[发明专利]一种高铁电能质量监测系统

权利要求书

1.一种高铁电能质量监测系统，其特征是，包括监测单元、数据预处理单元、归一化单元、聚类单元、离群点检测单元、电能质量数据库；

监测单元通过在线的电能质量监测仪获取高铁牵引站的电能质量数据；

数据预处理单元依据有车运行时的电能质量数据以及高铁在供电臂的运行时间，筛选出供电臂上仅有一辆车运行的电能质量数据，并对电能质量数据进行缺失补全处理和异常检测处理；

归一化单元针对预处理后的电能质量数据，计算出一辆高铁的运行时间和电能质量指标的统计值，将高铁在供电臂的运行时间和电能质量指标的统计值作为样本电能质量数据，并进行归一化处理；

聚类单元对进行归一化处理后的样本电能质量数据进行聚类，以获取不同车型的电能质量数据分类；

离群点检测单元对聚类处理后的电能质量数据进行离群点检测，得到离群点集并发送到电能质量数据库中进行存储。

2.根据权利要求1所述的一种高铁电能质量监测系统，其特征是，所述高铁牵引站的电能质量数据包括电压偏差、电流、负序电流、频率偏差、有功功率、无功功率、电量、谐波、间谐波、相角、电压波动与闪变、三相不平衡度、电压暂升、电压暂降和电压短时中断。

3.根据权利要求1所述的一种高铁电能质量监测系统，其特征是，所述仅有一辆车运行的电能质量数据包括有功功率、负序电流和相角。

4.根据权利要求1所述的一种高铁电能质量监测系统，其特征是，所述筛选出供电臂上仅有一辆车运行时的电能质量数据，包括：

(1)当有车运行时的电能质量数据同时大于预设阀值时，则视为供电臂有车的时刻，将供电臂有车的时刻由前到后进行排序得到有车时段的时间序列；

(2)根据有车时间序列，计算出各连续有车时段的时间长度；

(3)判断各连续有车时段的时间长度与最短通行时间的大小，对连续有车时段进行划分；

(4)判断各连续有车时段的时间长度与最长通行时间的大小，将连续有车时段划分为多辆车运行的有车时段和仅有一辆车运行的有车时段，进而得出供电臂上仅有一辆车运行时的电能质量数据。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高铁电能质量监测系统，其特征是，所述对电能质量数据进行缺失补全处理，具体为：

对电能质量数据依采集时间顺序进行检测，将电能质量数据a_c与其前一电能质量数据a_c-1进行比较，计算电能质量数据a_c是否满足电能质量数据合并条件，若电能质量数据a_c满足电能质量数据合并条件，则将电能质量数据a_c剔除，继续对下一个电能质量数据进行检测。

其中，电能质量数据合并条件为：

式中，σ为设定的变化率阈值。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种高铁电能质量监测系统，其特征是，所述对聚类处理后的电能质量数据进行离群点检测，具体包括：

(1)对同一个簇的电能质量数据按照从小到大的顺序进行排序，获取其中的中位数a_med；

(2)若电能质量数据a_i满足离群条件，则将该电能质量数据a_i视为离群点，归入离群点集；

其中，所述的离群条件为：

式中，a_T1为区间[a₁,a_med]的中位数，a_T2为区间[a_med,a_n]的中位数，a_i∈{a₁,a₂,…,a_n}，n为a_i所在簇的电能质量数据数量，为电能质量数据a_i到其簇的聚类中心的距离，S_T为设定的距离阈值；

为设定的判断取值函数，当时，当时，