂降同源识别方法

汪颖; 谢佳妮; 邓凌峰; 肖先勇

doi:10.7500/AEPS20200915002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于典型波形特征与改进DBSCAN的电压暂降同源识别方法

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于典型波形特征与改进DBSCAN的电压暂降同源识别方法
- Identification Method for Same-source Voltage Sags Based on Typical Waveform Characteristics and Improved Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第11期页码：126-135
- 作者机构：
  
  四川大学电气工程学院，四川省成都市 610065
- 作者简介：
  
  汪颖(1981—)，女，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：电能质量与优质供电。E-mail：769429505@qq.com
  谢佳妮（1996—），女，硕士研究生，主要研究方向：电能质量与优质供电。E-mail：602753826@qq.com
  邓凌峰（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向：电能质量与优质供电。E-mail：983969291@qq.com
  肖先勇(1968—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电能质量与优质供电。E-mail：xiaoxianyong@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51807126)
- DOI：10.7500/AEPS20200915002
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-09-15，
  
  修回日期：2020-12-17，
  
  网络出版日期：2021-03-25，
  
  纸质出版日期：2021-06-10
- 稿件说明：
移动端阅览
汪颖,谢佳妮,邓凌峰等.基于典型波形特征与改进DBSCAN的电压暂降同源识别方法[J].电力系统自动化,2021,45(11):126-135.

WANG Ying,XIE Jiani,DENG Lingfeng,et al.Identification Method for Same-source Voltage Sags Based on Typical Waveform Characteristics and Improved Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(11):126-135.
汪颖,谢佳妮,邓凌峰等.基于典型波形特征与改进DBSCAN的电压暂降同源识别方法[J].电力系统自动化,2021,45(11):126-135. DOI： 10.7500/AEPS20200915002.

WANG Ying,XIE Jiani,DENG Lingfeng,et al.Identification Method for Same-source Voltage Sags Based on Typical Waveform Characteristics and Improved Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(11):126-135. DOI： 10.7500/AEPS20200915002.

摘要

针对电网内单次短路故障可能触发多条母线上的电能质量监测装置记录电压暂降波形，造成电压暂降录波数据冗余、电网电压暂降水平过估计的问题，提出一种基于典型波形特征与改进基于密度的有噪空间聚类（DBSCAN）的电压暂降同源识别方法。首先，提出综合倾斜因子、波形相似度和持续时间三维特征，综合刻画电压暂降同源性；同时，研究电压暂降经多级变压器的传播特性，推导出13种变压器相电压等效传递矩阵，并提出基于Bhattacharyya距离的波形相似度计算方法。其次，利用共享近邻点（SNN）改进DBSCAN，对由三维特征构成的矩阵进行同源聚类，提出基于电网节点总数和监测点总数的聚类参数计算方法，实现电压暂降同源识别。应用实测数据和IEEE 30节点系统仿真数据进行验证，结果证明了所提方法的正确性和有效性。

Abstract

A single short-circuit fault in the power grid may trigger the power quality monitoring devices on multiple bus bars to record the voltage sag waveforms

which results in the redundant recording data and the overestimation of voltage sag. Aiming at these problems

this paper proposes an identification method for same-source voltage sags based on the typical waveform characteristics and the improved density-based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN). Firstly

the three-dimensional characteristics of the comprehensive tilt factor

the waveform similarity and the duration are proposed to comprehensively describe the same-source property of voltage sags. At the same time

the propagation properties of voltage sags through multiple levels of transformers are studied

and 13 kinds of equivalent transfer matrices of phase voltage of transformers are derived

while the waveform similarity calculation method based on Bhattacharyya distance is proposed. Secondly

the shared nearest neighbor (SNN) is used to improve DBSCAN

and the same-source clustering of the matrices composed of three-dimensional characteristics is performed. Secondly

a clustering parameter calculation method based on the total number of power grid nodes and the total number of monitoring points is proposed to realize the same-source identification for voltage sags. The measured data and the simulation data of the IEEE 30-bus system are used for verification

and the results verify the correctness and effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

王建勋，张逸，张嫣，等 . 面向现代工业园区的电压暂降综合防治方案［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 14 ）： 156 - 163 .

WANG Jianxun ， ZHANG Yi ， ZHANG Yan ， et al . Comprehensive prevention and control scheme for voltage sag in modern industrial park ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 14 ）： 156 - 163 .

管春，周雒维，卢伟国，等 . 三相电能质量数据压缩方法［J］. 电网技术， 2011 ， 35 （ 10 ）： 130 - 134 .

GUAN Chun ， ZHOU Luowei ， LU Weiguo ， et al . A method to compress three-phase power quality data ［J］. Power System Technology ， 2011 ， 35 （ 10 ）： 130 - 134 .

张逸，杨洪耕，叶茂清 . 基于分布式文件系统的海量电能质量监测数据管理方案［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 2 ）： 102 - 108 .

ZHANG Yi ， YANG Honggeng ， YE Maoqing . A data management scheme for massive power quality monitoring data based on distributed file system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 2 ）： 102 - 108 .

司学振，李琼林，杨家莉，等 . 基于实测数据的电压暂降特性分析［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 12 ）： 144 - 149 .

SI Xuezhen ， LI Qionglin ， YANG Jiali ， et al . Analysis of voltage sag characteristics based on measured data ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 12 ）： 144 - 149 .

陶顺，肖湘宁 . 中性点不同接地方式下的电压暂降类型及其在变压器间的传递（二）［J］. 电工技术学报， 2007 ， 22 （ 10 ）： 156 - 159 .

TAO Shun ， XIAO Xiangning . Voltage sags types under different grounding modes of neutral and their propagation： Part Ⅱ ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2007 ， 22 （ 10 ）： 156 - 159 .

李丹奇，史明明，袁晓冬，等 . 基于互近似熵的电压暂降波形匹配方法［J］. 电力工程技术， 2019 ， 38 （ 4 ）： 124 - 130 .

LI Danqi ， SHI Mingming ， YUAN Xiaodong ， et al . Voltage sag waveform matching method based on cross approximate entropy ［J］. Jiangsu Electrical Engineering ， 2019 ， 38 （ 4 ）： 124 - 130 .

AUNG M T ， MILANOVIC J V . The influence of transformer winding connections on the propagation of voltage sags ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2006 ， 21 （ 1 ）： 262 - 269 .

BLAIR S M ， BOOTH C D ， WILLIAMSON G ， et al . Automatically detecting and correcting errors in power quality monitoring data ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2017 ， 32 （ 2 ）： 1005 - 1013 .

Transmission and Distribution Committee of the IEEE Power and Energy Society . IEEE recommended practice for monitoring electric power quality： IEEE 1159—2019 ［S］. 2019 .

陈众励，许维胜 . 电压中断与电压暂降的成因及其防治［J］. 电工技术学报， 2015 ， 30 （ 1 ）： 510 - 518 .

CHEN Zhongli ， XU Weisheng . Reason and prevention of voltage interruption and voltage sags ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2015 ， 30 （ 1 ）： 510 - 518 .

梁振锋，张清，宋国兵，等 . 减小电压暂降深度及持续时间的单相重合闸时序方案［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 9 ）： 165 - 170 .

LIANG Zhenfeng ， ZHANG Qing ， SONG Guobing ， et al . Single-phase reclosing sequence for reducing voltage sag depth and duration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 165 - 170 .

郑智聪，王红，齐林海 . 基于深度学习模型融合的电压暂降源识别方法［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 1 ）： 97 - 104 .

ZHENG Zhicong ， WANG Hong ， QI Linhai . Recognition method of voltage sag sources based on deep learning models’ fusion ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 1 ）： 97 - 104 .

WANG Ying ， DENG Lingfeng ， BOLLEN M H J ， et al . Calculation of the point-on-wave for voltage dips in three-phase systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2020 ， 35 （ 4 ）： 2068 - 2079 .

汪颖，王欢，张姝 . 基于优化极限学习机的电压暂降源识别方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 9 ）： 135 - 143 .

WANG Ying ， WANG Huan ， ZHANG Shu . Recognition method of voltage sag source based on optimized extreme learning machine ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 9 ）： 135 - 143 .

张宸宇，史明明，范忠，等 . 电压暂降事件分类及短路类型识别研究［J］. 电力工程技术， 2018 ， 37 （ 2 ）： 102 - 107 .

ZHANG Chenyu ， SHI Mingming ， FAN Zhong ， et al . Research on voltage sag event classification and short circuit type identification ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2018 ， 37 （ 2 ）： 102 - 107 .

肖先勇，崔灿，汪洋，等 . 电压暂降分类特征可比性、相关性及马氏距离分类法［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 6 ）： 1299 - 1305 .

XIAO Xianyong ， CUI Can ， WANG Yang ， et al . Comparability and relevance of voltage sag classifying features and classification methods based on mahalanobis distance ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 6 ）： 1299 - 1305 .

徐永海，兰巧倩，孔祥雨，等 . 电压暂降特征值统计分析及暂降传播特性［J］. 电工技术学报， 2016 ， 31 （ 11 ）： 165 - 175 .

XU Yonghai ， LAN Qiaoqian ， KONG Xiangyu ， et al . Statistical analysis of voltage sag characteristics and research on sag propagation property ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2016 ， 31 （ 11 ）： 165 - 175 .

王纯 . 电压暂降典型特征量分析和传播特性研究［D］. 郑州：郑州大学， 2019 .

WANG Chun . Typical characteristic quantity analysis and propagation characteristics study of voltage sag ［D］. Zhengzhou ： Zhengzhou University ， 2019 .

翁汉琍，陈皓，万毅，等 . 基于Bhattacharyya距离算法的线路纵联保护新判据［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 2 ）： 751 - 760 .

WENG Hanli ， CHEN Hao ， WAN Yi ， et al . Novel criterion applicable to transmission line pilot protection based on Bhattacharyya distance algorithm ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 751 - 760 .

许丽利 . 聚类分析的算法及应用［D］. 长春：吉林大学， 2010 .

XU Lili . Cluster analysis algorithm and its application ［D］. Changchun ： Jilin University ， 2010 .

ZHU Ye ， TING Kaiming ， CARMAN M J . Density-ratio based clustering for discovering clusters with varying densities ［J］. Pattern Recognition ， 2016 ， 60 ： 983 - 997 .

李宗林，罗可 . DBSCAN算法中参数的自适应确定［J］. 计算机工程与应用， 2016 ， 52 （ 3 ）： 70 - 73 .

LI Zonglin ， LUO Ke . Research on adaptive parameters determination in DBSCAN algorithm ［J］. Computer Engineering and Applications ， 2016 ， 52 （ 3 ）： 70 - 73 .

谢娟英，高红超，谢维信 . K 近邻优化的密度峰值快速搜索聚类算法［J］. 中国科学：信息科学， 2016 ， 46 （ 2 ）： 258 - 280 .

XIE Juanying ， GAO Hongchao ， XIE Weixin . K -nearest neighbors optimized clustering algorithm by fast search and finding the density peaks of a dataset ［J］. Science in China： Information Sciences ， 2016 ， 46 （ 2 ）： 258 - 280 .

OLGUIN G ， VUINOVICH F ， BOLLEN M H . An optimal monitoring program for obtaining voltage sag system indexes ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2006 ， 21 （ 1 ）： 378 - 384 .

FERRERO R W ， SHAHIDEHPOUR S M ， RAMESH V C . Transaction analysis in deregulated power systems using game theory ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1997 ， 12 （ 3 ）： 1340 - 1347 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于仿真与实测数据融合的电压暂降风险评估

储能型统一电能质量调节器电压补偿能力分析及提升方法