[發明專利]一種基于k-中心點算法的負荷模型典型參數提取方法

有效

• 申請號: 201710795435.3
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107516115B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 唐卓堯;王穎;周劍;陸超;徐光虎;張欣然
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司;清華大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F17/50
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 羅文群<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種基于k-中心點算法的負荷模型典型參數提取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)從電力系統的相量測量單元中分別獲取電力系統的n組負荷節點的電壓幅值U_m、電壓相角θ、有功功率P_m和無功功率Q_m的量測曲線，得到n組量測曲線；

(2)根據上述量測曲線，建立一個電力系統的恒阻抗并聯感應電動機的綜合負荷模型，采用差分進化方法，辨識該綜合負荷模型，得到上述每組量測曲線的四個負荷模型參數，四個負荷模型參數分別為轉子開路電抗X、轉子暫態電抗X'、轉子開路時間常數T_d0和靜負荷電阻R，將上述步驟(1)的電壓幅值U_m、電壓相角θ、有功功率P_m和無功功率Q_m的量測曲線以及四個負荷模型參數組成一個樣本，遍歷n組量測曲線，重復本步驟，得到n個樣本；

(3)初始化時，從上述n個樣本中隨機選擇k個樣本，作為初始聚類中心點；

(4)利用下式，分別計算剩余n-k個非聚類中心點樣本中任意一個樣本的量測曲線與k個聚類中心點樣本的負荷模型參數之間的擬合度fit：

其中，P_m和Q_m分別為上述步驟(1)中的有功功率量測曲線和無功功率量測曲線，P_p和Q_p分別為將非聚類中心點樣本的量測電壓幅值U_m和量測電壓相角θ輸入到聚類中心點樣本的負荷模型中，計算得到的有功功率曲線和無功功率曲線，||·||²為向量的二階范數，比較k個擬合度的大小，并將該樣本以及與該樣本擬合度最大的聚類中心點作為同一簇，遍歷n-k個樣本，重復本步驟，并將該樣本劃歸到與該樣本的擬合度最大的聚類中心點所在的簇中，得到k個簇；

(5)定義一個代價函數C，根據上述步驟(4)的擬合度計算用n-k個非聚類中心點樣本中的任意一個O_h替代k個聚類中心點樣本中的任意一個O_i的代價函數，其中所有樣本中任意一個樣本O_j的代價函數的計算包括如下四種：

(5-1)當O_j屬于O_i，且O_i被O_h替換后使O_j離另一個聚類中心點樣本O_m為最近，則代價函數C_jih＝d(j,m)-d(j,i)；

(5-2)當O_j屬于O_i，且O_i被O_h替換后使O_j屬于O_h，則代價函數C_jih＝d(j,h)-d(j,i)；

(5-3)當O_j屬于O_m，且O_i被O_h替換后使O_j屬于O_m，則代價函數C_jih＝0；

(5-4)當O_j屬于O_m，且O_i被O_h替換后使O_j屬于O_h，則代價函數C_jih＝d(j,h)-d(j,m)；

其中，d(j,m)表示樣本O_m的負荷模型參數對樣本O_j的量測曲線的擬合度，d(j,i)表示樣本O_i的負荷模型參數對樣本O_j的量測曲線的擬合度，d(j,h)表示樣本O_h的負荷模型參數對樣本O_j的量測曲線的擬合度；

(6)對上述所有樣本的代價函數求和，得到n-k個非聚類中心點樣本中任意一個O_h替代k個聚類中心點樣本中的任意一個O_i的總代價函數C_ih，C_ih＝∑C_jih，對總代價函數C_ih進行判斷，若代價函數C_ih為正，則用非聚類中心點樣本O_h替代原聚類中心點樣本O_i，形成新的聚類中心點，并使該新的聚類中心點替代原聚類中心點，返回步驟(4)，若代價函數C_ih非正，即零或負，則返回步驟(5)；

(7)重復上述步驟(4)—步驟(6)，遍歷非聚類中心點樣本替代聚類中心點樣本后停止計算，最終聚類中心點樣本的負荷模型參數即為負荷模型典型參數。