模糊集理論及其電力行業(yè)應(yīng)用

前言

　　電力是人類社會(huì)活動(dòng)中應(yīng)用范圍最廣、對人們生活質(zhì)量影響最大的能源。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，高度的社會(huì)信息化和生產(chǎn)自動(dòng)化都在不斷加深人們對電力的依賴性，這也促使電力行業(yè)加大對電力系統(tǒng)可靠性的管理力度，力求為用戶提供更加充裕、持續(xù)、安全可靠的電力供應(yīng)。　　電力系統(tǒng)中，人們對于實(shí)際現(xiàn)象、信息甚至數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)往往是不精確的、模糊的。用確定性數(shù)據(jù)進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算和分析，只能給出特定數(shù)據(jù)下的代表性情況，而無法得到一般性的結(jié)論。　　對于電力系統(tǒng)而言，隨著處理過程的進(jìn)行，如果其不確定性程度減少了，實(shí)際上就是過濾掉了其中的一部分不確定性知識(shí)，這種情況下，丟失了部分信息，但是有助于對目標(biāo)問題有更明確的認(rèn)識(shí)；反之，為了達(dá)到高的適應(yīng)性能力，往往需要在系統(tǒng)中保留原本的不確定性信息，也就是通過降低系統(tǒng)的確定性來提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。總之，無論是希望保留系統(tǒng)的不確定性，還是希望降低系統(tǒng)的不確定性，都需要對系統(tǒng)的不確定性程度進(jìn)行度量?！　∧：碚撟鳛椴淮_定信息處理中的重要方法，在很多領(lǐng)域都起到了重要的作用，在電力領(lǐng)域也不例外。但遺憾的是，由于模糊集理論需要應(yīng)用者具有較艱深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從而嚴(yán)重影響了其在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用?！　”緯轻槍@一狀況，將模糊集原理與實(shí)際的電力系統(tǒng)工程應(yīng)用相結(jié)合，力求理論研究來源于工程難題，然后以工程實(shí)際說明理論價(jià)值。近10年來，本書作者張鐵巖教授、孫秋野博士和課題組合作者們在模糊集基礎(chǔ)理論以及電力系統(tǒng)應(yīng)用方面進(jìn)行了一系列深入的研究，并取得了良好的研究成果。這些成果分別發(fā)表在中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)、自動(dòng)化學(xué)報(bào)、系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)、中國工程科學(xué)等權(quán)威刊物上，并申請了多項(xiàng)國家發(fā)明專利。本書涵蓋了作者近10年的研究成果，將模糊集理論與電力系統(tǒng)工程應(yīng)用進(jìn)行了較好的結(jié)合，并在電力電纜絕緣監(jiān)測、電力負(fù)荷建模、輸配電網(wǎng)潮流計(jì)算等電力系統(tǒng)的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域中提供了工程實(shí)例，是將模糊集與電力系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的一本好書。

內(nèi)容概要

　　《模糊集理論及其電力行業(yè)應(yīng)用》在介紹模糊集的基本原理的基礎(chǔ)上，立足于電力工程實(shí)際應(yīng)用，重點(diǎn)對當(dāng)前比較流行的經(jīng)典模糊集算法進(jìn)行較為詳盡的解讀。同時(shí)，根據(jù)工程應(yīng)用的實(shí)際特點(diǎn)及程序?qū)崿F(xiàn)中需要注意的問題提供取自于實(shí)際工程的典型案例進(jìn)行詳盡的解釋，力求使讀者通過閱讀《模糊集理論及其電力行業(yè)應(yīng)用》能夠獲得一條由模糊集原理到實(shí)際電力工業(yè)應(yīng)用的捷徑，而這正是當(dāng)前各類書籍所沒有涉足的領(lǐng)域?！　　赌：碚摷捌潆娏π袠I(yè)應(yīng)用》第1、2章系統(tǒng)介紹了模糊集的基本理論及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況；第3章重點(diǎn)討論了模糊集在電力電纜絕緣監(jiān)測中的應(yīng)用情況；第4章重點(diǎn)討論了模糊集在負(fù)荷建模中的應(yīng)用情況；第5章重點(diǎn)討論了模糊集在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用情況?！　　赌：碚摷捌潆娏π袠I(yè)應(yīng)用》力求清晰準(zhǔn)確，以其成功的工程項(xiàng)目為實(shí)例，旨在給讀者提供一個(gè)具體形象的該方法的應(yīng)用模型，等于架設(shè)起了一座溝通模糊集理論與工程應(yīng)用的橋梁?！赌：碚摷捌潆娏π袠I(yè)應(yīng)用》可以作為高等院校的高年級(jí)本科生和研究生教材或畢業(yè)設(shè)計(jì)及課題研究的輔助讀物，也可以作為工程技術(shù)人員的參考書。

作者簡介

　　張鐵巖，男，1962年11月3日生于沈陽，中共黨員，教授。1984年7月畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；1989年3月畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)電氣工程系，獲工學(xué)碩士學(xué)位；2006年獲東北大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)博士學(xué)位。1994年5月赴加拿大參加“中加CIDA項(xiàng)目高級(jí)教育管理人員培訓(xùn)班”學(xué)習(xí)；2000年10月-12月，通過教育部遴選，作為“中國高職高專校長培訓(xùn)團(tuán)”成員赴澳大利亞考察學(xué)習(xí)?！　≡鴼v任沈陽電力高等?？茖W(xué)校電工教研室主任、電氣運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室主任、電力系主任、電力新技術(shù)研究所所長、科研處長、教務(wù)處長、校長助理。1998年8月任副校長，2002年7月任校長，2003年8月任沈陽工程學(xué)院副院長，2004年8月任沈陽工程學(xué)院院長、黨委副書記。兼任全國高職高專校長聯(lián)席會(huì)副主席，教育部高職高專教育教學(xué)評估專家組成員，遼寧省高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)工作委員會(huì)副主任，遼寧省高等職業(yè)教育院校人才培養(yǎng)工作水平評估委員會(huì)主任，遼寧省電機(jī)工程協(xié)會(huì)常務(wù)理事。

書籍目錄

序前言第1章　模糊集理論概述1.1　模糊集的產(chǎn)生與發(fā)展1.2　模糊集合論1.2.1　模糊子集的定義及表示1.2.2　模糊子集的運(yùn)算1.2.3　模糊數(shù)學(xué)的研究內(nèi)容1.3　模糊邏輯與模糊推理1.3.1　模糊語言1.3.2　模糊命題與模糊邏輯1.3.3　模糊推理1.4　模糊集的典型應(yīng)用第2章　模糊集理論的基本方法2.1　集合及其運(yùn)算2.1.1　集合的概念及定義2.1.2　集合的直積2.1.3　關(guān)系與映射2.1.4　集合的運(yùn)算性質(zhì)2.1.5　集合的表示法2.2　模糊集合論及其運(yùn)算規(guī)則2.2.1　模糊集合的定義2.2.2　模糊集合的表示法2.2.3　模糊集合的運(yùn)算2.3　模糊隸屬函數(shù)2.3.1　模糊隸屬函數(shù)的確定方法2.3.2　常用的模糊隸屬函數(shù)2.4　模糊矩陣與模糊關(guān)系2.4.1　模糊矩陣2.4.2　模糊關(guān)系2.5　模糊向量2.5.1　模糊向量的笛卡兒乘積2.5.2　模糊向量的內(nèi)積與外積2.6　模糊邏輯與模糊推理2.6.1　模糊邏輯2.6.2　模糊語言2.6.3　模糊推理第3章　模糊集在電力電纜絕緣監(jiān)測中的應(yīng)用3.1　 電力電纜絕緣老化機(jī)理分析3.1.1　電纜老化診斷3.1.2　電力電纜狀態(tài)評估方法綜述3.2　數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理3.2.1　電纜測試數(shù)據(jù)概述3.2.2　在線測量原理3.2.3　孤立點(diǎn)挖掘3.2.4　空缺數(shù)據(jù)的處理3.2.5　電纜數(shù)據(jù)處理算例3.3　在線時(shí)序模糊數(shù)據(jù)挖掘與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分解BP算法3.3.1　趨勢分析3.3.2　周期或季節(jié)性分析3.3.3　大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分解BP算法3.3.4　模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)3.3.5　電纜狀態(tài)預(yù)測算例3.4　關(guān)聯(lián)矩陣模糊挖掘算法與電纜絕緣狀態(tài)分析3.4.1　關(guān)聯(lián)分析3.4.2　關(guān)聯(lián)矩陣挖掘算法3.4.3　頻繁模式網(wǎng)絡(luò)算法3.4.4　電纜絕緣狀態(tài)分析3.4.5　電纜關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分析3.5　基于模糊決策樹技術(shù)的電纜絕緣狀態(tài)診斷與壽命評估3.5.1　連續(xù)值屬性決策樹3.5.2　模糊決策樹3.5.3　決策樹技術(shù)在電纜狀態(tài)評估中的應(yīng)用3.5.4　電纜壽命評估3.5.5　電纜狀態(tài)在線監(jiān)測第4章　模糊集在負(fù)荷建模中的應(yīng)用4.1　負(fù)荷建模的意義及發(fā)展過程4.1.1　電力系統(tǒng)負(fù)荷概述4.1.2　負(fù)荷建模的意義4.1.3　負(fù)荷建模的發(fā)展過程4.1.4　負(fù)荷建模的研究現(xiàn)狀4.1.5　負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)及辨識(shí)方法概述4.2　負(fù)荷建模的基礎(chǔ)研究4.2.1　機(jī)理式負(fù)荷模型概述4.2.2　輸入輸出式負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)4.2.3　常見辨識(shí)算法的研究4.3　云理論及其在負(fù)荷建模中的應(yīng)用4.3.1　云理論概述4.3.2　云的生成算法4.3.3　組合云發(fā)生器4.3.4　用云的仿真實(shí)例來進(jìn)一步理解云理論4.3.5　基于組合云發(fā)生器的負(fù)荷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生成方法4.4　基于T-S模糊模型的負(fù)荷建模方法4.4.1　T-s模糊模型概述4.4.2　T-s模糊模型的辨識(shí)算法4.4.3　基于T-s模糊模型的靜態(tài)負(fù)荷模型辨識(shí)4.4.4　基于T-S模糊模型的動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型辨識(shí)4.4.5　負(fù)荷建模實(shí)例4.5　基于模糊雙曲正切模型的負(fù)荷建模4.5.1　模糊雙曲正切模型概述4.5.2　基于遺傳算法的基本優(yōu)化過程4.5.3　模糊雙曲正切模型的建模過程4.5.4　模糊雙曲正切模型的仿真實(shí)例4.6　負(fù)荷模型對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響4.6.1　電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念4.6.2　電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題研究的意義及分析方法4.6.3　電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析4.6.4　電壓穩(wěn)定性問題研究第5章　模糊集在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用5.1　潮流計(jì)算方法概述5.1.1　確定性潮流計(jì)算方法概述5.1.2　配電網(wǎng)潮流計(jì)算特點(diǎn)5.1.3　不確定潮流計(jì)算方法概述5.2　潮流計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒?.2.1　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜喗?.2.2　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞乃惴ㄋ枷?.2.3　圖的遍歷5.2.4　配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒?.2.5　基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果的潮流計(jì)算方法5.3　輸配電系統(tǒng)確定性潮流計(jì)算方法5.3.1　環(huán)狀輸電網(wǎng)牛頓.拉夫遜潮流計(jì)算方法5.3.2　輻射狀配電網(wǎng)前推回代潮流計(jì)算方法5.3.3　配電網(wǎng)潮流計(jì)算收斂性分析5.3.4　輸電網(wǎng)潮流計(jì)算的收斂速度研究5.4　輸配電系統(tǒng)模糊潮流計(jì)算方法5.4.1　配電系統(tǒng)模糊潮流計(jì)算方法5.4.2　配電系統(tǒng)模糊潮流計(jì)算收斂判據(jù)研究5.4.3　基于T-s模糊模型的配電網(wǎng)潮流計(jì)算5.4.4　基于T-s模糊模型的潮流計(jì)算收斂性分析5.4.5　配電網(wǎng)潮流計(jì)算仿真分析5.4.6　基于模糊雙曲正切模型的潮流計(jì)算5.5　輸配電系統(tǒng)全局潮流計(jì)算方法5.5.1　同一母線上負(fù)荷建模特征系數(shù)的綜合5.5.2　傳輸元件的影響5.5.3　全局潮流數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法5.5.4　發(fā)輸配全局潮流計(jì)算收斂性分析5.5.5　輸配電網(wǎng)潮流計(jì)算仿真分析5.6　含分布式電源的潮流計(jì)算方法5.6.1　考慮DG并網(wǎng)的多種負(fù)荷分布下靜態(tài)模型的建立5.6.2　DG并網(wǎng)后對配電網(wǎng)電壓調(diào)整作用的研究參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 模糊集理論概述　　模糊數(shù)學(xué)是1965年由美國控制論專家扎德（L．A．Zadeh）首先提出來的，它是研究模糊領(lǐng)域中事物數(shù)學(xué)化的一門緣學(xué)科，現(xiàn)已成為數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支?！　?shù)學(xué)起源于對實(shí)際問題的描述，實(shí)踐是數(shù)學(xué)的源泉。而人類實(shí)踐的范圍是廣闊的，用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)可以把實(shí)踐中所遇到的現(xiàn)象大致分為確定現(xiàn)象、隨機(jī)現(xiàn)象和模糊現(xiàn)象三類。為解決和描述確定現(xiàn)象，逐步發(fā)展起來的數(shù)學(xué)工具有幾何、代數(shù)、數(shù)學(xué)分析、微分方程等，習(xí)慣上稱其為“經(jīng)典數(shù)學(xué)”；為解決和描述隨機(jī)現(xiàn)象，逐漸發(fā)展起來的數(shù)學(xué)工具有概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，習(xí)慣上稱其為“統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)”。而人們在實(shí)踐中往往會(huì)發(fā)現(xiàn)有一條不相容原理：當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性增加時(shí)，人們使它精解化的能力將減小，在達(dá)到一定閾值以上時(shí)，復(fù)雜性與精確性互相排斥，與復(fù)雜性緊緊相伴的就是模糊性。而模糊數(shù)學(xué)就是研究和處理模糊現(xiàn)象的一種新的數(shù)學(xué)方法。　　“數(shù)學(xué)”與“模糊”本來是互相對立的詞，扎德把兩者統(tǒng)一在一起，既不是讓數(shù)學(xué)變成模模糊糊的東西，也不是讓數(shù)學(xué)放棄它的嚴(yán)密性去遷就模糊性，而是要讓數(shù)學(xué)進(jìn)入模糊現(xiàn)象這個(gè)禁區(qū)。但是，也不能把“模糊”一詞看成純粹消極的貶義詞，過分的精確反倒模糊，適當(dāng)?shù)哪：吹咕_，模糊的手段常常可以達(dá)到精確的目的。模糊數(shù)學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)，就是要使數(shù)學(xué)回過頭來吸取人腦識(shí)別和判決的模糊特點(diǎn)，使之運(yùn)用于計(jì)算機(jī)，使部分自然語言能夠作為算法語言直接進(jìn)入程序，使人能以簡易的程序調(diào)動(dòng)機(jī)器完成更復(fù)雜的任務(wù)，從而大大提高機(jī)器的活性，形成一種新的更加靈活而簡捷的處理手段與方法。　　概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)生，把數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍從必然現(xiàn)象領(lǐng)域擴(kuò)大到偶然現(xiàn)象領(lǐng)域，彌補(bǔ)了經(jīng)典數(shù)學(xué)的不足。模糊數(shù)學(xué)的產(chǎn)生，把數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍從精確現(xiàn)象領(lǐng)域擴(kuò)大到模糊現(xiàn)象領(lǐng)域，彌補(bǔ)了經(jīng)典數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)教學(xué)的不足。

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