主变动态分区的聚类方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域，尤其是涉及一种主变动态分区的聚类方法。


背景技术：

2.实时掌握电网动态分区运行是保证重要大城市电网的安全运行和可靠供电重大举措，也有助于未来电网规划向数字化和智能化方向迈进。
3.现有技术的电网500kv变电增容规划方法是根据远期地区负荷规模及分布预测、电源规划、网架结构等边界条件，通过地区电网典型运行方式的供电平衡分析及相关电气计算，综合经济技术比选，得出满足电网安全稳定要求的500kv变电站增容规划方案，以指导新建或扩建变电工程实施。
4.然而，现有技术的电网规划方法没有考虑500kv主变给220kv片区供电动态分区变化的情况，无法根据500kv主变给220kv片区供电的变化趋势及时掌握同一分区多主变之间的供电互补性，造成电网投资规划的浪费。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种主变动态分区的聚类方法，可以利用实时的历史主变功率数据进行动态聚类分析，使得在更短时间内了解主变给220kv电网供电情况，可以动态掌握220kv供电分区方式及变化情况，并且可以根据变化趋势及时调整电网规划项目实施进度，辅助电网科学规划和精准投资。
6.为了达到上述目的，本发明提供了一种主变动态分区的聚类方法，包括：
7.获取电网500kv主变的历史功率数据，并将所述历史数据分为第一样本和第二样本；
8.根据所述第一样本求得500kv主变之间的历史功率变化值的距离以及500kv主变之间的历史功率变化方向的距离；
9.通过所述历史功率变化值的距离和所述历史功率变化方向的距离构造距离加权组合作为第一距离函数；
10.根据所述第一距离函数获取层次聚类的距离阈值；
11.根据所述距离阈值对所述第二样本进行层次聚类；
12.对聚类结果进行调整；以及
13.根据调整后的聚类结果对电网500kv主变进行分区聚合，同一分区的500kv主变认为给同一220kv片区供电。
14.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，所述历史功率数据包括一天时间内的96点电网功率值。
15.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，通过对历史功率曲线进行采样，以得到历史功率数据。
16.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，根据所述第一样本求得500kv主变
之间的历史功率变化值的距离以及500kv主变之间的历史功率变化方向的距离的方法包括：
17.对第一样本的历史功率数据进行最大值最小值归一化处理，以得到每个500kv主变的功率变化数值；
18.根据相邻历史功率数据的差值的正负确定相邻历史功率变化方向；
19.根据每个主变的功率变化数值获得功率变化数值的欧式距离，以作为500kv主变之间的历史功率变化值的距离；以及
20.根据相邻历史功率变化方向获得历史功率变化方向的欧式距离，以作为500kv主变之间的历史功率变化方向的距离。
21.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，根据相邻历史功率数据的差值的正负确定相邻历史功率变化方向的方法包括：
22.下一个值减去上一个值的差值为正时，则认为上一个值到下一个值的方向为正，此时将相邻历史功率变化方向的值赋为1；
23.下一个值减去上一个值的差值为负时，则认为上一个值到下一个值的方向为负，此时将相邻历史功率变化方向的值赋为-1；以及
24.下一个值减去上一个值的差值为零时，此时将相邻历史功率变化方向的值赋为0。
25.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，通过所述历史功率变化值的距离和所述历史功率变化方向的距离构造距离加权组合作为第一距离函数的方法包括：
26.dist((s1，d1)，(s2，d2))＝w1×
dist1(s1，s2) w2×
dist2(d1，d2)；
27.其中，w1＞0，w2＞0，w1 w2＝1，dist((s1,d1),(s2,d2))为第一距离函数，dist1(s1,s2)为历史功率变化值的距离，dist2(d1,d2)为历史功率变化方向的距离；ω1为历史功率变化值的距离的权重，ω2为历史功率变化方向的距离的权重。
28.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，根据所述第一距离函数获取层次聚类的距离阈值的方法包括：
29.以0.01为步长在(0,0)与(0,1)之间形成多个历史功率变化值的距离的权重，同时，以0.01为步长在(0,0)与(1,0)之间形成多个历史功率变化方向的距离的权重；
30.在历史功率变化值的距离的权重和历史功率变化方向的距离的权重之和为1的条件下，对历史功率变化值的距离的权重和历史功率变化方向的距离的权重进行任意组合；以及
31.根据所述组合和所述第一距离函数计算第一距离，当所述第一距离的值与设定值最接近时，此时的第一距离为阈值距离。
32.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，根据所述距离阈值对所述第二样本进行层次聚类的方法包括：
33.根据所述第二样本求得500kv主变之间的历史功率变化值的距离以及主变之间的历史功率变化方向的距离；
34.根据所述历史功率变化值的距离、历史功率变化方向的距离代入所述第一距离函数得到第二距离；以及
35.根据所述距离阈值和第二距离对第二样本进行层次聚类。
36.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，根据所述距离阈值和第二距离对
所述第二样本进行层次聚类的方法包括：
37.当所述第二距离与设定值的差在所述距离阈值内时，则将该历史功率数据对应的500kv主变分为同一类。
38.可选的，在所述的主变动态分区的聚类方法中，对聚类结果进行调整的方法包括：
39.如果一个聚类组分由至少五个500kv主变分区组成，则对该聚类的组分进行拆分降维。
40.在本发明提供的主变动态分区的聚类方法中，可以利用实时的历史主变功率数据进行动态聚类分析，使得在更短时间内了解主变给220kv电网供电情况，可以动态掌握220kv供电分区方式及变化情况，并且可以通过掌握500kv主变动态分区聚合关系，考虑同一分区多个主变之间供电互补性，调整电网规划增容规模和项目实施进度，辅助电网科学规划和精准投资，创新创造经济管理和社会效益。
附图说明
41.图1是本发明实施例的主变动态分区的聚类方法的流程图。
具体实施方式
42.下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
43.在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
44.请参照图1，本发明提供了一种主变动态分区的聚类方法，包括：
45.s11：获取500kv电网主变的历史功率数据，并将历史数据分为第一样本和第二样本；
46.s12：根据第一样本求得500kv主变之间的历史功率变化值的距离以及500kv主变之间的历史功率变化方向的距离；
47.s13：通过历史功率变化值的距离和历史功率变化方向的距离构造距离加权组合作为第一距离函数；
48.s14：根据第一距离函数获取层次聚类的距离阈值；
49.s15：根据距离阈值对第二样本进行层次聚类；
50.s16：对聚类结果进行调整；以及
51.s17：根据调整后的聚类结果对电网500kv主变进行分区聚合，同一分区的500kv主变认为给同一220kv片区供电。
52.本发明实施例中，历史功率数据包括一天时间内的96点电网功率值。可以通过对历史功率曲线进行采样，以得到历史功率数据。例如，以某一日的日数据为例，首先需要根据所研究区域电网500kv主变的功率曲线采样，采样频率可以是15分钟，利用一天24小时的
96个数据做差，得到相邻时间点的功率变化，s表示相邻时刻的功率值的差值，d表示相邻时刻的功率曲线的变动方向，1代表增加，-1代表减少。
53.优选的，根据第一样本求得500kv主变之间的历史功率变化值的距离以及500kv主变之间的历史功率变化方向的距离的方法包括：对第一样本的历史功率数据进行最大值最小值归一化处理，以得到每个主变的功率变化数值；根据相邻历史功率数据的差值的正负确定相邻历史功率变化方向；根据每个500kv主变的功率变化数值获得功率变化数值的欧式距离，以作为500kv主变之间的历史功率变化值的距离；以及，根据相邻历史功率变化方向获得历史功率变化方向的欧式距离，以作为500kv主变之间的历史功率变化方向的距离。
54.优选的，根据相邻历史功率数据的差值的正负确定相邻历史功率变化方向的方法包括：下一个值减去上一个值的差值为正时，则认为上一个值到下一个值的方向为正，此时将相邻历史功率变化方向的值赋为1；下一个值减去上一个值的差值为负时，则认为上一个值到下一个值的方向为负，此时将相邻历史功率变化方向的值赋为-1；下一个值减去上一个值的差值为零时，此时将相邻历史功率变化方向的值赋为0。
55.优选的，通过历史功率变化值的距离和历史功率变化方向的距离构造范数加权组合作为第一距离函数的方法包括：
56.dist((s1，d1)，(s2，d2))＝w1×
dist1(s1，s2) w2×
dist2(d1，d2)；
57.其中，w1＞0，w2＞0，w1 w2＝1，dist((s1,d1),(s2,d2))为第一距离函数，dist1(s1,s2)为历史功率变化值的距离，dist2(d1,d2)为历史功率变化方向的距离；ω1为历史功率变化值的距离的权重，ω2为历史功率变化方向的距离的权重。
58.优选的，根据第一距离函数获取层次聚类的距离阈值的方法包括：以0.01为步长在(0,0)与(0,1)之间形成多个历史功率变化值的距离的权重，同时，以0.01为步长在(0,0)与(1,0)之间形成多个历史功率变化方向的距离的权重；在历史功率变化值的距离的权重和历史功率变化方向的距离的权重之和为1的条件下，对历史功率变化值的距离的权重和历史功率变化方向的距离的权重进行任意组合，即，形成如下权重组合(w1＝0，w2＝1)，(w1＝0.01，w2＝0.99)，
…
，(w1＝1，w2＝0)；以及，根据组合和第一距离函数计算第一距离，当第一距离的值与设定值最接近时，此时的第一距离为阈值距离。
59.优选的，根据距离阈值对第二样本进行层次聚类的方法包括：根据第二样本求得主变之间的历史功率变化值的距离以及500kv主变之间的历史功率变化方向的距离；根据第二样本的历史功率变化值的距离、历史功率变化方向的距离代入第一距离函数得到第二距离；以及，根据距离阈值和第二距离对第二样本进行层次聚类。
60.其中，根据距离阈值和第二距离对第二样本进行层次聚类的方法包括：当第二距离与设定值的差在距离阈值内时，则将该历史功率数据对应的500kv主变分为同一类。
61.优选的，对聚类结果进行调整的方法包括：如果一个聚类组分(500kv主变)由至少五个500kv主变组成，则对该聚类的组分进行拆分降维。如果一个聚类结果由ni≥5个元素组成，将对构成聚类的组分进行拆分降维。例如，对于由5个元素构成的一类，假设该类是由2个小类构成，一个小类由3个元素构成，另一个小类由2个元素构成，降维调整的结构是将该类分为2类，一类元素个数记为4，另一类元素个数记为3。
62.综上，在本发明实施例提供的主变动态分区的聚类方法中，可以利用实时的历史主变功率数据进行动态聚类分析，使得在更短时间内了解500kv主变给220kv电网供电情
况，可以动态掌握220kv供电分区方式及变化情况，并且可以通过掌握500kv主变动态分区聚合关系，考虑同一分区多个主变之间供电互补性，调整电网规划增容规模和项目实施进度，辅助电网科学规划和精准投资，。
63.上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。