基于支持向量机的电能质量综合评价Word文档下载推荐.docx
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基于支持向量机的电能质量综合评价
摘 要：
统计学习理论是在研究小样本统计估计和预测的过程中发展起来的一种新兴的理论，它试图从更本质的层面上来研究机器学习的问题。
作为统计学习理论的最新发展和结构风险最小化准则的具体体现，支持向量机（SVM）具有全局最优、结构简单、推广能力强等优点，在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出许多特有的优势，并能够推广到函数拟合等其他机器学习问题中。
本文研究了SVM在电能质量分析中的应用，提出了一种包含综合集成赋权法和支持向量机的电能质量评价方法。
在综合集成赋权法中,层次分析法确定主观权重,改进拉开档次法确定客观权重,基于加法原理将两者结合确定综合权重。
由此产生支持向量机的初始训练数据,通过训练支持向量机能够得到电能质量综合评价模型及综合评价结果。
算例结果表明,提出的电能质量评价策略保留了支持向量机在处理小样本、非线性问题时的独特优势,能快速得到合理的评价结果,并具有良好的泛化能力。
关键词：
电能质量；
支持向量机（SVM）；
综合集成赋权；
层次分析法；
综合评价
PowerQualityComprehensiveEvaluationbasedonSupportVectorMachine
Abstract：
Statisticallearningtheoryisnewlydevelopedtheoryforstudyingthestatisticalestimationandpredictionproblembasedonsmallnumberofsamples.Itstudiesthenatureofmachinelearning.Asthelatestdevelopmentofstatisticallearningtheoryandtheembodimentofstructuralminimizationcriterion,SupportVectorMachines（SVM）provideefficientandpowerfulalgorithmsthatarecapableofdealingwithhighdimensionalinputfeaturesandwiththeoreticalboundsonthegeneralizationerrorandsparsenessofthesolutionprovidedbystatisticallearningtheory.SVMhasfewfreeparametersrequiringtuningissimpletoimplement,andaretrainedthroughoptimizationofaconvexquadraticcostfunction,whichensurestheglobaloptimizationoftheSVMsolution.Furthermore,SVM-basedsolutionsaresparseinthetrainingdateanddefinedonlybythemost"
informative"
trainingpoints.SVMpresentsalotofadvantagesforsolvingthesmallsamples,nonlinearandhighdimensionalpatternrecognition,aswellasothermachine-learningproblemssuchasfunctionfitting.Anovelcomprehensivestrategy,consistingofanintegratedweightmethodandsupportvectormachine（SVM）method,wasproposedtoevaluatePQ.Intheintegratedweightmethod,analysishierarchyprocess（AHP）wasemployedtodeterminethesubjectiveweights,andimprovedscatterdegree（ISD）wasintroducedtodecidetheobjectiveweights,thenthecomprehensiveweightscouldbedeterminedbasedonadditionprinciple.TheintegratedweightmethodcouldproducethetrainingdataforSVM,andthentheevaluationmodelofPQwasbuilt.Testresultsshowthattheproposedstrategycandealwithsmalldatasetsandnonlinearproblemseffectively,andobtainreasonableevaluationresultsquickly.Theproposedstrategyhassogoodgeneralizationperformancethatitisfitforlargepracticalsamples.
Keywords:
Powerquality;
SupportVectorMachine;
integratedweightmethod;
analysishierarchyprocess;
ComprehensiveEvaluation.
摘要 Ⅰ
目次 Ⅲ
术语表 Ⅳ
1绪论 1
1.1引言 1
1.2选题背景 2
1.3电能质量研究现状 3
2电能质量 6
2.1电能质量的基本概念 6
2.2电能质量研究概况 7
2.3电能质量国标与主要内容 8
2.4电能质量的其他指标 11
2.5本章小结 12
3电能质量指标权重的确定及评价体系的建立 13
3.1电能质量六大单项指标 14
3.2电能质量指标等级量化 14
3.3指标权重的确定 15
3.4建立电能质量综合评价体系 16
3.5关于电能质量指标制定的探讨 17
3.6本章小结 18
4基于支持向量机的电能质量分析 20
4.1引言 20
4.2统计学习理论 21
4.3支持向量机 24
4.3.1支持向量机原理 24
4.3.2支持向量机数学模型 25
4.3.3优化条件和序列最小优化算法 26
4.4基于Alphaminer建立评价模型 28
4.5算例分析 30
4.6本章小结 32
5总结与展望 33
5.1本文主要完成的工作 33
5.2研究展望 33
参考文献 35
致谢 36
术语表
1.IEEE：
InstituteofElectricalandElectronicEngineers电气和电子工程师协会2.IEC：
InstituteofElectricalandElectronicEngineers国际电工技术委员会3.EMC：
ElectroMagneticCompatibility电磁兼容性
4.SCADA：
SupervisoryControlandDataAcquisition监测控制和数据采集
5.AHP：
AnalyticHierarchyProcess层次分析法6.ISD：
ImprovedScatter-Degreeapproach改进拉开档次法7.ERM：
EmpiricalRiskMinimization经验风险最小化准则8.SRM：
StructuralRiskMinimization结构风险最小化准则9.FFT：
FastFourierTransform Algorithm快速傅氏变换算法10.SMO：
SequentialMinimumOptimization序列最小优化算法11.SLT：
StatisticalLearningTheory统计学习理论12.SVC：
StaticVarCompensator静止无功补偿器
1绪论
1.1引言
电能质量的好坏直接影响电力效益和国民经济效益。
随着电力系统中非线性负荷及冲击性负荷的日益增加，系统中的非线性、不对称性和波动性日益严重，已引发不少异常和事故（例如电机烧损、电能计量误差大、变压器过热、电容器不能正常投运、继电保护和自动装置误动跳闸等），对电网和广大的用户的电气设备和各种家用电器造成了严重危害。
特别是对于敏感负荷，如造纸厂、半导体生产厂、计算机芯片制造厂等，若电压下降几十毫秒，就会导致生产设备不能正常工作和出现大量废品。
近年来，由于电能质量引发的事故和问题呈上升趋势，对电能质量的各项指标的监测和分析的工作势在必行。
另一方面，随着我国电力市场改革不断深入，破除垄断势在必行，各电厂要竞价上网，优质优价，而供电公司也要切实保障用户的利益，要把提供可靠的供电质量和经济利益联系起来，保持市场占有率，争取更多的用户源，提高对用户的服务水平。
准确可靠的电能质量综合评价结果可以作为用户选择供电服务的参考依据，有利于最终实现电能按质定价，同时也为电网的正常经济运行提供指导。
因此，建立一套全面和公正的电能质量综合评价体系，对电能质量进行科学的评价非常有必要。
电能质量可用频率、电压偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度、电压跌落幅度等指标来表示，目前还没有一个统一的电能质量定义。
IEEE协调委员会对电能质量（PowerQuality）的技术定义为：
合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统均是适合该设备正常工作的[1,2]。
但是，IEC并没有采用“PowerQuality”这一术语，而是提出“EMC”（电磁兼容）术语，强调设备与设备、电源与设备之间的相互作用和影响。
在IEC提出的电磁兼容概念中，采用排放（Emission）来表示由设备产生的电磁污染，它反映出电流质量问题；
采用抗扰（Immunity）来表示设备对电磁污染的抵抗能力，它与电压质量有关。
在此基础上，制定出了一系列相关的电磁兼容标准。
虽然IEEE与IEC标准分析的角度不同，但是电磁兼容术语与电能质量术语有很大的重叠性，在它们中间有很多的同义词。
根据电能质量的相关指标，参考IEC标准，从电磁现象及相互影响的角度来考虑，引起扰动的基本现象分类如下[3,4]：
低频
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