基于圖論聚類的中壓配電網(wǎng)特殊負(fù)荷電能質(zhì)量特性分類方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖論聚類的中壓配電網(wǎng)特殊負(fù)荷電能質(zhì)量特性分類方法，包括如下步驟：建立特殊負(fù)荷的特征指標(biāo)；將每一種待分析的特殊負(fù)荷作為一個(gè)樣本，分別輸入各個(gè)樣本的特征指標(biāo)數(shù)據(jù)，構(gòu)造原始矩陣；計(jì)算原始矩陣中每?jī)蓚€(gè)樣本點(diǎn)之間的相似程度，并且以相似程度為元素構(gòu)造模糊相似矩陣；求解對(duì)應(yīng)于模糊相似矩陣的賦權(quán)圖的最大樹(shù)；在已得到最大樹(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取聚類閥值λ，砍去權(quán)重小于λ的邊而留下權(quán)重大于或等于λ的邊，把各聯(lián)通分支內(nèi)的元素聚為一類。對(duì)上述聚為一類的特殊負(fù)荷采用相同的解決方案解決其電能質(zhì)量問(wèn)題。該方法具有識(shí)別速度快、分類準(zhǔn)確率高、分類效率高等優(yōu)點(diǎn)，為供電企業(yè)治理不同特殊負(fù)荷引起的電能質(zhì)量問(wèn)題提供理論依據(jù)，從而簡(jiǎn)化或降低特殊負(fù)荷管理的難度和復(fù)雜性。
【專利說(shuō)明】基于圖論聚類的中壓配電網(wǎng)特殊負(fù)荷電能質(zhì)量特性分類方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種中壓配電網(wǎng)特殊負(fù)荷分類方法，尤其是一種基于圖論聚類的中壓 配電網(wǎng)特殊負(fù)荷電能質(zhì)量特性分類的方法，屬于電力系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)中的負(fù)荷日趨復(fù)雜化和多樣化，電力電子裝置、電氣化鐵路、風(fēng)電場(chǎng) 等特殊負(fù)荷大量接入中壓配電網(wǎng)。特殊負(fù)荷除了有常規(guī)負(fù)荷的特點(diǎn)外，最重要特點(diǎn)是有多 種工況，而每一種工況往往伴隨著無(wú)功和有功的沖擊過(guò)程，所以給中壓配電網(wǎng)產(chǎn)生了諧波、 波動(dòng)、閃變和三相不平衡等一系列電能質(zhì)量問(wèn)題，目前很多文獻(xiàn)就特殊負(fù)荷產(chǎn)生問(wèn)題的嚴(yán) 重程度提出了相應(yīng)的措施，但是由于特殊負(fù)荷種類很多，不可能對(duì)所有的特殊負(fù)荷一一進(jìn) 行分析和研究，所以需要對(duì)特殊負(fù)荷進(jìn)行分類，使得同一類特殊負(fù)荷具有相同或相似的特 性，這樣在處理特殊負(fù)荷產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題時(shí)同類特殊負(fù)荷可以采取類似解決方案，從 而能夠簡(jiǎn)化或降低特殊負(fù)荷管理的難度和復(fù)雜性。
[0003] 目前負(fù)荷的分類方法主要是針對(duì)常規(guī)負(fù)荷而言的，常用的有1)按照用電量大小 分類；2)依據(jù)行業(yè)分類；3)依據(jù)負(fù)荷重要性進(jìn)行分類。這些負(fù)荷分類方法在實(shí)際應(yīng)用中還 存在著人為主觀性、分類結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性不高等問(wèn)題，同時(shí)這些分類方法并非是從 負(fù)荷本身的特性出發(fā)的，所以分類結(jié)果對(duì)于治理特殊負(fù)荷產(chǎn)生的諧波、波動(dòng)、閃變和三相不 平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題的指導(dǎo)性不是很強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種基于圖論聚類的中壓配網(wǎng)特殊負(fù)荷電 能質(zhì)量特性分類方法，該方法是具有識(shí)別速度快、分類準(zhǔn)確率高、分類效率高等優(yōu)點(diǎn)，為供 電企業(yè)治理不同特殊負(fù)荷引起的電能質(zhì)量問(wèn)題提供理論依據(jù)，從而簡(jiǎn)化或降低特殊負(fù)荷管 理的難度和復(fù)雜性。
[0005] 解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于圖論聚類的中壓配網(wǎng)特殊負(fù)荷電能質(zhì)量特性分類方法，包括以下步驟：
[0007] SI依據(jù)特殊負(fù)荷產(chǎn)生的主要電能質(zhì)量問(wèn)題建立特殊負(fù)荷的特征指標(biāo)；
[0008] S2將每一種待分析的特殊負(fù)荷作為一個(gè)樣本，分別輸入各個(gè)樣本的特征指標(biāo)數(shù) 據(jù)，構(gòu)造原始矩陣A;
[0009] S3計(jì)算原始矩陣A中每?jī)蓚€(gè)樣本點(diǎn)之間的相似程度，并且以相似程度為元素構(gòu)造 模糊相似矩陣R;
[0010] S4求解對(duì)應(yīng)于模糊相似矩陣的賦權(quán)圖的最大樹(shù)；
[0011] S5在已得到最大樹(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取聚類閥值入，砍去權(quán)重小于入的邊 而留下權(quán)重大于或等于A的邊，把各聯(lián)通分支內(nèi)的元素聚為一類；
[0012] S6對(duì)上述聚為一類的特殊負(fù)荷采用相同的解決方案解決其電能質(zhì)量問(wèn)題。由于上 述聚為一類的特殊負(fù)荷其特征指標(biāo)值類似，產(chǎn)生的主要電能質(zhì)量問(wèn)題及嚴(yán)重程度也類似， 因此可以采用類似的解決方案解決其電能質(zhì)量問(wèn)題。
[0013] 步驟Sl所述特殊負(fù)荷是指具有諧波、沖擊、波動(dòng)、三相不平衡中一種或者多種性 質(zhì)的負(fù)荷稱為特殊負(fù)荷。
[0014] 步驟Sl所述特殊負(fù)荷產(chǎn)生的主要電能質(zhì)量問(wèn)題包括：諧波、波動(dòng)、閃變、三相不平 衡，因此，相應(yīng)的表征特征負(fù)荷的特征指標(biāo)包括總諧波諧波畸變率、電壓波動(dòng)率、電壓閃變 值、三相不平衡度。
[0015] 具體的，所述總諧波畸變率是指特殊負(fù)荷接入中壓配電網(wǎng)后注入電網(wǎng)諧波相對(duì)于 基波的潛在發(fā)熱量，其計(jì)算公式如下：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于圖論聚類的中壓配網(wǎng)特殊負(fù)荷電能質(zhì)量特性分類方法，其特征在于包括以 下步驟： Si依據(jù)特殊負(fù)荷產(chǎn)生的主要電能質(zhì)量問(wèn)題建立特殊負(fù)荷的特征指標(biāo)； S2將每一種待分析的特殊負(fù)荷作為一個(gè)樣本，分別輸入各個(gè)樣本的特征指標(biāo)數(shù)據(jù)，構(gòu) 造原始矩陣A ; S3計(jì)算原始矩陣A中每?jī)蓚€(gè)樣本點(diǎn)之間的相似程度，并且以相似程度為元素構(gòu)造模糊 相似矩陣R ; S4求解對(duì)應(yīng)于模糊相似矩陣的賦權(quán)圖的最大樹(shù)； S5在已得到最大樹(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取聚類閥值A(chǔ)，砍去權(quán)重小于A的邊而留 下權(quán)重大于或等于A的邊，把各聯(lián)通分支內(nèi)的元素聚為一類； S6對(duì)上述聚為一類的特殊負(fù)荷采用相同的解決方案解決其電能質(zhì)量問(wèn)題。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟Sl中，所述特殊負(fù)荷是指具有 諧波、沖擊、波動(dòng)、三相不平衡中一種或者多種性質(zhì)的負(fù)荷稱為特殊負(fù)荷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述特殊負(fù)荷產(chǎn)生的主要電能質(zhì)量問(wèn)題 包括：諧波、波動(dòng)、閃變、三相不平衡，相應(yīng)的表征特征負(fù)荷的特征指標(biāo)包括總諧波諧波畸變 率、電壓波動(dòng)率、電壓閃變值、三相不平衡度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述總諧波畸變率是指特殊負(fù)荷接入中 壓配電網(wǎng)后注入電網(wǎng)諧波相對(duì)于基波的潛在發(fā)熱量，其計(jì)算公式如下：
式中，Mh為電流或電壓M的h次諧波分量的方均根值，h_為注入中壓配網(wǎng)的諧波電壓 或者電流的最1?次數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述電壓波動(dòng)率是指特殊負(fù)荷接入后引 起中壓配網(wǎng)電壓波動(dòng)大小，其計(jì)算公式如下：
式中，Umax為中壓配網(wǎng)電壓波動(dòng)取值最大值，Umin為中壓配網(wǎng)電壓波動(dòng)取值最小值，U n為 中壓配網(wǎng)額定電壓值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述電壓閃變是指特殊負(fù)荷接入后引起 中壓配網(wǎng)電壓波動(dòng)在一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)效果，其計(jì)算公式如下：
式中，長(zhǎng)時(shí)間閃變統(tǒng)計(jì)時(shí)間國(guó)標(biāo)中規(guī)定為2小時(shí)，Psu表示的是2小時(shí)內(nèi)第j個(gè)短時(shí)間 閃變值，對(duì)于短時(shí)間閃變每隔10分鐘統(tǒng)計(jì)一次。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述三相不平衡度是指特殊負(fù)荷接入后 由于三相負(fù)荷不對(duì)稱導(dǎo)致三相電量方均根不相等，其計(jì)算公式如下：
式中，U1是特殊負(fù)荷接入點(diǎn)電壓的正序分量，U2是特殊負(fù)荷接入點(diǎn)電壓的負(fù)序分量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S2中，所述原始矩陣A是根據(jù) 樣本的特征指標(biāo)數(shù)據(jù)建立，其方法為：對(duì)于有n種待分析的特殊負(fù)荷作為樣本，每個(gè)樣本可 以用m個(gè)特征指標(biāo)來(lái)描述，可以得到nXm階原始矩陣A。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S3中，所述原始矩陣中每?jī)蓚€(gè) 樣本之間的相似程度用蘭氏距離度量，其計(jì)算公式如下：
式中，Uk是第k個(gè)指標(biāo)所占的權(quán)重，1 彡 m，ii k G (〇, 1)，i = 1，2. ? ? n，j = 1，2. ? ? n ; 所述模糊相似矩陣R中第i行第j列元素為du，其中du表示的是第i個(gè)樣本與第j個(gè)樣 本之間的蘭氏距離，其中R為nXn階矩陣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S4中，所述求解對(duì)應(yīng)于模糊相 似矩陣的賦權(quán)圖的最大樹(shù)的過(guò)程如下：假設(shè)G = (V，E)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中V是頂點(diǎn)集合，E 是邊集合；對(duì)于由n種特殊負(fù)荷組成的樣本，網(wǎng)絡(luò)頂點(diǎn)數(shù)為n，第i個(gè)頂點(diǎn)和第j個(gè)頂點(diǎn)構(gòu) 成一條邊，其權(quán)重為模糊矩陣中的Ru ;首先從集合V中任取一個(gè)頂點(diǎn)（例如取頂點(diǎn)Vtl)放入 集合U中，這時(shí)U = IvcJ，TE = NULL，其中U表示存放了 V。節(jié)點(diǎn)，TE中存放的是樹(shù)的邊，TE =NULL表示是空集；然后在所有一個(gè)頂點(diǎn)在集合U，另一個(gè)頂點(diǎn)在集合V-U里的邊中，找出 權(quán)重最大邊（u，V) (u G U，V G V-U)，將邊加入TE,并將頂點(diǎn)V加入U(xiǎn) ;重復(fù)上述操作直到U =V為止，這時(shí)TE中有n-1條邊，T = (U，TE)就是G的一棵最大樹(shù)。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK104361136SQ201410753835
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】曹華珍, 張俊瀟, 吳烈鑫, 羅向東, 陳荃, 代衛(wèi)星, 張蓓, 吳強(qiáng) 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心, 廣東電網(wǎng)發(fā)展研究院有限責(zé)任公司