[发明专利]一种高铁电能质量数据处理系统

说明书

本发明提供了一种高铁电能质量数据处理系统，包括数据采集单元、数据预处理单元、归一化单元、聚类单元、异常点检测单元、电能质量数据库；其中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预处理；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；异常点检测单元对聚类处理后的电能质量数据进行异常点检测，得到异常点集并发送到电能质量数据库中进行存储。

技术领域

本发明涉及电能质量监测技术领域，具体涉及一种高铁电能质量数据处理系统。

背景技术

电气化高速铁路机车属于非线性和冲击性负荷，其给电网主要带来负序和谐波等电能质量影响；同时不同车型的机车运行时引起电网的电能质量特性不同，特别是谐波特性。这些不仅对电网中其它设备造成不利影响，而且对自身运行的稳定性和可靠性构成威胁。电气化铁道的电力机车为波动性很大的大功率单相整流负荷，而且由于列车在运行过程中的加速、惰行、制动的各种状态，以及线路坡度、弯道半径、气象条件、司机操作等因素以及供电臂上列车数量的变化，牵引负荷随机波动。因此，在进行电能计量的分析时，必须充分考虑到电力机车的负荷特性。采用不同的交-直电力机车，其产生的谐波含量不同。为了进一步研究某车型投运后的电能质量特性，评估其给电网带来的影响，有必要提出一种具有电能质量数据分析处理功能的高铁电能质量数据处理系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高铁电能质量数据处理系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种高铁电能质量数据处理系统，包括数据采集单元、数据预处理单元、归一化单元、聚类单元、异常点检测单元、电能质量数据库；

数据采集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预处理；

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；

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

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

本发明的有益效果为：实现了对采集的电能质量数据的智能处理，为研究某类型高铁运行过程中给电网带来的电能质量问题提供了基础。