一种基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法
【专利摘要】一种基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，包括以下步骤：S1确定待分析区域内各变电站下级用户所包含的行业类型，并设置各行业的敏感系数；S2输入待分析区域电网内各变电站的基础数据即下级用户各行业的负荷比例；S3运用模糊C均值(FCM)聚类算法对各变电站进行聚类，根据分析的需求在确定分类数后输出聚类结果；S4以每类变电站的聚类中心作为基准，结合各行业的敏感系数计算各类变电站的暂降敏感度；S5依据敏感度大小得出的序列将区域电网内变电站划分为相应的等级。本发明可对暂降敏感度进行变电站层面的分析，且工作量少切合实际，解决了负荷多样性综合反映变电站的暂降敏感度的问题。
【专利说明】-种基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法。
【背景技术】
[0002] 变电站的暂降敏感度是指变电站下的全体负荷对电压暂降问题的敏感程度，即变 电站承受电压暂降现象时其下级负荷能承受干扰仍正常工作的能力，这种能力越低，敏感 度也就越高。
[0003] 近年来，随着科技的发展，敏感电力电子设备的被广泛应用、以及诸如半导体制 造、计算机集成制造等新型电力敏感负荷的出现，对供电的电能质量提出了更高的要求，这 使得电压暂降问题受到了广泛的关注，其已经逐渐成为对用户影响最大的电能质量问题之 〇
[0004] 电压暂降的影响范围广，造成的经济损失大，对区域电网内大量变电站的电压暂 降敏感度进行分级，有利于发现对电压暂降现象敏感的变电站及区域，实现对出现大范围 电压暂降现象造成影响进行预估，同时也对预防区域电网由电压暂降引发重大事故有着重 要的意义。
[0005] 对区域电网内变电站的电压暂降敏感度进行分级需要对各分析对象即变电站的 整体敏感度进行评估，并依据一定的规则将全部变电站根据对暂降的敏感程度大小划分为 相应的等级。
[0006] 目前关于电压暂降敏感度的分析方法大多都只是对单一电气设备的电压暂降敏 感度进行评估，而对于变电站的负荷整体敏感度进行分析目前尚没有明确的手段。要从变 电站层面对下级负荷的整体敏感度进行分析主要面临以下三方面问题，也是变电站暂降敏 感度分级实用化的关键性难题：1)变电站暂降敏感度取决于下级用户的整体特性，难以运 用目前对单一电气设备的敏感度评估方法来进行变电站层面的分析；2)变电站数目众多， 且每个变电站下级用户的地域分布非常广泛，若采取详尽地调研统计方法去评估每个变电 站对电压暂降的敏感程度将导致工作量巨大且不切实际；3)用户使用的电气设备不同，对 电压暂降的敏感度也存在巨大的差异，负荷的多样性导致了不同的变电站的下级用户行业 特性各异，如何由下级用户的敏感特性来综合反映变电站的暂降敏感度目前尚没有理论方 法。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题，就是提供一种变电站暂降敏感度分级方法，更准确 地说，就是提供一种基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其可对暂降敏 感度进行变电站层面的分析，且工作量少切合实际，解决了负荷多样性综合反映变电站的 暂降敏感度的问题。
[0008] 解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0009] -种基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其特征是包括以下步 骤：
[0010] Si确定待分析区域内各变电站下级用户所包含的行业类型，并设置各行业的敏感 系数；
[0011] S2输入待分析区域电网内各变电站的基础数据即下级用户各行业的负荷比例；
[0012] S3运用模糊C均值（FCM)聚类算法对各变电站进行聚类，根据分析的需求在确定 分类数后输出聚类结果；
[0013]S4以每类变电站的聚类中心作为基准，结合各行业的敏感系数计算各类变电站的 暂降敏感度；
[0014]S5依据敏感度大小得出的序列将区域电网内变电站划分为相应的等级。
[0015] 所述的步骤Sl具体为：
[0016] 设有m个行业类型，各行业的敏感系数分别为Ci1,Ci2，…，Cim，得到行业敏感系 数向量A= [ai，α2，…，am]T ;
[0017] 其中各行业的敏感系数取值按下述：
[0018] 电子、电器、计算机制造、通信、机械、精密器械、塑胶、玻璃、五金、化工、医药、交通 运输为影响程度严重的一级行业，敏感系数为3;
[0019] 食品、服装、制鞋、皮具、玩具、印刷、家具、造纸、纺织、农产品加工行业为影响程度 一般的二级行业，敏感系数为2;
[0020] 服务业、商贸、会展、物流、房地产、第三产业为影响程度不明显的三级行业，敏感 系数取值1。
[0021] 所述的步骤S2具体为：
[0022] 设待分析区域电网内变电站的数目为n，以供电企业的用户侧信息管理作为基础 形成各变电站下级用户各行业的负荷比例，输入待分析的各变电站的基础数据即下级用户 各行业的负荷比例，形成原始数据矩阵X= (XiPnxm，其中为第i个变电站的第j种行业 的负荷占比。
[0023] 所述的步骤S3包括以下子步骤：
[0024]S3-1，根据分析的需求确定分类数C，即根据下级用户负荷比例分类后的变电站类 型数；
[0025]S3-2,初始化随机生成的隶属矩阵U;
[0026]S3-3，计算C个聚类中心；
[0027]S3-4,计算目标函数值；
[0028]S3-5,判断目标函数值小于阈值否，否则返回子步骤S3-3,然则输出聚类结果；
[0029] 输出聚类的结果及聚类中心矩阵C=(Wij)exm，其中第i行即第i类的聚类中心向 量，各元素分别为聚类中心所表征的各行业的负荷占比；
[0030]FCM把η个向量XiQ= 1，2, ···，]!)分为C个模糊组，并求每组的聚类中心，使得非 相似性指标的价值函数达到最小，使得每个给定数据点用值在[0，1]间的隶属度来确定其 属于各个组的程度，一个数据集的隶属度的和总等于1 : C
[0031] X"" =i，y/ =U.，" (3)； ?=1
[0032] FCM的目标函数即式（4)的一般化形式： c c η
[0033] ，···，? ) = Σ乂= ΣΣ?， （4); ?-1 J=I
[0034] 这里Uij介于[0, 1]间；Ci为第i类的聚类中心，Clij =I ICi-XjI I为第i个聚类中 心与第j个数据点间的欧几里德距离；且me[1，…）是一个加权指数；
[0035] 构造如下新的目标函数，求使（4)式达到最小值的必要条件：
【权利要求】
1. 一种基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其特征是包括以下步 骤： Sl确定待分析区域内各变电站下级用户所包含的行业类型，并设置各行业的敏感系 数； S2输入待分析区域电网内各变电站的基础数据即下级用户各行业的负荷比例； S3运用模糊C均值聚类算法对各变电站进行聚类，根据分析的需求在确定分类数后输 出聚类结果； S4以每类变电站的聚类中心作为基准，结合各行业的敏感系数计算各类变电站的暂降 敏感度； S5依据敏感度大小得出的序列将区域电网内变电站划分为相应的等级。
2. 根据权利要求1所述的基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其特 征是：所述的步骤Sl具体为： 设有m个行业类型，各行业的敏感系数分别为Ci1, Ci2，…，Cim，得到行业敏感系数向 量 A = [ a P α 2，…，a m]T ; 其中各行业的敏感系数取值按下述： 电子、电器、计算机制造、通信、机械、精密器械、塑胶、玻璃、五金、化工、医药、交通运输 为影响程度严重的一级行业，敏感系数为3 ; 食品、服装、制鞋、皮具、玩具、印刷、家具、造纸、纺织、农产品加工行业为影响程度一般 的二级行业，敏感系数为2 ; 服务业、商贸、会展、物流、房地产、第三产业为影响程度不明显的三级行业，敏感系数 取值1。
3. 根据权利要求2所述的基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其特 征是：所述的步骤S2具体为： 设待分析区域电网内变电站的数目为n，以供电企业的用户侧信息管理作为基础形成 各变电站下级用户各行业的负荷比例，输入待分析的各变电站的基础数据即下级用户各行 业的负荷比例，形成原始数据矩阵X = (Xj nXm，其中xu为第i个变电站的第j种行业的负 荷占比。
4. 根据权利要求3所述的基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其特 征是：所述的步骤S3包括以下子步骤： S3-1，根据分析的需求确定分类数C，即根据下级用户负荷比例分类后的变电站类型 数； S3-2,初始化随机生成的隶属矩阵U ; S3-3,计算C个聚类中心； S3-4,计算目标函数值； S3-5,判断目标函数值小于阈值否，否则返回子步骤S3-3,然则输出聚类结果； 输出聚类的结果及聚类中心矩阵C = ，其中第i行即第i类的聚类中心向量， 各元素分别为聚类中心所表征的各行业的负荷占比。
5. 根据权利要求4所述的基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其特 征是：所述的模糊C均值聚类算法的基本原理为： 把η个向量XiQ = 1，2, ···，η)分为c个模糊组，并求每组的聚类中心，使非相似性指 标的价值函数达到最小，使得每个给定数据点用值在[〇，1]间的隶属度来确定其属于各个 组的程度，一个数据集的隶属度的和总等于1 :
/=1 FCM的目标函数即式（4)的一般化形式：
这里Uij介于[0,1]间；Ci为第i类的聚类中心，Clij = I I Ci-Xj I I为第i个聚类中心与 第j个数据点间的欧几里德距离；且m e [1，…）是一个加权指数； 构造如下新的目标函数，求使（4)式达到最小值的必要条件：
这里λ = 1，2, "·，η)是（3)式的η个约束式的拉格朗日乘子；对所有输入参量求 导，使式（4)达到最小的必要条件为：
将模糊C均值聚类算法运用到本发明中，所述的步骤S3-2?S3-5具体如下： 步骤S3-2即用值在[0，1]间的随机数初始化隶属矩阵U，使其满足式（3)中的约束条 件； 步骤S3-3即用式（6)计算c个聚类中心Ci (i = 1，2,…，c); 步骤S3-4即根据式（4)计算目标函数，如果它小于某个确定的阀值，或它相对上次迭 代的目标函数值的改变量小于某个阀值，则算法停止； 步骤S3-5即用（7)计算新的U矩阵；返回步骤S3-3。
6.根据权利要求5所述的基于下级用户行业特性的变电站暂降敏感度分级方法，其特 征是：所述的步骤S4具体为： 矩阵运算形式如下：
其中向量B为各类变电站的暂降敏感度向量，βi为各类变电站的聚类中心所计算出 的变电站整体暂降敏感度的数值，公式如下：
上式即以各行业的负荷占比为权重对变电站下级用户对应的行业敏感度进行了综合， 以表征变电站整体的暂降敏感度。
【文档编号】G06Q10/06GK104376403SQ201410606015
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】薛峰, 谢伟伦, 谢培成, 李顺尧, 刘平, 杨家豪, 欧阳森 申请人:广东电网有限责任公司东莞供电局