[發(fā)明專利]一種基于拓撲特性的網(wǎng)架聚類分析方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111092425B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卜凡鵬;田世明;張勇;蘇運;凌平;郭乃網(wǎng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國網(wǎng)上海市電力公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明提供了一種基于拓撲特性的網(wǎng)架聚類分析方法及系統(tǒng)，包括：基于待測區(qū)域的電網(wǎng)地理拓撲數(shù)據(jù)利用隊列優(yōu)化算法獲得各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的平均距離；基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度的預(yù)設(shè)公式計算待測區(qū)域中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的度；基于所述各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的平均距離和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的度對所述電網(wǎng)地理拓撲數(shù)據(jù)進行聚類，對拓撲數(shù)據(jù)通過聚類分析將指標(biāo)相近的各網(wǎng)絡(luò)聚為一類，以便分析各類網(wǎng)絡(luò)與其余網(wǎng)絡(luò)中電氣相關(guān)的指標(biāo)或參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并利用這種關(guān)聯(lián)關(guān)系作為網(wǎng)架優(yōu)化的指導(dǎo)策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能配電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于拓撲特性的網(wǎng)架聚類分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

智能配電網(wǎng)是一個集成了傳統(tǒng)和前沿配電工程技術(shù)、高級傳感和測控技術(shù)、現(xiàn)代計算機與通信技術(shù)，以及數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)，涵蓋了電能的收集、傳輸、存儲與分配等多種功能于一體的配電系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)配電網(wǎng)，智能配電網(wǎng)有著更加安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效的特點，并且支持分布式電源的大量接入。盡管配電網(wǎng)建設(shè)的時候可以按照規(guī)劃導(dǎo)則的要求進行架線，但實際中的接線方式卻十分復(fù)雜；此外，負荷的增長、可靠性需求的提高和分布式電源等各種不確定性因素的出現(xiàn)，都對配電網(wǎng)絡(luò)的供電能力提出了更高的要求，因此需要根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和未來的供電需求對配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。然而，配電網(wǎng)負荷點多，各類用戶用電特征不同，同時，隨著城鎮(zhèn)規(guī)劃與建設(shè)以及分布式電源和電動車等新型電源及非常規(guī)負荷的接入，網(wǎng)架優(yōu)化需要考慮的數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)類型越來越多。在當(dāng)前環(huán)境下，海量、多類型、時變基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的引入，使得影響網(wǎng)架優(yōu)化結(jié)果的因素數(shù)量激增，但對應(yīng)的邊界條件以及模型參數(shù)的變化，可能使得優(yōu)化陷入組合爆炸的泥潭，優(yōu)化速度緩慢或求解困難，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法可能難以完全適用。

傳統(tǒng)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲分析主要集中在探尋網(wǎng)絡(luò)脆弱環(huán)節(jié)或者區(qū)域劃分上，這些分析的對象都是某一給定的網(wǎng)絡(luò)，這些研究關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)中的個別節(jié)點的特征或是局部區(qū)域之間的臨近程度，而缺乏對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整體的描述和分析。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的因為配電網(wǎng)中數(shù)據(jù)類型增加，變化因素復(fù)雜導(dǎo)致網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化難以進行的問題，本發(fā)明提供一種基于拓撲特性的網(wǎng)架聚類分析方法及系統(tǒng)。近年來，大數(shù)據(jù)逐漸受到人們的重視，目前有很多研究人員正嘗試將大數(shù)據(jù)技術(shù)用于電力系統(tǒng)中的負荷預(yù)測、故障診斷等方向，但關(guān)于大數(shù)據(jù)在配電網(wǎng)優(yōu)化中應(yīng)用的研究尚不多見。而大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動特征使其在網(wǎng)架優(yōu)化方面有著良好的應(yīng)用前景，通過挖掘數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以將傳統(tǒng)方法中復(fù)雜的約束條件與優(yōu)化目標(biāo)轉(zhuǎn)化為更加簡單的數(shù)據(jù)描述，從而降低求解復(fù)雜度，能更好地適應(yīng)考慮多因素的網(wǎng)架優(yōu)化問題。因此本發(fā)明首先采用隊列優(yōu)化算法(ShortestPath Faster Algorithm，SPFA)算法計算負荷點(10kV柱上變壓器、10kV配電變壓器、大用戶高壓側(cè)節(jié)點)到10kV母線節(jié)點，以及負荷點與同地塊其他負荷點之間的最短聯(lián)通距離；然后計算出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度分布，并采用柯爾莫哥洛夫-斯米爾諾夫檢驗(Kolmogorov-Smirnov test，K-S test)進行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度分布的檢驗；最后再利用K-means算法對拓撲數(shù)據(jù)進行聚類分析，將指標(biāo)相近的各網(wǎng)絡(luò)聚為一類，為網(wǎng)架優(yōu)化做前期準(zhǔn)備，以便分析各類網(wǎng)絡(luò)與其余網(wǎng)絡(luò)中電氣相關(guān)的指標(biāo)或參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并利用這種關(guān)聯(lián)關(guān)系作為網(wǎng)架優(yōu)化的指導(dǎo)策略，例如同一類網(wǎng)絡(luò)建立相同的網(wǎng)架模型。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種基于拓撲特性的網(wǎng)架聚類分析方法，包括：

基于待測區(qū)域的電網(wǎng)地理拓撲數(shù)據(jù)利用隊列優(yōu)化算法獲得各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的平均距離；

基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度的預(yù)設(shè)公式計算待測區(qū)域中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的度；

基于所述各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的平均距離和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的度對所述電網(wǎng)地理拓撲數(shù)據(jù)進行聚類。

優(yōu)選的，所述基于待測區(qū)域的電網(wǎng)地理拓撲數(shù)據(jù)利用隊列優(yōu)化算法獲得各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的平均距離，包括：

基于待測區(qū)域的電網(wǎng)地理拓撲數(shù)據(jù)確定各供電單元；