技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及負(fù)荷聚類、負(fù)荷建模、電網(wǎng)規(guī)劃等領(lǐng)域，特別是涉及一種考慮構(gòu)成的變電站負(fù)荷兩層聚類方法。

背景技術(shù)

變電站負(fù)荷特性分類能有效解決負(fù)荷特性的時(shí)變性及區(qū)域分散性問題，是負(fù)荷建模中的一項(xiàng)重要工作。精確化的負(fù)荷特性分類能提煉負(fù)荷的共性特征，反映電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，這對指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃、實(shí)時(shí)調(diào)度等同樣具有重要意義。為進(jìn)一步提高變電站負(fù)荷聚類的準(zhǔn)確性、可靠性，本文提出了考慮構(gòu)成的變電站雙層聚類模型。以及相應(yīng)的變電站雙層聚類方法，該方法能有效克服現(xiàn)有方法的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有負(fù)荷聚類方法的不足，提出的一種考慮構(gòu)成的變電站負(fù)荷兩層聚類方法，該方法考慮構(gòu)成的變電站雙層聚類通過由用戶聚類結(jié)果進(jìn)行構(gòu)成分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行考慮變電站構(gòu)成及其綜合負(fù)荷特性的聚類，能更細(xì)致的考慮到用戶的用電特性差異給上層變電站聚類造成的影響，彌補(bǔ)現(xiàn)有方法忽略用戶負(fù)荷特性的不足，結(jié)果更為準(zhǔn)確、可靠。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種考慮構(gòu)成的變電站負(fù)荷兩層聚類方法,具體包括如下步驟：

(1)配電網(wǎng)中的變電站與其下層用戶連接方式視為一種雙層結(jié)構(gòu)并建立相應(yīng)的下層用戶數(shù)據(jù)集與上層變電站用戶集；

(2)根據(jù)步驟(1)建立的數(shù)據(jù)集,建立下層用戶負(fù)荷聚類模型對眾多的下層用戶負(fù)荷進(jìn)行聚類，以下層眾多用戶的實(shí)際負(fù)荷特性聚類結(jié)果計(jì)算變電站構(gòu)成比例。并以此為基礎(chǔ)建立上層變電站聚類模型。最終形成考慮構(gòu)成的變電站雙層聚類模型。

(3)對步驟(2)中建立的模型利用考慮權(quán)重的改進(jìn)Kmeans算法進(jìn)行求解，并確定聚類結(jié)果。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)具體為：

配電網(wǎng)中的變電站與其下層用戶連接方式可視為一種雙層結(jié)構(gòu)，如附圖1所示。設(shè)變電站有S個(gè)，其中，第i個(gè)變電站下層用戶數(shù)為u_i，用戶總計(jì)為U個(gè)。由用電信息采集系統(tǒng)可得各用戶的日負(fù)荷數(shù)據(jù)，記第i個(gè)變電站下層第j個(gè)用戶的有功量測數(shù)據(jù)為：其中d＝1,…,D，D為日負(fù)荷曲線采樣點(diǎn)數(shù)，當(dāng)實(shí)際采樣頻率為15min或30min或1h，對應(yīng)D分別為96，48，24。

變電站的有功數(shù)據(jù)一方面可直接從相關(guān)單位獲得，另一方面可依據(jù)用戶——線路——變電站的匹配關(guān)系計(jì)算得到，正常情況下二者相差不大，本文通過計(jì)算得到變電站有功數(shù)據(jù)，對于第i個(gè)變電站，設(shè)該變電站中的用戶個(gè)數(shù)為n_i,，其日負(fù)荷數(shù)據(jù)為：

進(jìn)一步的，所述步驟(2)具體為：

根據(jù)步驟(1)針對變電站——用戶雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)建出變電站的雙層聚類模型，如附圖2所示，具體如下：

(2.1)下層用戶負(fù)荷聚類模型

為克服按行業(yè)性質(zhì)劃分的不足，同時(shí)作為對各變電站進(jìn)行構(gòu)成分析的基礎(chǔ)，先對眾多的下層用戶負(fù)荷進(jìn)行聚類，用戶聚類模型采用歐式距離作為用戶負(fù)荷的特征向量相似性評價(jià)指標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)為平方準(zhǔn)則誤差函數(shù)：

式中，c_low為下層用戶的類數(shù)，表示第n₁個(gè)用戶的負(fù)荷特征向量x_n1到第m₁類的類中心的歐氏距離，u_m1n1為二進(jìn)制變量，等于1表示第n₁個(gè)用戶屬于第m₁類，等于0則表示不屬于該類。為保證各用戶能且只能劃分到某一類中，u_m1n1需滿足：

同時(shí)為保證c₁類均不為空集，還需滿足：

(2.2)基于下層用戶負(fù)荷聚類的變電站構(gòu)成分析

以下層眾多用戶的實(shí)際負(fù)荷特性聚類結(jié)果計(jì)算變電站構(gòu)成比例。變電站負(fù)荷的構(gòu)成與其下層用戶的用電習(xí)慣、氣候條件、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等情況相關(guān)，這些因素導(dǎo)致變電站的構(gòu)成存在著時(shí)變性。為此提出如下步驟進(jìn)行變電站構(gòu)成分析：

(2.1.1)計(jì)算變電站下層各類別用戶的有功負(fù)荷之和占變電站有功負(fù)荷的比重，以此為特定時(shí)刻的構(gòu)成成分向量。設(shè)用戶層被分為c_low類，記作則對于第i個(gè)變電站在時(shí)間點(diǎn)d的構(gòu)成向量計(jì)算如下：

其中，表示第l維的構(gòu)成比例，l＝1,2,…c₁，且

式中p(i,k)[d]、Pi[d]表示用戶負(fù)荷與變電站負(fù)荷數(shù)據(jù)的d點(diǎn)。

(2.1.2)求解各時(shí)刻的構(gòu)成向量的平均值，將其作為變電站的構(gòu)成向量。設(shè)構(gòu)成向量為Ri，則