一种基于k-means算法的线损同类划分方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网线损管理领域，涉及一种基于K-MEANS算法的线损同类划分方 法。
【背景技术】
[0002] 线损率指标是电力企业的一项重要综合性技术经济指标，它反映了一个电力网的 规划设计、生产技术和运营管理水平，线损管理的范围贯穿了电网规划设计、设备选型、调 度运行、技术改造、计量管理、营销管理等全方面。
[0003]目前，电网企业线损管理的主要依据是本单位历史年份的统计线损和理论线损结 果，同时考虑统计口径和用电结构的变化、节能发电调度的影响、新能源的发展状况、过网 电量的大小以及电网基建及技改项目的实施等对电网线损的影响，一方面未全面考虑电网 结构、设备状况、电网运行等其它影响线损因素，另一方面在进行各省、市或县级公司之间 线损率指标比较时缺乏比较依据。为了更客观评价线损管理水平，需要在自然禀赋类似的 电网间进行比较，自然禀赋差异较大的电网间没有可比性。
[0004] 因此，深入开展各地区的电网网架结构、用电结构特点、电网运行特征等各种因素 对线损的影响原理和影响程度研宄，构建影响线损综合指标体系，并根据这些指标进行线 损同类地区划分方法研宄，对线损管理者在自然禀赋相似电网中进行线损水平评价，具有 非常重要的现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种基于K-MEANS算 法的线损同类划分方法，可以通过计算各电网指标之间的差异性，将线损自然禀赋类似的 电网划分到同一类别，以便于线损管理者在同类别中对线损进行比较和管理，从而为电网 的节能降损工作提供强有力的理论依据。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供采用如下技术方案：
[0007] 一种基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0008] 步骤一，建立影响电网线损的指标体系，包括电压等级及层次、线路平均长度、导 线截面积、配变设备状况、无功补偿配置、负荷时间分布、单位变电容量负载率、电网最大自 然无功负荷系数、分压售电量、无损电量、农村面积占比、非工业GDP占比以及供电密度，共 13个指标；
[0009] 步骤二，建立数学模型，建立步骤一中所述指标体系的各个指标的数学模型；
[0010] 步骤三，计算指标值，收集所述指标体系中各个指标的基础数据，根据步骤二中建 立各个指标的数学模型分别计算出各个指标的指标值；
[0011] 步骤四，线损同类划分，将步骤三中计算出的各个指标的指标值作为N维向量，N 表示指标个数，在N维空间中利用K-MEANS算法计算出不同电网的相同指标之间差异，将线 损自然禀赋类似的电网划分到同一个类别，从而完成线损同类划分。
[0012] 其中，所述步骤二中，电压等级及层次Ydyw的数学模型计算公式为：
[0013] Ydydj= Σ Loss i
[0014] 其中，i = 500~IOkV内各电压等级，Loss$待划分电网全范围内i电压等级分 压线损率；
[0015] 线路平均长度Yam的数学模型计算公式为：
【主权项】
1. 一种基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一，建立影响电网线损的指标体系，包括电压等级及层次、线路平均长度、导线截 面积、配变设备状况、无功补偿配置、负荷时间分布、单位变电容量负载率、最大自然无功负 荷系数、分压售电量、无损电量、农村面积占比、非工业GDP占比以及供电密度，共13个指 标； 步骤二，建立数学模型，建立步骤一中所述指标体系的各个指标的数学模型； 步骤三，计算指标值，收集所述指标体系中各个指标的基础数据，根据步骤二中建立各 个指标的数学模型分别计算出各个指标的指标值； 步骤四，线损同类划分，将步骤三中计算出的各个指标的指标值作为N维向量，N表示 指标个数，在N维空间中利用K-MEANS算法计算出不同电网的相同指标之间差异，将线损自 然禀赋类似的电网划分到同一个类别，从而完成线损同类划分。
2. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，电压等级及层次Ydyw的数学模型计算公式为： YdyDJ- 2LossJ 其中，i= 500~10kV内各电压等级，LosSiS待划分电网全范围内i电压等级分压线 损率； 线路平均长度YXM)的数学模型计算公式为：
其中，Q为待划分电网i电压等级下的线路长度，\为待划分电网i电压等级线路条 数。
3. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，导线截面积YDXJH的指标计算公式为： Ydxjm一 ^Lossjqk (qiaLika+qibLikb+qicLikc) 其中，i= 110~10kV内各个电压等级；k为导线类型序号，当k= 1时，表示架空线，k= 2时，表示电缆；qk为导线类型权重，按架空线和电缆的长度比例，qi、q2推荐值分别为 90%、10%，如果某电网无电缆，则100% ;L〇SS $待划分电网全范围内i电压等级分 压线损率；1^、1^山1;。为待划分电网的1电压等级架空线或电缆的截面与待划分电网的1 电压等级线路长度的比；将导线按截面积大小分为I截面、II截面、III截面三种截面，其中 I截面的截面积小于II截面的截面积、II截面的截面积小于III截面的截面积，a、b、c分别代 表I截面、II截面、III截面。
4. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，配变设备状况YPBZK的数学模型计算公式为： YPBzk=qaTa+qbTb+qcTc 其中：Ta、Tb、T。为各种配变设备型号配变容量比例，a、b、c分别高耗型号、普通型号、节 能型号，高耗型号为S7以下，普通型号为S9~S11，节能型号为S11以上，其中非晶合金变 及单相变的容量合并归入Sn以上型号参与计算。
5. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，无功补偿配置￥_。的计算公式为： Ywgbc= SLosSid-ffi) 其中：i= 750~10kV等各电压等级；LosSiS待划分电网全范围内i电压等级分压线 损率％为各电网的i电压等级无功补偿配置系数，主变所配置电容量容量与主变容量的 比值。
6. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，负荷时间分布YFW的数学模型计算公式为：
其中A为各电网的月负荷均匀程度，即月最大峰谷差与月平均负荷的比值。
7. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，单份夺电容量负栽率的数学樽型计筧公式为：
其中：i= 500~10kV等各电压等级而为i电压等级变压器下送电量；ni为i电压 等级变压器的损耗率；PmSi电压等级变压器空载损耗的典型值；Pn为i电压等级变压器 负载损耗的典型值；SiSi电压等级变压器额定容量的典型值；Pi电压等级变压器的 下送功率；BiSi电压等级变压器的容量。
8. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，最大自然无功负荷系数YZKW(；的数学模型计算公式为：
其中：Q为电N的最大无功能力，P为电网最大统调有功负荷；电网的最大无功能力 为： Q=Qg+Qc+Qr+Ql 其中：Qe为发电机的无功功率，Q。为容性无功补偿总容量，Qk为邻网输入或输出无功， 线路和电缆的充电功率。
9. 根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，分压售电量YFm的数学模型计算公式为：
其中：i= 220~10kV等各电压等级；LosSiS待划分电网全范围内i电压等级分压线 损率A为电网i电压等级供电量;A为电网的总供电量； 无损电量占比W的数学模型计算公式为： Ywsdl= 1-W 其中：YWI为电网无损电量。
10.根据权利要求1所述的基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，其特征在于：所述 步骤二中，农村面积占比YNQU的数学模型计算公式为： YNCMJ=S' 其中：s'为各电网农村面积占比； 非工业⑶P占比YFCT的数学模型计算公式为： Yfgy=G 其中：G为各电网非工业⑶P占比； 供电密度的数学模型计算公式为：
其中：A为各电网年度供电量，S为各电网供电面积。
【专利摘要】本发明提供一种基于K-MEANS算法的线损同类划分方法，通过引入各电网的电网结构特征、设备物理参数、电网运行特征、用电结构特征、自然及社会发展状况等影响线损的综合因素，构建影响线损的综合指标体系，并建立各指标的数学模型，将各电网各指标值作为N维向量，利用K-MEANS聚类算法迭代计算出各电网指标之间的差异性，从而将线损自然禀赋类似的电网划分到同一类别，便于电网企业在同一类别中对各电网线损率水平进行评价比较。本发明采用充分考虑电网基本特征的做法，进行线损同类划分，保证了划分结果的客观合理性，为线损管理提供强有力的理论支持。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104699959
【申请号】CN201510079085
【发明人】安海云, 周琪, 杨明, 周前, 陈静, 孙志明, 张宁宇, 龙禹, 王晓英
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月13日