一種基于模糊c均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法。該方法包括：確定基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論；研究負(fù)荷建模中的聚類問題之一：行業(yè)用戶的初選與精選；研究負(fù)荷建模中的聚類問題之二：變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合；研究確定基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類算法。具體步驟見摘要附圖。本發(fā)明解決了電力系統(tǒng)負(fù)荷建模中的負(fù)荷聚類問題，為負(fù)荷聚類提供了一種有效的方法。
【專利說明】一種基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法。

【背景技術(shù)】
[0002]負(fù)荷建模是進(jìn)行電力系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)，但負(fù)荷模型的研究卻由于其自身的隨機(jī)性、分散性、多樣性、非連續(xù)性所形成的困難，理論和模型研究一直處于相對(duì)滯后的狀態(tài)，通常采取理想化的模型即ZIP模型。這種粗糙的負(fù)荷模型使得仿真精度和可信度大大降低，在臨界情況下甚至?xí)贸鼋厝幌喾吹慕Y(jié)論。
[0003]基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論是一種更加實(shí)用的建模方法，其以典型用戶用電設(shè)備構(gòu)成情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，獲得行業(yè)用戶的行業(yè)綜合特性后，再根據(jù)變電站的行業(yè)組成及容量比例，獲取變電站綜合負(fù)荷模型。在建模過程中，會(huì)遇到負(fù)荷的聚類問題，例如行業(yè)用戶的初選與精選，變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合等，本發(fā)明就是為了解決負(fù)荷建模中的聚類問題。通過模糊數(shù)學(xué)的方法，定量的確定待分類典型用戶的親疏關(guān)系，從而客觀的分型聚類，這就是依據(jù)模糊C均值聚類的典型用戶精選；電力負(fù)荷模型參數(shù)實(shí)用化必須依賴于安裝于現(xiàn)場的負(fù)荷特性記錄儀的故障擾動(dòng)數(shù)據(jù)，通過對(duì)全網(wǎng)的主要變電站按其負(fù)荷構(gòu)成特性進(jìn)行分類和綜合，其聚類數(shù)即為安裝測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，與聚類中心負(fù)荷構(gòu)成特性最接近的變電站則是理想的安裝測點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法，用于解決負(fù)荷建模中的負(fù)荷聚類問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法，其特征是所述方法包括:
[0006]步驟1:確定基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論；
[0007]步驟2:在步驟I的基礎(chǔ)上，研究負(fù)荷建模中的聚類問題之一:行業(yè)用戶的初選與精選；
[0008]步驟3:在步驟I的基礎(chǔ)上，研究負(fù)荷建模中的聚類問題之二:變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合；
[0009]步驟4:在步驟2和步驟3的基礎(chǔ)上，確定基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類算法。
[0010]所述基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論，是以典型用戶用電設(shè)備構(gòu)成情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ):通過將綜合負(fù)荷按行業(yè)特性分類，不同母線供電范圍內(nèi)的相同行業(yè)用戶，其負(fù)荷構(gòu)成及負(fù)荷特性是相近的，所以負(fù)荷建模從行業(yè)的平均負(fù)荷特性建模展開，最后回歸到變電站的綜合負(fù)荷模型。該理論首先要求在全網(wǎng)范圍內(nèi)，對(duì)每一類行業(yè)用戶，選取若干較有代表性的用戶進(jìn)行調(diào)查，確定其用電設(shè)備構(gòu)成狀況及各類電器的容量比例；其次根據(jù)每類用電設(shè)備的平均特性，確定每一行業(yè)用戶的行業(yè)綜合特性；最后調(diào)查確定變電站的行業(yè)組成及其容量比例，得出所需的綜合負(fù)荷模型。
[0011]所述負(fù)荷建模中的聚類問題之一:行業(yè)用戶的初選與精選
[0012]基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論的基礎(chǔ)是典型用戶用電設(shè)備構(gòu)成情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，典型用戶的選取是該方法的基礎(chǔ)，如果典型用戶選擇不合理，將嚴(yán)重影響統(tǒng)計(jì)綜合負(fù)荷模型的準(zhǔn)確性和客觀性。
[0013]首先按照行業(yè)分類，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在每個(gè)行業(yè)中選取若干個(gè)能夠反映該行業(yè)生產(chǎn)特征的被調(diào)查用戶進(jìn)行調(diào)查，這是依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)的典型用戶初選；其次在初選被調(diào)查用戶調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)方法，把實(shí)際并不典型的用戶除去，然后進(jìn)行行業(yè)特性的綜合，這樣使得利用典型用戶所得的綜合行業(yè)用戶的負(fù)荷組成及比例更具有合理性。本文應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法，定量的確定待分類典型用戶的親疏關(guān)系，從而客觀的分型聚類，這就是依據(jù)模糊C均值聚類的典型用戶精選。
[0014]所述負(fù)荷建模中的聚類問題之二:變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合
[0015]電力負(fù)荷模型參數(shù)實(shí)用化必須依賴于安裝于現(xiàn)場的負(fù)荷特性記錄儀的故障擾動(dòng)數(shù)據(jù)，但對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)，應(yīng)該安裝多少個(gè)測量點(diǎn)和什么變電站安裝具有十分重要的意義，要解決這些問題必須對(duì)全網(wǎng)的主要變電站按其負(fù)荷構(gòu)成特性進(jìn)行分類和綜合，其聚類數(shù)即為安裝測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，與聚類中心負(fù)荷構(gòu)成特性最接近的變電站則是理想的安裝測點(diǎn)；
[0016]在負(fù)荷建模研究中，沒有必要也不可能對(duì)系統(tǒng)所有變電站都一一去建立模型，而是與典型變電站比較，通過數(shù)學(xué)方法，類推確定其它與之同構(gòu)的變電站的綜合負(fù)荷模型，其實(shí)質(zhì)是典型變電站負(fù)荷模型的內(nèi)插外推能力。負(fù)荷的內(nèi)插外推就是負(fù)荷模型的推廣能力，即對(duì)某一變電站綜合負(fù)荷建模后，其模型應(yīng)對(duì)相近組成的變電站都具有綜合描述能力，而與變電站容量的大小無關(guān)。所謂典型變電站是指包含所有主要的用電設(shè)備類型和主要用電行業(yè)且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響較大的變電站。
[0017]所述基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類算法
[0018]無論是行業(yè)用戶的初選與精選，還是變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合，都需要一種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行聚類分析，模糊C均值聚類是用隸屬度確定每個(gè)行業(yè)典型用戶(或變電站)的綜合負(fù)荷特性屬于某個(gè)聚類的程度的一種聚類算法。
[0019]模糊C均值聚類通過將η個(gè)行業(yè)典型用戶(或變電站)Xk (k= 1，2，3...，η)分為c個(gè)模糊類，并求取每類的聚類中心，使得類內(nèi)加權(quán)誤差平方和函數(shù)達(dá)到最小。它與硬c均值聚類的主要區(qū)別在于前者用模糊劃分，使得每個(gè)給定數(shù)據(jù)點(diǎn)用[0，1]間的隸屬度來確定其屬于各組的程度。與引入模糊劃分相適應(yīng)，隸屬矩陣U允許取值在[0，I]間，在標(biāo)準(zhǔn)化后，一個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)的隸屬度的總和等于1，即:

C
[0020]Σ/^* = 1，k = l,2,3...,n
?=1 1
[0021]其目標(biāo)函數(shù)為:
[0022]mm{jm(U,P)} =μ f Λ ^μ J1 Λ

Ik=I / = 1J k=l I /=1J
[0023]其中:μ ik e [0，I]表示第k個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)隸屬于第i個(gè)聚類中心的程度，Pi為模糊類的聚i類中心，dik為第i個(gè)聚類中心與第k個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)間的歐幾里德距離，me [O, 2]為一個(gè)加權(quán)指數(shù)。根據(jù)聚類準(zhǔn)則構(gòu)造拉格朗日函數(shù)為:
[0024]F = Σ(//λ)μ(dik)2 + 4Σμα -1
?=\V 1=1 J
[0025]Ak(k= l，2，3...，n)是等式約束式的拉格朗日乘子；對(duì)所有輸入?yún)?shù)求導(dǎo)得到目標(biāo)函數(shù)為最小的必要條件:
/ ( 、占
[0026]T4 i^c-
/ 1K^jk J
[0027]ρ,=t^j'xk!hyn
Jc=I '/ k=\
[0028]由上述兩個(gè)必要條件，即可確定模糊C均值聚類算法的最佳模糊分類矩陣Ui和聚類中心C”
[0029]基于模糊C均值的電力負(fù)荷聚類算法步驟如下:
[0030]I)輸入聚類變電站的負(fù)荷構(gòu)成矩陣U
[0031]2)變電站的負(fù)荷構(gòu)成矩陣標(biāo)準(zhǔn)化
[0032]3)給定變電站聚類數(shù)C，迭代次數(shù)m和誤差門限值ε
[0033]4)初始化聚類中心參數(shù)
[0034]5)計(jì)算隸屬度參數(shù)矩陣
[0035]6)計(jì)算聚類中心矩陣
[0036]7)判斷是否滿足誤差要求，滿足則輸出隸屬度矩陣和聚類中心矩陣，不滿足則返回第4步繼續(xù)執(zhí)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法研究思路；
[0038]圖2是基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論流程；
[0039]圖3是基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類算法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0041]圖1是基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法研究思路。圖1中，本發(fā)明提供的基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法包括:
[0042]步驟1:確定基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論
[0043]基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論，是以典型用戶用電設(shè)備構(gòu)成情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，如圖2所示:通過將綜合負(fù)荷按行業(yè)特性分類，不同母線供電范圍內(nèi)的相同行業(yè)用戶，其負(fù)荷構(gòu)成及負(fù)荷特性是相近的，所以負(fù)荷建模從行業(yè)的平均負(fù)荷特性建模展開，最后回歸到變電站的綜合負(fù)荷模型。該理論首先要求在全網(wǎng)范圍內(nèi)，對(duì)每一類行業(yè)用戶，選取若干較有代表性的用戶進(jìn)行調(diào)查，確定其用電設(shè)備構(gòu)成狀況及各類電器的容量比例；其次根據(jù)每類用電設(shè)備的平均特性，確定每一行業(yè)用戶的行業(yè)綜合特性；最后調(diào)查確定變電站的行業(yè)組成及其容量比例，得出所需的綜合負(fù)荷模型。
[0044]步驟2:研究負(fù)荷建模中的聚類問題之一:行業(yè)用戶的初選與精選
[0045]基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論的基礎(chǔ)是典型用戶用電設(shè)備構(gòu)成情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，典型用戶的選取是該方法的基礎(chǔ)。首先按照行業(yè)分類，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在每個(gè)行業(yè)中選取若干個(gè)能夠反映該行業(yè)生產(chǎn)特征的被調(diào)查用戶進(jìn)行調(diào)查，這是依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)的典型用戶初選；其次在初選被調(diào)查用戶調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)方法，把實(shí)際并不典型的用戶除去，然后進(jìn)行行業(yè)特性的綜合，這樣使得利用典型用戶所得的綜合行業(yè)用戶的負(fù)荷組成及比例更具有合理性。本文應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法，定量的確定待分類典型用戶的親疏關(guān)系，從而客觀的分型聚類，這就是依據(jù)模糊C均值聚類的典型用戶精選。
[0046]步驟3:研究負(fù)荷建模中的聚類問題之二:變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合
[0047]電力負(fù)荷模型參數(shù)實(shí)用化必須依賴于安裝于現(xiàn)場的負(fù)荷特性記錄儀的故障擾動(dòng)數(shù)據(jù)，但對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)，應(yīng)該安裝多少個(gè)測量點(diǎn)和什么變電站安裝具有十分重要的意義，要解決這些問題必須對(duì)全網(wǎng)的主要變電站按其負(fù)荷構(gòu)成特性進(jìn)行分類和綜合，其聚類數(shù)即為安裝測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，與聚類中心負(fù)荷構(gòu)成特性最接近的變電站則是理想的安裝測點(diǎn)。
[0048]在負(fù)荷建模研究中，沒有必要也不可能對(duì)系統(tǒng)所有變電站都一一去建立模型，而是與典型變電站比較，通過數(shù)學(xué)方法，類推確定其它與之同構(gòu)的變電站的綜合負(fù)荷模型，其實(shí)質(zhì)是典型變電站負(fù)荷模型的內(nèi)插外推能力。負(fù)荷的內(nèi)插外推就是負(fù)荷模型的推廣能力，即對(duì)某一變電站綜合負(fù)荷建模后，其模型應(yīng)對(duì)相近組成的變電站都具有綜合描述能力，而與變電站容量的大小無關(guān)。所謂典型變電站是指包含所有主要的用電設(shè)備類型和主要用電行業(yè)且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響較大的變電站。
[0049]步驟4:確定基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類算法
[0050]模糊C均值聚類通過將η個(gè)行業(yè)典型用戶(或變電站)Xk (k= 1，2，3...，η)分為c個(gè)模糊類，并求取每類的聚類中心，使得類內(nèi)加權(quán)誤差平方和函數(shù)達(dá)到最小。它與硬c均值聚類的主要區(qū)別在于前者用模糊劃分，使得每個(gè)給定數(shù)據(jù)點(diǎn)用[0，1]間的隸屬度來確定其屬于各組的程度。與引入模糊劃分相適應(yīng)，隸屬矩陣U允許取值在[0，I]間，在標(biāo)準(zhǔn)化后，一個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)的隸屬度的總和等于1，即:

C
[0051]Σ/^=1， k =
/=1 r
[0052]其目標(biāo)函數(shù)為:
[0053]誦UJ…}= mm{過(凡= 之

U=i/=1J k=i L i=iJ
[0054]其中:μ ik e [O, I]表示第k個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)隸屬于第i個(gè)聚類中心的程度，Pi為模糊類的聚i類中心，dik為第i個(gè)聚類中心與第k個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)間的歐幾里德距離，me [O, 2]為一個(gè)加權(quán)指數(shù)。根據(jù)聚類準(zhǔn)則構(gòu)造拉格朗日函數(shù)為:
[0055]F 二 twm(dJ2 +λ[Σμ& —1
i=i 'V i=iJ
[0056]Ak(k= 1，2，3...，η)是等式約束式的拉格朗日乘子；對(duì)所有輸入?yún)?shù)求導(dǎo)得到目標(biāo)函數(shù)為最小的必要條件:
/ ?
[0057]μΛ=ι/ Σ —
/
[0058]P =B μ/'X JtiMJm
k=\ ? k=\
[0059]由上述兩個(gè)必要條件，即可確定模糊C均值聚類算法的最佳模糊分類矩陣Ui和聚類中心Ci。
[0060]基于模糊C均值的電力負(fù)荷聚類算法步驟如圖3所示:
[0061]I)輸入聚類變電站的負(fù)荷構(gòu)成矩陣U
[0062]2)變電站的負(fù)荷構(gòu)成矩陣標(biāo)準(zhǔn)化
[0063]3)給定變電站聚類數(shù)C，迭代次數(shù)m和誤差門限值ε
[0064]4)初始化聚類中心參數(shù)
[0065]5)計(jì)算隸屬度參數(shù)矩陣
[0066]6)計(jì)算聚類中心矩陣
[0067]7)判斷是否滿足誤差要求，滿足則輸出隸屬度矩陣和聚類中心矩陣，不滿足則返回第4步繼續(xù)執(zhí)行。
[0068]上述實(shí)例分析表明:本方法解決了電力系統(tǒng)負(fù)荷建模中的負(fù)荷聚類問題。通過研究基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論、負(fù)荷建模中的聚類問題，得出基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法，并給出了相應(yīng)的算法模型和步驟，很好地解決了電力系統(tǒng)負(fù)荷建模中的負(fù)荷聚類問題，包括行業(yè)用戶的初選與精選、變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合等。
[0069]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:確定基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論； 步驟2:在步驟I的基礎(chǔ)上，研究負(fù)荷建模中的聚類問題之一:行業(yè)用戶的初選與精選; 步驟3:在步驟I的基礎(chǔ)上，研究負(fù)荷建模中的聚類問題之二:變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合； 步驟4:在步驟2和步驟3的基礎(chǔ)上，確定基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類算法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論，是以典型用戶用電設(shè)備構(gòu)成情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ):通過將綜合負(fù)荷按行業(yè)特性分類，不同母線供電范圍內(nèi)的相同行業(yè)用戶，其負(fù)荷構(gòu)成及負(fù)荷特性是相近的，所以負(fù)荷建模從行業(yè)的平均負(fù)荷特性建模展開，最后回歸到變電站的綜合負(fù)荷模型；該理論首先要求在全網(wǎng)范圍內(nèi)，對(duì)每一類行業(yè)用戶，選取若干較有代表性的用戶進(jìn)行調(diào)查，確定其用電設(shè)備構(gòu)成狀況及各類電器的容量比例；其次根據(jù)每類用電設(shè)備的平均特性，確定每一行業(yè)用戶的行業(yè)綜合特性；最后調(diào)查確定變電站的行業(yè)組成及其容量比例，得出所需的綜合負(fù)荷模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷建模中的聚類問題之一:行業(yè)用戶的初選與精選 基于負(fù)荷構(gòu)成的統(tǒng)計(jì)綜合建模理論的基礎(chǔ)是典型用戶用電設(shè)備構(gòu)成情況的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，典型用戶的選取是該方法的基礎(chǔ)，如果典型用戶選擇不合理，將嚴(yán)重影響統(tǒng)計(jì)綜合負(fù)荷模型的準(zhǔn)確性和客觀性； 首先按照行業(yè)分類，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在每個(gè)行業(yè)中選取若干個(gè)能夠反映該行業(yè)生產(chǎn)特征的被調(diào)查用戶進(jìn)行調(diào)查，這是依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)的典型用戶初選；其次在初選被調(diào)查用戶調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)方法，把實(shí)際并不典型的用戶除去，然后進(jìn)行行業(yè)特性的綜合，這樣使得利用典型用戶所得的綜合行業(yè)用戶的負(fù)荷組成及比例更具有合理性；本文應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法，定量的確定待分類典型用戶的親疏關(guān)系，從而客觀的分型聚類，這就是依據(jù)模糊C均值聚類的典型用戶精選。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷建模中的聚類問題之二:變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合 電力負(fù)荷模型參數(shù)實(shí)用化必須依賴于安裝于現(xiàn)場的負(fù)荷特性記錄儀的故障擾動(dòng)數(shù)據(jù)，但對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)，應(yīng)該安裝多少個(gè)測量點(diǎn)和什么變電站安裝具有十分重要的意義，要解決這些問題必須對(duì)全網(wǎng)的主要變電站按其負(fù)荷構(gòu)成特性進(jìn)行分類和綜合，其聚類數(shù)即為安裝測點(diǎn)的個(gè)數(shù)，與聚類中心負(fù)荷構(gòu)成特性最接近的變電站則是理想的安裝測點(diǎn)； 在負(fù)荷建模研究中，沒有必要也不可能對(duì)系統(tǒng)所有變電站都一一去建立模型，而是與典型變電站比較，通過數(shù)學(xué)方法，類推確定其它與之同構(gòu)的變電站的綜合負(fù)荷模型，其實(shí)質(zhì)是典型變電站負(fù)荷模型的內(nèi)插外推能力；負(fù)荷的內(nèi)插外推就是負(fù)荷模型的推廣能力，即對(duì)某一變電站綜合負(fù)荷建模后，其模型應(yīng)對(duì)相近組成的變電站都具有綜合描述能力，而與變電站容量的大小無關(guān)；所謂典型變電站是指包含所有主要的用電設(shè)備類型和主要用電行業(yè)且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響較大的變電站。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊C均值的電力系統(tǒng)負(fù)荷聚類算法 無論是行業(yè)用戶的初選與精選，還是變電站綜合負(fù)荷靜特性分類與綜合，都需要一種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行聚類分析，模糊C均值聚類是用隸屬度確定每個(gè)行業(yè)典型用戶(或變電站)的綜合負(fù)荷特性屬于某個(gè)聚類的程度的一種聚類算法； 模糊C均值聚類通過將η個(gè)行業(yè)典型用戶(或變電站)Xk (k = 1，2，3...，η)分為c個(gè)模糊類，并求取每類的聚類中心，使得類內(nèi)加權(quán)誤差平方和函數(shù)達(dá)到最??；它與硬c均值聚類的主要區(qū)別在于前者用模糊劃分，使得每個(gè)給定數(shù)據(jù)點(diǎn)用[O，I]間的隸屬度來確定其屬于各組的程度；與引入模糊劃分相適應(yīng)，隸屬矩陣U允許取值在[O，I]間，在標(biāo)準(zhǔn)化后，一個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)的隸屬度的總和等于1，即:
C
=I5 k — 1,2,3...,/?
i=\ 1 其目標(biāo)函數(shù)為: minU,?(明}=minIzz)?—)2}
/-1J h=i I ?-ι 'J 其中:μ ik e [Ο, I]表示第k個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)隸屬于第i個(gè)聚類中心的程度，Pi為模糊類的聚i類中心，dik為第i個(gè)聚類中心與第k個(gè)典型行業(yè)用戶(或變電站)間的歐幾里德距離，m e [O, 2]為一個(gè)加權(quán)指數(shù)；根據(jù)聚類準(zhǔn)則構(gòu)造拉格朗日函數(shù)為:
/-1V i=iJ λ k(k = 1，2，3...，η)是等式約束式的拉格朗日乘子；對(duì)所有輸入?yún)?shù)求導(dǎo)得到目標(biāo)函數(shù)為最小的必要條件:
/ ? 1 μ,= /Σ Prt^JxJlw
k=\I Jt=I 由上述兩個(gè)必要條件，即可確定模糊C均值聚類算法的最佳模糊分類矩陣Ui和聚類中心Ci ； 基于模糊C均值的電力負(fù)荷聚類算法步驟如下: 1)輸入聚類變電站的負(fù)荷構(gòu)成矩陣U 2)變電站的負(fù)荷構(gòu)成矩陣標(biāo)準(zhǔn)化 3)給定變電站聚類數(shù)C，迭代次數(shù)m和誤差門限值ε 4)初始化聚類中心參數(shù) 5)計(jì)算隸屬度參數(shù)矩陣 6)計(jì)算聚類中心矩陣 7)判斷是否滿足誤差要求，滿足則輸出隸屬度矩陣和聚類中心矩陣，不滿足則返回第4步繼續(xù)執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104268402SQ201410498425
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】劉福潮, 王建波, 王維洲, 姜希偉, 鄭晶晶, 郭鵬, 杜培東, 付熙瑋, 張建華, 夏鵬, 韓永軍, 李亞龍, 蔡萬通, 劉文穎 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)