一种基于聚类分析的配电网供电区域划分方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于聚类分析的配电网供电区域划分方法。该方法首先选定要进行划分的供电区域范围，对其现状及影响供电区域划分的主要因素进行分析，建立供电区域划分的评价指标体系；之后分析该供电区域各现状指标和规划指标的分布情况，并选用适当的方法对数据进行处理，使处理后的数据基本服从正态分布；然后，运用SAS软件，选用适当的方法对各指标的样本数据分别进行聚类分析或对几个指标一起进行聚类分析，使聚类结果基本服从正态分布；最后，根据聚类分析结果，建立该供电区域的划分标准。本方法具有较高的适应性，可适用于不同地区、不同规模供电区域的划分，能够为差异化的配电网规划设计技术导则及相关技术标准的制定奠定基础。
【专利说明】一种基于聚类分析的配电网供电区域划分方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配电系统规划的方法，具体涉及一种基于聚类分析的配电网供电区域划分方法。
【背景技术】
[0002]中国幅员辽阔，供电面积广大，各地经济社会发展情况和电网特点差异明显。若按照一个统一的标准建设配电网，则会造成设备资产利用率不高甚至严重浪费的情况，在技术、经济上不合理。因此，为了体现地区差异性和配电网规划、建设的差异性，实现配电网的精益化管理，提高配电网规划工作的效率和水平，推动我国配电网规划向规范化、科学化发展，应始终贯穿“差异化规划”理念，在考虑各地区经济社会发展呈现非均衡性的情况下，结合各地区配电网现状及发展趋势，兼顾不同地区不同发展阶段的差异化特征，对我国配电网供电区域进行划分，为差异化的配电网规划及典型供电模式的建立奠定基础。
[0003](一)聚类分析法:
[0004]聚类分析是根据“物以类聚”的道理，对样品或指标进行分类的一种多元统计分析方法，其讨论的对象是大量的样品，要求能合理地按各自的特性来进行合理的分类，没有任何模式可供参考或依循，即是在没有先验知识的情况下进行的。
[0005]其基本思想是根据事物本身的特性研究个体分类的方法；
[0006]聚类原则是同一类中的个体有较大的相似性，不同类中的个体差异很大。
[0007]基本程序是根据一批样品的多个观测指标，具体地找出一些能够度量样品或指标之间相似程度的统计量，然后利用统计量将样品或指标进行归类。
[0008]1.聚类分析法的分类:
[0009]聚类分析的内容十分丰富，按其聚类的方法可分为以下几种:
[0010](I)系统聚类法:开始每个对象自成一类,然后每次将最相似的两类合并,合并后重新计算新类与其他类的距离或相近性测度。这一过程一直继续直到所有的对象归为一类为止。并类的过程可用一张谱系聚类图描述。
[0011](2)动态聚类法:首先对η个对象初步分类，然后根据分类的损失函数尽可能小的原则对分类进行调整，直到分类合理为止。
[0012](3)有序样品聚类法:开始将所有样品看成一类，然后根据某种最优准则将它们分割为两类、三类，一直分割到所需的K类为止。这种方法适用于有序样品的分类问题，也称为有序样品的聚类法。
[0013](4)模糊聚类法:利用模糊集理论来处理分类问题，它对经济领域中具有模糊特性的两态数据或多态数据具有明显的分类效果。
[0014](5)图论聚类法:利用图论中最小支撑树的概念来处理分类问题，创造了独具风格的方法。
[0015](6)聚类预报法:利用聚类方法处理预报问题，在多元统计分析中，可用来作预报的方法很多，如回归分析或判别分析。但对一些异常数据，如气象中的灾害性天气的预报，回归或判别分析处理的效果都不好，而聚类预报弥补了这一不足，这是一个值得重视的方法。
[0016]在这些聚类方法中，系统聚类法是目前在实际工作中使用最多的一类方法。它是将类由多变到少的一种方法。
[0017]2.系统聚类法:
[0018]设有η个样品，每个样品测得m项指标。系统聚类方法的基本思想是:首先定义样品间的距离和类与类之间的距离。一开始将η个样品各自自成一类，这时类间的距离与样品间的距离是等价的；然后将距离最近的两类合并，并计算新类与其他类的类间距离，再按最小距离准则并类。这样每次缩小一类，知道所有的样品都并成一类为止。这个并类过程可以用谱系聚类图表达出来。
[0019]由以上系统聚类法的基本思想，即可得出它的基本步骤如下:
[0020](I)将每一样品看成一类(这时有η类)；
[0021](2)对第j步(包括j=0)的分类，计算出各类与类之间的距离，合并距离最近的两类，以得到第j+Ι步的分类；
[0022](3)由j=0开始,重复步骤(2),直到所有样品归为一类为止。
[0023](4)做出聚类图。
[0024]由于类与类之间的距离可以有不同的定义法，就产生了不同的系数聚类法，下面来介绍其中的几种:
[0025](I)最短距离法:类与类之间的距离定义为两类中相距最近的两个样品间的距离。由于最短距离法是用两类之间最近样本点的距离来聚的，因此该方法不适合对分离得很差的群体进行聚类。
[0026](2)最长距离法:定义类与类之间的距离为两类中相距最远的两个样品间的距离。最长距离法容易被异常值严重地扭曲，一个有效的方法是将这些异常值单独拿出来后再进行聚类。
[0027](3)中间距离法:类与类之间的距离既不取两类最近样品间的距离，也不取两类最远样品间的距离，而是取介于两者中间的距离。
[0028](4)类平均法:定义两类的距离平方等于两类中元素两两之间平方距离的平均。类平均法较好地利用了所有样品之间的信息，在很多情况下它被认为是一种比较好的系统聚类法，应用比较广泛。
[0029](5)重心法:类与类之间的距离定义为两个类重心(类内样品平均值)间的距离。与其他系统聚类法相比，重心法在处理异常值方面更稳健，但是在别的方面一般不如类平均法或离差平方和法的效果好。
[0030](6)离差平方和法(Ward方法):先将η个样品各自成一类，聚类时每次并掉一类，而选择使类内离差平方和的总和增加最小的两类加以合并，直到所有的样品归为一类为止。离差平方和法使得两个大的类倾向于有较大的距离，因而不易合并；相反，两个小的类却因倾向于有较小的距离而易于合并。这往往符合我们对聚类的实际要求。
[0031]3.类平均法:
[0032]类平均法采用两类样品两两之间平均距离的平方的平均作为类之间的距离，SP[0033]
【权利要求】
1.一种基于聚类分析的配电网供电区域划分方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: (1)分析配电网供电区域划分方式及划分标准现状； (2)选定划分的供电区域范围，对其现状及影响供电区域划分的因素进行分析； (3)建立供电区域划分的评价指标体系； (4)分析供电区域各现状指标和规划指标的分布情况； (5)对指标数据进行处理； (6)对各指标的数据进行聚类分析，检查聚类分析结果是否符合正态分布； (7)建立供电区域的划分标准。
2.如权利要求1所述的配电网供电区域划分方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述供电区域面积不小于5km2。
3.如权利要求1所述的配电网供电区域划分方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据步骤(2)中影响供电区域划分的因素，首次从政治、经济和负荷三方面建立供电区域划分的评价指标体系，其中: 政治指标包括行政级别； 经济指标包括年人均GDP、年人均社会用电量、年人均生活用电量和单位GDP电耗； 负荷指标包括负荷密度、负荷性质和负荷优先级。
4.如权利要求1所述的配电网供电区域划分方法，其特征在于，所述步骤(4)中，分析供电区域可量化指标的分布情况包括:年人均GDP、年人均社会用电量、年人均生活用电量、单位GDP电耗和负荷密度。
5.如权利要求1所述的配电网供电区域划分方法，其特征在于，所述步骤(5)中，选择平方根转换、对数转换或反正弦转换法对指标数据进行处理，使处理后的指标数据服从正态分布。
6.如权利要求1所述的配电网供电区域划分方法，其特征在于，所述步骤(6)中，设定供电区域类型个数，运用标准软件系统SRS软件，选用系数聚类法对各指标数据分别进行聚类分析或对两个或两个以上指标一起进行聚类分析，检查聚类分析结果是否符合正态分布:如果是，输出并分析供电区域划分结果；否则，采用系数聚类法的其他方法重新进行聚类分析，直到聚类分析结果服从正态分布为止。
7.如权利要求1所述的配电网供电区域划分方法，其特征在于，所述步骤(7)中，根据聚类分析结果，建立供电区域的划分标准，供电区域类型的名称和个数根据实际情况设定。
【文档编号】G06Q50/06GK103632306SQ201310433740
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】周莉梅, 苏傲雪, 崔艳妍, 刘伟, 苏剑 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网北京市电力公司, 国网山东省电力公司青岛供电公司