[发明专利]基于模糊C均值聚类的电铁牵引负荷运行情况对电网运行的影响分析

权利要求书

1.一种基于模糊C均值聚类的电铁牵引负荷运行情况对电网运行的影响分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)采集电能质量监测装置中三相电路的全功率因数、电流有效值、电压有效值、有功功率以及三、五、七次谐波相对值等数据，构造A相原始数据集X₁、B相原始数据集X₂、C相原始数据集X₃；

(2)基于上述原始数据集X₁,X₂,X₃，采用FCM进行训练，得到A相、B相、C相负荷空载、启动、运行和制动下的特征参数，以及各相负荷不同运行状态下的三、五、七次谐波；

(3)在应用阶段，基于上述建立的每一相负荷不同运行状态下的特征参数以及其三、五、七次谐波，分析新建线路负荷不同运行状态对电网A、B、C三相电能质量的影响。

2.根据权利要求1所述的电铁牵引负荷运行情况对电网运行的影响分析方法，其特征在于：在步骤(1)中，原始数据集X₁,X₂,X₃的构造应包括：

采集10000组A相数据，主要包括电流有效值、电压有效值、全功率因数、有功功率、三次谐波、五次谐波和七次谐波等，以及10000组B相和10000组C相对应数据，形成三个数据集X₁,X₂,X₃。

3.根据权利要求1所述的电铁牵引负荷运行情况对电网运行的影响分析方法，其特征在于：在步骤(2)中，基于原始数据集X₁,X₂,X₃，基于模糊C均值聚类方法，分别建立三个聚类模型，得到A相、B相、C相空载、启动、运行和制动情况下对电网A相、B相、C相电能质量的影响； 具体如下：

(1)初始化：针对A相的原始数据集，设聚类类别数为c，其中2≤c≤n，n是样本个数，设定迭代停止阀ε和迭代计数器b＝0，初始化隶属度矩阵U⁽⁰⁾；

(2)更新聚类中心矩阵：

其中，x_k∈X是每一相原始数据集中的一个样本点；是第b次迭代时第k个样本属于第i个类的隶属度；是第b次迭代时第i个类的聚类中心矩阵，为列向量；m是模糊加权指数，取值范围为m∈[1,∞)，在要求不高时通常取m＝2；

(3)更新隶属度矩阵U^(b+1)：

d_ik表示样本x_k与第i个聚类中心p_i之间的欧式距离，A取为单位矩阵；

(4)判断是否||U^(b)-U^(b+1)||＜ε； 若是，则算法停止，输出矩阵U和P，这里的P是由计算得到的若干聚类中心p组成的矩阵；否则，令b＝b+1，转到步骤(2)继续执行；

(5)算法迭代停止后，最终得到的隶属度和聚类中心的形式分别为：

得到的聚类中心就是电网A相空载、启动、运行和制动情况下的特征，以此分析电铁不同工况对电网全功率因数、电流有效值、电压有效值、有功功率以及三、五、七次谐波等参数的影响； 对B相和C相数据，进行相同分析。

4.根据权利要求1所述的电铁牵引负荷运行情况对电网运行的影响分析方法，其特征在于：在步骤(3)中，对于新建线路，根据已有模型，分析其A相、B相、C相空载、启动、运行和制动情况下对电网A相、B相、C相电能质量的影响。