[發明專利]基于網格重拆分小波聚類的柔性負荷聚類方法和裝置

有效

• 申請號: 201911402868.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111160475B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李虎成;卜強生;高磊;徐青山;劉偉
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;東南大學;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 丁朋華

本發明公開了一種基于網格重拆分小波聚類的柔性負荷聚類方法和裝置，對構造的原始負荷數據空間網格拆分后再進行邊緣負荷數據網格重拆分，對存儲于重拆分網格下的負荷數據應用小波變換，形成新的負荷數據空間；在新的負荷數據空間中尋找連通單元并進行小波聚類，得到聚類單元，為每個聚類單元添加相應的柔性負荷聚類標簽，將新的負荷數據空間中負荷數據的聚類標簽傳遞給原始負荷數據空間中的負荷數據，輸出柔性負荷聚類集合。本發明能夠對各類的柔性負荷根據其負荷特征進行聚類，將具有相似特征屬性的柔性負荷對象聚合，從而為大量柔性負荷的集中控制、調度提供參考。

技術領域

本發明涉及柔性負荷聚類的技術領域，特別是涉及一種基于網格重拆分小波聚類的柔性負荷聚類方法和裝置。

背景技術

電力高峰負荷持續增長以及間歇式能源的迅猛發展增加了電網調度運行的難度，對電力系統調節能力提出新的重大挑戰。近年來，具有與電網雙向互動能力的電動汽車、儲能及部分能夠根據激勵或者電價調節的傳統負荷逐漸出現，這類可實現用電量在指定區間內變化或在不同時段間轉移的柔性負荷能夠削峰填谷、平衡間歇式能源波動和提供輔助服務，極大地豐富了電網調度運行的調節手段。

面對群體日益龐大的柔性負荷對象，在實施需求響應措施前沒有必要也不可能對每個用戶都一一建立模型，而是針對每一類具有相似特征屬性的柔性負荷群體進行建模研究，進而對各類別的柔性負荷對象進行需求響應調度。能實現此類要求的相關技術有分類技術和聚類技術兩種。但是分類技術是在已知對象類別的前提下將樣本進行分類。由于柔性負荷的組成較為復雜多變，用戶種類繁多，因此分類技術并不適用于柔性負荷特性區分。而滿足要求的聚類技術在柔性負荷聚類技術方面并不多見。

聚類分析法是一種新興的多元統計技術，它將具有相似屬性的事物聚為一類，使得同一類的事物具有高度的相似性。常用的聚類技術很多，如K-means等。但是它們并不適用于特征多樣、數據龐大的柔性負荷聚類的要求。小波聚類技術具有時間復雜度低，無需事先指定族類，可快速處理規模化數據，能應對孤立點等優點，小波聚類技術特別適合柔性負荷快速性、容錯性好和復雜度低的聚類要求。但是在小時的時間分辨率范圍內電力負荷具有較強的隨機性，存在大量負荷數據點分布在數據集的邊緣，所以柔性負荷數據中含有較多隨機性強、聚類關系不明顯的邊緣數據。而小波聚類的均勻網格聚類思想容易忽略數據集邊緣的數據，直接將其判為噪點，進而極大地影響聚類的準確性。

發明內容

發明目的：為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于網格重拆分小波聚類的柔性負荷聚類方法和裝置，能夠在對柔性負荷聚類時準確識別數據集邊緣的有效數據，對柔性負荷實現準確聚類。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明提供一種基于網格重拆分小波聚類的柔性負荷聚類方法，包括步驟：

對構造的原始負荷數據空間網格拆分后再進行邊緣負荷數據網格重拆分，對存儲于重拆分網格下的負荷數據應用小波變換，形成新的負荷數據空間；

在新的負荷數據空間中尋找連通單元并進行小波聚類，得到聚類單元，為每個聚類單元添加相應的柔性負荷聚類標簽，將新的負荷數據空間中負荷數據的聚類標簽傳遞給原始負荷數據空間中的負荷數據，輸出柔性負荷聚類集合。

進一步的，原始負荷數據空間構造和網格拆分包括：

將標準化后負荷數據集X中的每個負荷數據對象映射至負荷數據空間中；確定負荷數據集X中每一維數值的區間范圍 [min(x_i),max(x_i)]，i＝1,2,3,...,n，n為柔性負荷聚類對象的數量，x_i為第 i維標準化后的負荷數據，確定每維數據劃分的單元數為 p_u 1≤p_u≤m,1≤u≤n，將每維負荷數據劃分為p_u個單元，共形成p₁+p₂+p₃+...p_n個負荷數據網格單元；