一种基于聚类算法的典型台区分类方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于聚类算法的典型台区分类方法及系统，涉及一种台区线损分类技术。本发明专利技术通过均方根电流与最大电流的等效关系进行线损计算，以线路中流过的最大电流产生的电能损耗与实际负荷产生的电能损耗进行对比，并通过馈线聚类方法实现对台区馈线路径的聚类分析，再通过等值电阻法将结构复杂台区配电线路，经过层层电阻等值，等效成结构简单的计算模型；根据计算模型得出平均负载率；通过负载率特征序列聚类找出最佳聚类数；再通过自组织映射完成对输入向量的分类；为聚类算法的典型台区分类提供线损信息，根据线损信息进行台区线损分类。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚类算法的典型台区分类方法及系统
本专利技术涉及一种台区线损分类技术，尤其是一种基于聚类算法的典型台区分类方法及系统。
技术介绍
随着电力经济学的发展和电力市场的推行，电价改革是必然趋势，建立完善的分时或分类电价体系，有助于进行电力资源优化配置，要合理分摊电能成本，除了要考虑电力用户的负荷率可靠性要求电压等级外，其分时用电特性也是重要因素，需要对不同用户的负荷曲线类型进行研究，同时，在自由化电力市场中，终端用户作为市场的成员，有权选择不同的供电商，供电商需要充分理解电力消费者的用电特点和习惯，进行市场细分，制定相应的营销规则。现有的台区电力的分布无法对电力用户的日负荷曲线进行线损分析，从而造成线损与实际的载荷不匹配的现象，形成台区路径分布局部出现过载与空载的现象，无法形成合理电价机制和电力公司细化营销策略，无法制定负荷需求管理措施，进而无法根据负载的变化实现台区负荷的分类。
技术实现思路
本专利技术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，提供一种基于聚类算法的典型台区分类方法，以实现台区的准确分类目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。一种基于聚类算法的典型台区分类方法，包括步骤：1)获取配电网信息，通过聚类馈线分析复杂路径的线损，根据等效电阻法计算各基态馈线的线路损耗；2)计算路径线损载荷电流值；利用均方根电流与最大电流的等效关系进行计算，以线路中流过的最大电流产生的电能损耗与实际负荷产生的电能损耗进行对比，得到路径线损载荷电流值；3)计算线损路径的平均负载信息；通过均方根电流与最大电流的等效关系计算得到的线损结果，以线路中流过的最大电流产生的电能损耗与实际负荷产生的电能损耗的对比结果，并通过馈线聚类方法实现对台区馈线路径的聚类分析结果，再通过等值电阻法将结构复杂台区配电线路，经过层层电阻等值，等效成结构简单的计算模型；根据计算模型得出平均负载率；4)通过负载率特征序列聚类找出最佳聚类数；5)通过自组织映射完成对输入向量聚类数的分类；为聚类算法的典型台区分类提供线损信息，并根据线损信息进行台区线损分类。作为优选技术手段：在步骤1)计算各基态馈线的线路损耗时，包括步骤：101)计算各基态馈线的配电网中变压器的损耗，利用均方根负荷计算方法计算变压器的损耗，其表达方式如下：Pt＝T(PO+Pt)*K2*λ2式中，Pt表示总损耗电量；PO表示变压器空载损耗；Pt表示变压器负载损耗；λ表示负载率；K表示均方根电流系数；T表示变压器的运行时间；102)计算各类馈线线损率基值，各类馈线线损率基值为各类馈线中基态馈线的线损率数值，进而根据线损率基值得出如下方式：LOSSi＝QI/LOOSI+LOOST式中，LOSSi表示第i类馈线的线损率基值；LOOSI表示线路损耗；QI表示供电量；LOOST表示变压器损耗。作为优选技术手段：在步骤2计算路径线损载荷电流值时，路径线损电量计算公式为：ΔA＝3I2maxfRT式中，ΔA表示线损的电量；I2max表示载荷电流的最大值；f表示损失因数；R表示台区线路阻值；T表示线损期间内小时数；所述损失因数的取值根据平均负载率和最小负载率确定，按直线的变化和二阶梯的持续负荷曲线计算f值，计算方式如下：式中，α表示最小负载率；fAVG表示平均负载率。作为优选技术手段：在步骤3)中，线损路径的平均负载计算公式为：式中，fS表示平均负载率；Pi表示第i个采集点总有功功率；Qi表示第i个采集电总无功功率；Sn表示台区变压器的额定容量，从而获取台区变压器的参数。作为优选技术手段：在步骤4)中通过负载特征序列聚类找出最佳聚类数，其计算方式如下：其中：式中，K表示簇类数；IDBI表示聚类指标；d(Xi+Xj)表示簇类i中内部数据Xi到簇质心的平均距离，代表簇类i中各样本的分散程度以及j中内部数据Xj到簇质心的平均距离，代表簇类j中各样本的分散程度；d(Ci，Cj)表示簇类i与簇类j质心的距离，得出聚类的计算效果。作为优选技术手段：在步骤5)中，根据最佳聚类数进行输入向量模式的分类，其包括以步步骤：501)对输出层每个节点权重赋初值，定义训练结束条件；502)从输入样本中随机选取输入向量，求节点权重与输入向量距离最小的连续权重向量，表达方式如下：‖XZ-Wg‖＝min‖XZ-Wj‖式中，XZ表示输入向量；Wg表示权重向量；Wj表示节点权重；503)定义g表示获胜单元，Ng(T)表示获胜单元的邻近区域，对于领近区域内的单元，按照如下方式调整权重使其向XZ靠拢：Wj(T+1)＝Wj(T)+(αT)hgj(T)XZ(T)-Wj(T)式中，(αT)表示T时刻的学习率；hgj(T)表示g的领域函数；504)提取新的样本采集数据，进行上述的训练；505)收缩领近半径，减少学习率，进一步重复步骤502)至步骤504)、再两次训练的权值误差小于允许值或达到预定义的训练长度，则结束训练，输出聚类结果，完成对输入向量模式的准确分类。作为优选技术手段：对比输出聚类结果，引入相对量化误差Qe和拓扑误差Te进一步获取聚类的质量，表示方式如下：式中，N表示输入样本个数；Wg表示权重向量；Qe表示输入样本于与各自获胜单元间的平均相对距离；Te表示输入样本中第1个获胜单元与第2个获胜单元领近的比例。一种基于聚类算法的典型台区分类方法的典型台区分类系统，包括：线损计算模块，用于通过聚类馈线分析复杂路径；载流对比模块，与载流对比模块相连，用于计算路径线损载荷电流值；台区总量负载模块，与线损计算模块相连，用于计算线损路径平均负载信息；聚类特征提取模块，与台区总量负载模块相连，用于分析平均负载信息获得最佳聚类数；台区分类模块，与聚类特征提取模块相连，用于通过自组织映射完成对输入向量聚类数。有益效果：本专利技术设计一种基于聚类算法的典型台区分类方法及系统，利用自组织映射网络可以实现负荷曲线聚类可视化，帮助电力销售公司理解用户的用电习惯，将市场细分，以制定合适的定价策略和负荷管理措施定义功率曲线、分时功率、功率频谱等不同的特征向量，分别作为输入样本进行自组织映射网络训练，再采用深度学习领域的SDAE网络对年负载率和日负载率无标签数据进行特征提取，实现高维负载率数据的降维去噪，再结合聚类算法对降维特征序列聚类分析，实现配电网台区负荷分类，进而能够有效提取负载率数据的抽象特征，并降低原始负载率数据聚类的复杂度，提高了聚类效率，分类出不同类型配电网台区，分析出不同台区的负荷特点，在台区分类过程中，为配电网台区变压器选型、调容策略的制定、损耗经济性分析、电网改造工作提供支持。附图说明图1是本专利技术的流程图。图2是本专利技术的输入向量分类流程图。...

【技术保护点】
1.一种基于聚类算法的典型台区分类方法，其特征在于包括步骤：/n1)获取配电网信息，通过聚类馈线分析复杂路径的线损，根据等效电阻法计算各基态馈线的线路损耗；/n2)计算路径线损载荷电流值；利用均方根电流与最大电流的等效关系进行计算，以线路中流过的最大电流产生的电能损耗与实际负荷产生的电能损耗进行对比，得到路径线损载荷电流值；/n3)计算线损路径的平均负载信息；通过均方根电流与最大电流的等效关系计算得到的线损结果，以线路中流过的最大电流产生的电能损耗与实际负荷产生的电能损耗的对比结果，并通过馈线聚类方法实现对台区馈线路径的聚类分析结果，再通过等值电阻法将结构复杂台区配电线路，经过层层电阻等值，等效成结构简单的计算模型；根据计算模型得出平均负载率；/n4)通过负载率特征序列聚类找出最佳聚类数；/n5)通过自组织映射完成对输入向量聚类数的分类；为聚类算法的典型台区分类提供线损信息，并根据线损信息进行台区线损分类。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚类算法的典型台区分类方法，其特征在于包括步骤：
1)获取配电网信息，通过聚类馈线分析复杂路径的线损，根据等效电阻法计算各基态馈线的线路损耗；
2)计算路径线损载荷电流值；利用均方根电流与最大电流的等效关系进行计算，以线路中流过的最大电流产生的电能损耗与实际负荷产生的电能损耗进行对比，得到路径线损载荷电流值；
3)计算线损路径的平均负载信息；通过均方根电流与最大电流的等效关系计算得到的线损结果，以线路中流过的最大电流产生的电能损耗与实际负荷产生的电能损耗的对比结果，并通过馈线聚类方法实现对台区馈线路径的聚类分析结果，再通过等值电阻法将结构复杂台区配电线路，经过层层电阻等值，等效成结构简单的计算模型；根据计算模型得出平均负载率；
4)通过负载率特征序列聚类找出最佳聚类数；
5)通过自组织映射完成对输入向量聚类数的分类；为聚类算法的典型台区分类提供线损信息，并根据线损信息进行台区线损分类。


2.根据权利要求1所述的一种基于聚类算法的典型台区分类方法，其特征在于：在步骤1)计算各基态馈线的线路损耗时，包括步骤：
101)计算各基态馈线的配电网中变压器的损耗，利用均方根负荷计算方法计算变压器的损耗，其表达方式如下：
Pt＝T(PO+Pt)*K2*λ2
式中，Pt表示总损耗电量；PO表示变压器空载损耗；Pt表示变压器负载损耗；λ表示负载率；K表示均方根电流系数；T表示变压器的运行时间；
102)计算各类馈线线损率基值，各类馈线线损率基值为各类馈线中基态馈线的线损率数值，进而根据线损率基值得出如下方式：
LOSSi＝QI/LOOSI+LOOST
式中，LOSSi表示第i类馈线的线损率基值；LOOSI表示线路损耗；QI表示供电量；LOOST表示变压器损耗。


3.根据权利要求2所述的一种基于聚类算法的典型台区分类方法，其特征在于：在步骤2计算路径线损载荷电流值时，路径线损电量计算公式为：
ΔA＝3I2maxfRT
式中，ΔA表示线损的电量；I2max表示载荷电流的最大值；f表示损失因数；R表示台区线路阻值；T表示线损期间内小时数；
所述损失因数的取值根据平均负载率和最小负载率确定，按直线的变化和二阶梯的持续负荷曲线计算f值，计算方式如下：



式中，α表示最小负载率；fAVG表示平均负载率。


4.根据权利要求3所述的一种基于聚类算法的典型台区分类方法，其特征在于：在步骤3)中，线损路径的平均负载计算公式为：



式中，fS表示平均负载率；Pi表示第i个采集点总有功功率；Qi表示第i个采集电总无功功率；Sn表示台区变压器的额定容量，从而获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟峰，张旭，但唐军，严华江，袁佳明，尉聪，叶方彬，林英鹤，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，河海大学，国网浙江省电力有限公司营销服务中心，国网浙江省电力有限公司衢州供电公司，国网浙江省电力有限公司金华供电公司，浙江华云信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33