基本信息
- 项目名称：
- 改进自适应隶属度函数及其在电能质量综合评价
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 摘要：基于电能质量综合评价的需求，本文提出了一种改进的自适应隶属度函数来处理电能质量的综合评价问题。通过对各种常用隶属度函数的特点及其适用范围进行深入分析，选取合适的隶属函数算法，并通过均方差法以自适应的加权组合方式赋权组合函数，从而构造一个新的隶属度函数，提高了计算隶属度函数的稳定性和精确性。最后通过算例证明了本文所构造函数的合理性。
- 详细介绍：
- 随着电能质量问题的日益突出，电能质量评价越来越受到关注。目前，国内外的电能质量评估主要是利用模糊综合评估方法[1-4]。模糊方法运用于电能质量评价的关键之一在于隶属度函数的选择和设计，在具体应用中存在函数类型难以选择、参数较难确定等问题，甚至有时同样的数据采用不同的隶属度函数会得到相差较大的结果，哪种隶属度函数更适合某实际算例，这成为了实际应用中非常突出的问题。 本文首次提出自适应隶属度函数算法，通过采用均方差法来赋权组合经研究分析后挑选出的四种常用隶属度函数的思路，构造出新的组合隶属度函数。新的组合函数需要突出与多评价结论全体一致性较高的那部分隶属度函数的作用，同时兼顾一致性程度较低的另一部分函数所承载的评价信息，即仅弱化其作用，而不完全剔除该方法，从而既对评价结论相对一致的多评价结果进行了优化组合，又充分利用了所有的评价方法信息，达到了较好的评价结果。为此，通过具体的电能质量评价算例，确实证明了新构造函数的评价结果较好地实现了隶属度计算的稳定性和精确性。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 通过对隶属函数的自适应组合赋权构建新型隶属度函数实现对区域电能质量达到更为稳定、准确的综合评价。首先对各种常用隶属度函数的特点及其适用范围进行深入分析之；再挑选出其中典型的6种；然后通过均方差法赋权组合这六种隶属度函数来构造一个新的隶属度函数，提高了隶属度函数计算的稳定性和精确性；最后通过算例证明本算法。
科学性、先进性及独特之处
- 创新点：（1）以模糊理论为载体的综合评价方法在电能质量综合评价里得到了最为广泛的应用，本文选定了几种最为常见的隶属度函数方法，运用均方差法，对其进行组合构建新函数；（2）新的组合函数突出与多评价结论全体一致性较高的那部分隶属度函数的作用，同时兼顾一致性程度较低的另一部分函数所承载的评价信息，也即仅弱化其作用而不剔除其方法，经过实例验证，证明该方法达到优化组合的较好效果。
应用价值和现实意义
- 智能电网是时代的主流，电能质量问题及其评价方法得到了越来越多的关注与研究。本文设计的改进型自适应隶属度函数算法可以实现区域电能质量的较为客观准确的评价，得到电能质量评价对象在的实际电能质量状况，方便对电能做出相应的改善与及时决策。
学术论文摘要
- 摘要：基于电能质量综合评价的需求，本文提出了一种改进的自适应隶属度函数来处理电能质量的综合评价问题。通过对各种常用隶属度函数的特点及其适用范围进行深入分析，选取合适的隶属函数算法，并通过均方差法以自适应的加权组合方式赋权组合函数，从而构造一个新的隶属度函数，提高了计算隶属度函数的稳定性和精确性。最后通过算例证明了本文所构造函数的合理性。
获奖情况
- 本作品英文版在2011APPEEC国际会议论文上发表，已获IE检索。
鉴定结果
- 本算法改进传统隶属度函数的缺陷，能在保持评价结果精确性的前提下，同时实现评价过程的稳定性。利用均方差法确定权重，保留了常用隶属度函数的特点，且能综合地发挥各隶属度函数算法的特点，实用性好。
参考文献
- [1] 贾清泉，宋家骅等，电能质量及其模糊方法评价，电网技术，第24卷第6期2000年6月 [2] 唐会智，彭建春，基于模糊理论的电能质量综合量化指标研究，电网技术，第27卷第12期2003年12月 [3] 谭家茂，黄少先，基于模糊理论的电能质量综合评价方法研究，继电器，第34卷第3期2006年2月1日 [4] 赵霞，赵成勇等，基于可变权重的电能质量模糊综合评价，电网技术，第29卷第6期2005年3月 [5] 张振良. 应用模糊数学[M ]. 重庆: 重庆大学出版社， 1991. [6] Hobbs B F,Metzler C B,PANG Jong-shi “Strategic Gaming Analysis for Electric Power Systems:an MPEC pproach[J]”.IEEE Trans on Power Systems,2000,15(2):638-645. [7] 陈 铭, 李红燕, 王铁宁 模糊综合评判中非线性隶属函数的确定 数学的实践与认识 第36卷第9期 2006年9月 [8] 袁 力,姜 琴，隶属函数确定方法探讨 郧阳师范高等专科学校学报 第29卷第6期，2009年12月 [9] 王石青,邱 林,王志良,韩晓军 确定隶属函数的统计分析法 华北水利水电学院学报 第23卷第1期 2002年3月 [10] 王睿，方洁等，基于熵权和AHP 的电能质量模糊综合评估，电测与仪表，2007年第11期 [11] Farghal S.A, Kandil M.S, Elmitwally “A.Quantifying electric power via fuzzy modeling and analytic hierarchy processing.” IEEE Proceedings-Generation, Trasmission and Distribution,2002,149(1):44-49 [12] 李连结，姚建刚等，组合赋权法在电能质量模糊综合评价中的应用，电力自动化，第31卷第4期2007年2月25日 [13] 郭亚军. 综合评价理论、方法及应用[M ]. 北京:科学出版社， 2007.
同类课题研究水平概述
- 当前，国内的电能质量评估方法主要是利用模糊综合评估方法（可参考文献1-4），模糊理论用于电能质量评价的关键之一在于隶属度函数的设计。目前来说，比较常用的有矩形分布、尖 分布、正态分布、梯形分布、岭形分布等隶属度函数模型，同时，也存在有一些由实际问题衍生的隶属度函数模型，比如曲边梯形隶属度函数模型（可参考文献5-9）。但无论哪一种，它们都具有其自身相应的特点。一般来说，隶属度函数的主要问题在于具体应用中函数难以选择、函数里头的参数较难确定等，甚至有时同样的数据采用不同的隶属度函数会得到相差较大的结果，哪种隶属度函数更适合某实际算例，这成为了实际应用中非常突出的问题。结合电能质量综合评价问题的特点，以上除了梯形隶属度函数及矩形隶属度函数不适用之外，其他隶属度函数基本可行，它们之间的区别在于隶属值变化的快慢，不同的函数模型在参数选择上面，存在较大的差别，其中，岭形函数的变化是按三角函数变化规律，曲边梯形隶属度函数的曲边变化规律与数据的分布区间有很大关联，这些特点表明了其与其它隶属函数较大的差异。然而，有的文献与资料并没有仔细区分这些不同方法的应用特点与适用对象，随意地应用，导致评价结果往往存在不切实际的缺陷。 考虑到各种方法各有其特点，电能质量综合评价的研究人员提出了组合赋权的思想，并取得了相应的成果。常规的电能质量综合评价方法绝大多是在按隶属度分析后运用相关评价方法得出结论的，组合赋权的思想，其运用对象常指的是指标的权重性问题。本文与这些相关文献不同，不在指标权重上做客观以及主观上的过多分析探讨，也不在综合评价方法上采取硬性或是软性的组合，而是首次在隶属度函数问题上做改进，提出自适应电能质量综合评价算法，通过组合赋权构造隶属度函数问题，从源头上把数据的隶属问题完善好，再按常规的电能质量综合评价原则及方法，进行相应的电能质量评价。于此，本文选择了尖 分布、正态分布、柯西分布、岭形分布以及曲边梯形分布这5种基本适用于电能质量评价的方法进行赋权组合，构造具有自适应特点的新型隶属度函数，对电能质量进行评价。经验证结果表明，这样的处理方式，达到了较为理想的效果。
