兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素的變電站聚類方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因 素的變電站聚類方法。 技術(shù)背景
[0002] 當(dāng)前，電壓暫降問(wèn)題日益突出，逐漸成為最嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題。尤其是由主網(wǎng)短 路故障引起的電壓暫降，暫降程度深，影響范圍廣，危害十分嚴(yán)重。以地區(qū)電網(wǎng)中的變電站 為對(duì)象，研宄電壓暫降的防治措施具有迫切性和合理性。
[0003] 我國(guó)各地方的地區(qū)電網(wǎng)（如省級(jí)電網(wǎng)、市級(jí)電網(wǎng)）中變電站數(shù)目眾多，而目前受技 術(shù)、資金等因素限制，難以對(duì)地區(qū)電網(wǎng)中所有變電站均進(jìn)行防治，對(duì)數(shù)量眾多的變電站進(jìn)行 逐個(gè)分析工作量巨大且不切合實(shí)際。因此對(duì)地區(qū)電網(wǎng)中變電站根據(jù)其電壓暫降特性進(jìn)行分 類，識(shí)別出迫切需要進(jìn)行電壓暫降防治的變電站，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
[0004] 聚類分析是多元統(tǒng)計(jì)的一種分類方法，其可根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)，將具有相似統(tǒng)計(jì)特征 的數(shù)據(jù)劃分成一類，適宜對(duì)大量對(duì)象進(jìn)行快速而有效的歸類處理。在現(xiàn)有的聚類分析方法 中，模糊C均值聚類方法是較為成熟的一種方法，應(yīng)用十分廣泛。
[0005] 建立聚類指標(biāo)是聚類分析中的關(guān)鍵步驟，以防治電壓暫降為目的對(duì)變電站進(jìn)行聚 類分析，其聚類指標(biāo)應(yīng)首先考慮電壓暫降的監(jiān)測(cè)信息，如最近一段時(shí)間內(nèi)的電壓暫降次數(shù)、 電壓暫降幅值平均值、電壓暫降持續(xù)時(shí)間平均值等。此外，危害較嚴(yán)重的電壓暫降多是由短 路故障引起的，在落雷密度高的地方，發(fā)生雷擊的概率大，雷暴等級(jí)高的地方容易發(fā)生雷擊 短路事故，進(jìn)而引起電壓暫降。在污染較嚴(yán)重的線路，發(fā)生污閃的概率大，污區(qū)等級(jí)高的地 方容易發(fā)生污閃事故，進(jìn)而導(dǎo)致電壓暫降。因此雷暴等級(jí)和污區(qū)等級(jí)都是變電站外部環(huán)境 維度電壓暫降重要的關(guān)聯(lián)因素。同理，主變總?cè)萘亢碗娎|化率是變電站電氣參數(shù)維度的電 壓暫降重要關(guān)聯(lián)因素。
[0006] 采用聚類算法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，如果所用的指標(biāo)太多，容易引起維數(shù)災(zāi)難，聚類效果不 佳，需要進(jìn)行降維處理。目前用于降維的算法有主成分分析法、因子分析法等，但是這些算 法都是依據(jù)數(shù)據(jù)本身的分布規(guī)律來(lái)確定哪些指標(biāo)是關(guān)鍵指標(biāo)，選出的指標(biāo)未必是人們最為 關(guān)注的指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其 關(guān)聯(lián)因素的區(qū)域變電站聚類方法，該方法以地區(qū)電網(wǎng)中的變電站為單位，圍繞著電壓暫降 監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素，建立了三個(gè)維度的聚類指標(biāo)，并通過(guò)多個(gè)維度的聚類，深入挖掘電 壓暫降信息，得到科學(xué)的分類結(jié)果。該方法具有指標(biāo)設(shè)置全面、分類效果好、提取信息豐富 等優(yōu)點(diǎn)，可為供電企業(yè)分析地區(qū)電網(wǎng)變電站的電壓暫降多維特征，加強(qiáng)電壓暫降問(wèn)題的防 治提供有效支撐。
[0008] 本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] 兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素的變電站聚類方法，其特征在于包括以下步 驟：
[0010] SI.建立三個(gè)維度的聚類指標(biāo)，包括電壓暫降事件監(jiān)測(cè)信息指標(biāo)及其關(guān)聯(lián)因素指 標(biāo)，其中關(guān)聯(lián)因素指標(biāo)包括變電站外部環(huán)境指標(biāo)和電氣參數(shù)指標(biāo)；
[0011] S2.對(duì)待分析地區(qū)電網(wǎng)變電站的三個(gè)維度指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；
[0012] S3.采用模糊C均值聚類方法對(duì)待分析地區(qū)電網(wǎng)變電站進(jìn)行聚類，得到三個(gè)維度 的聚類結(jié)果；
[0013] S4.從三個(gè)維度各抽取一個(gè)相對(duì)重要的指標(biāo)，作為關(guān)鍵指標(biāo)；
[0014] S5.基于關(guān)鍵指標(biāo)，采用模糊C均值聚類方法對(duì)待分析地區(qū)電網(wǎng)變電站進(jìn)行聚類， 得到綜合聚類結(jié)果；
[0015] S6.根據(jù)S3、S5的聚類結(jié)果綜合分析各個(gè)類別變電站的電壓暫降特征，給出初步 的電壓暫降治理建議。
[0016] 具體的，步驟S2中所述歸一化處理的公式如下：
[0017]
[0018] 式中，i = 1，2, 3···，n，j = 1，2, 3···，m，a"為第i個(gè)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)的原始值， b?！閍 ^歸一化的值。
[0019] 具體的，所述模糊C均值聚類方法包括如下步驟：
[0020] (1)用值在0, 1間的隨機(jī)數(shù)初始化隸屬矩陣U，使其滿足式
[0021]
[0022] 中的約束條件；
[0023] (2)計(jì)算c個(gè)聚類中心Ci,其中i = 1，…，c ;
[0024] (3)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)。若目標(biāo)函數(shù)值大于閾值，則計(jì)算新的隸屬矩陣，返回步驟⑵； 若目標(biāo)函數(shù)值小于閾值，或它相對(duì)上次價(jià)值函數(shù)值的改變量小于某個(gè)閾值，則算法停止，輸 出聚類結(jié)果。
[0025] 具體的，步驟Sl中所述電壓暫降事件監(jiān)測(cè)信息指標(biāo)，包括電壓暫降次數(shù)、電壓暫 降幅值平均值、電壓暫降持續(xù)時(shí)間平均值；所述變電站外部環(huán)境指標(biāo)，包括雷暴等級(jí)、污區(qū) 等級(jí)；所述變電站電氣參數(shù)指標(biāo)，包括主變總?cè)萘俊㈦娎|化率。
[0026] 具體的，所述電壓暫降次數(shù)是指變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置在一年內(nèi)監(jiān)測(cè)到的電 壓暫降次數(shù)；所述電壓暫降幅值平均值是指變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置在一年內(nèi)監(jiān)測(cè)到的 所有電壓暫降幅值的平均值；所述電壓暫降持續(xù)時(shí)間平均值是指變電站的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝 置在一年內(nèi)監(jiān)測(cè)到的所有電壓暫降持續(xù)時(shí)間的平均值。
[0027] 具體的，所述雷暴等級(jí)是反應(yīng)變電站所在區(qū)域落雷密集程度的指標(biāo)，分為1、2、3、 4、5五個(gè)等級(jí)，5為最高級(jí)別，等級(jí)越高，表示落雷密集程度越高。
[0028] 具體的，所述污區(qū)等級(jí)是反應(yīng)變電站線路污染程度的指標(biāo)，分為1、2、3、4、5五個(gè) 等級(jí)，5為最尚等級(jí)，等級(jí)越尚，表不污染程度越尚。
[0029] 具體的，所述主變總?cè)萘渴侵缸冸娬舅凶儔浩鞯娜萘恐汀?br>[0030] 具體的，所述電纜化率是指變電站所有進(jìn)出線中電纜長(zhǎng)度所占的比例，其計(jì)算公 式如下：
[0031]
[0032] 其中，1為變電站進(jìn)出線中電纜的長(zhǎng)度之和，d為變電站進(jìn)出線中架空線的長(zhǎng)度之 和。
[0033] 具體的，所述步驟S6中的綜合分析是指以變電站綜合聚類結(jié)果為主，結(jié)合三個(gè)維 度的聚類結(jié)果，分析各個(gè)類別變電站的電壓暫降事件嚴(yán)重程度，以及受關(guān)聯(lián)因素影響的程 度。
[0034] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0035] 1、本發(fā)明的兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素的地區(qū)電網(wǎng)變電站聚類方法以 地區(qū)電網(wǎng)變電站為研宄對(duì)象，圍繞著電壓暫降事件及其關(guān)聯(lián)因素建立聚類指標(biāo)，采用模糊C 均值聚類方法對(duì)變電站進(jìn)行聚類，為供電企業(yè)治理電壓暫降，明確重點(diǎn)治理對(duì)象，提供了新 的方法。該方法降低了決策過(guò)程中對(duì)于專家經(jīng)驗(yàn)的依賴，減少了變電站數(shù)據(jù)分析的工作量， 具有良好的可推廣性。
[0036] 2、本發(fā)明的兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素的地區(qū)電網(wǎng)變電站聚類方法從 電壓暫降監(jiān)測(cè)信息、外部環(huán)境、電氣參數(shù)等三個(gè)維度建立聚類指標(biāo)，指標(biāo)建立科學(xué)合理，且 能夠比較全面的反應(yīng)變電站的電壓暫降情況。
[0037] 3、本發(fā)明的兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素的地區(qū)電網(wǎng)變電站聚類方法，通 過(guò)篩選關(guān)鍵指標(biāo)，基于關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行聚類，能夠得到綜合反應(yīng)變電站電壓暫降情況的聚類 結(jié)果，解決了指標(biāo)太多而可能帶來(lái)的維數(shù)災(zāi)難問(wèn)題。
[0038] 4、本發(fā)明的兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素的地區(qū)電網(wǎng)變電站聚類方法，分 別根據(jù)電壓暫降監(jiān)測(cè)信息、外部環(huán)境、電氣參數(shù)等三個(gè)維度的指標(biāo)進(jìn)行聚類，對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)中 蘊(yùn)含的信息進(jìn)行更加深入的挖掘，能夠?yàn)闆Q策人員提供更多參考。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明所述的兼顧電壓暫降監(jiān)測(cè)信息及其關(guān)聯(lián)因素