[发明专利]一种基于支持向量机的电力设备冲击负荷模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于支持向量机的电力设备冲击负荷模拟方法，涉及电力设备冲击性负荷模拟领域。大功率电力设备启用时产生的功率峰值变化是正常运行时几倍甚至几十倍，产生冲击性负荷，从而对电网的运行状态产生很大影响，引起电力系统频率的连续震荡，导致电网电压波动，影响电能质量安全。本方法对实测数据进行归一化处理并分成k份进行交叉训练，再将训练数据导入到模型，引入遗传算法和粒子群算法来自适应寻找SVR模型初始化参数，最后使用Lagrange乘子对偶方法求解“支持向量”，使用核方法完成非线性数据的拟合回归，通过交叉验证获取精确回归结果，最后只需要输入参数到系统对冲击性电力负荷进行模拟。可有效实现精确的电力设备冲击性负荷的模拟。

技术领域

本发明涉及电力设备冲击性负荷模拟领域，尤其涉及一种基于支持向量机的电力设备冲击负荷模拟方法。

背景技术

目前，随着经济的发展，越来越多的大功率如医用CT机、高铁变电牵引机等设备投入到电网中使用，此类设备启用时产生的功率峰值变化是正常运行时几倍甚至几十倍，即产生冲击性负荷，从而对电网的运行状态产生很大影响，引起电力系统频率的连续震荡，导致电网电压波动，影响电能质量安全。

模拟此类功率冲击并针对其特性建模分析，不仅有助于电能表精准计量，减少电力公司损失和用电纠纷，而且通过对发生功率冲击时的系统稳定性仿真研究，可以为电网规划设计和控制策略的制定提供依据。

现有电力设备冲击负荷模拟大多采用机理建模方式，即根据用电设备物理特性建模，其模型形式如下：

式中T_p、T_q为有功和无功需求旳时间常数；α、β为稳态有功和无功指数；P_r、Q_r为负荷有功需求和无功需求。R、X分别为稳态电阻和电抗。采用该方法模拟不仅需求的数据类型和数量较多、需辨识的模型参数复杂，而且所建得的模型仅适合稳态的情况，对迅速多变的电力设备冲击性负荷拟合精度较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于支持向量机的电力设备冲击负荷模拟方法，以提升大功率电力设备冲击性负荷模拟精度和降低模拟的复杂性为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种基于支持向量机的电力设备冲击负荷模拟方法，包括以下步骤：

1)采集大功率电力设备的电压、电流录波数据，并处理成功率数据；

2)初始化支持向量机回归SVR模型，设置所需的核函数类型及参数Gamma，惩罚因子C的初值；

3)将实测录波数据归一化，输入到SVR模型训练，使用遗传算法和粒子群算法对模型初始化参数Gamma、C进行寻优调整，生成新的初始化值；

4)使用K-Fold交叉验证方法进行模型训练，导入新的初始化参数，通过Lagrange乘子对偶方法求解有效“支持向量”，确定当前支持向量集；

5)使用均方误差函数进行目标函数损失求解；

6)判断目标函数损失是否满足精度阈值，如果满足精度阈值则进行下一步，不满足返回步骤4)；

7)使用交叉验证方法的测试组数据进行迭代测试并调整支持向量，确定并保存当前模型参数集合；

8)采集并输入需要模拟的大功率电力设备的实测数据电压U、频率f、时间t等变量，得到有功功率P和无功功率Q的拟合结果，实现大功率电力设备冲击性负荷的精确模拟。