一种小型水电站集群划分方法和计算机可读存储介质与流程

本发明涉及集群划分，尤其涉及一种小型水电站集群划分方法和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、小型水电站(简称小水电)在运行过程中，有水即发，发电出力波动性较大。多个小水电接入电网，会导致主电网负荷规律性变差，安全性降低，因此，需对小水电的发电出力趋势进行预测，制定合理的发电计划以保证电网供需平衡和稳定运行，但单个小水电发电出力受环境影响，其发电出力特性变化不定，难以进行趋势预测。

2、为了预测小水电的发电出力趋势，需将各个小水电划归为多个集群，利用集群发电出力特性反应单个小水电的发电出力趋势。现有的小水电集群划分方法包括地理位置划分法和相关特征聚类法，分别详述如下。

3、地理位置划分法是根据各个小水电的地理位置，例如地区、流域等，对小水电进行集群划分，即属于相同地区的小水电划归为一个集群，或者属于相同流域的小水电划归为一个集群。由于位于同一地区或者流域的小水电中，有可能出现多个小水电发电出力趋势相似但某个小水电发电出力趋势与其他小水电不相似的情况，地理位置划分法根据地区或者流域对小水电进行集群划分，有可能就将发电出力趋势不相似的某个小水电与发电出力趋势相似的多个小水电划分到同一个集群中，导致集群预测精确度低。

4、相关特征聚类法包括：步骤一：将各个小水电任意划分为k个集群；步骤二：根据小水电的输出功率特征指标，计算每个集群内各个小水电输出功率指标的指标平均值，该指标平均值为聚类中心，小水电输出功率指标与聚类中心的差值定义为该小水电到聚类中心的距离；步骤三：计算各个小水电到各个聚类中心的距离；步骤四：对每个小水电，分别比对其与各个集群聚类中心的距离，小水电若与当前集群聚类中心的距离为最短距离，则留在当前集群中不移动，若与其他集群聚类中心的距离为最短距离，则从当前集群移动到该其他集群；步骤五：重复步骤二至四，直至每个小水电与其当前集群聚类中心的距离为最短距离为止，至此完成集群划分。相关特征聚类法由于将各个小水电任意划归为k个集群，有可能导致每个集群中包含多个不相似的小水电，如此则需经过多次聚类方能完成集群划分，计算效率低。由此可见，地理位置划分法和相关特征聚类法各自具有缺点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种小型水电站集群划分方法和计算机可读存储介质，其集群预测精确度高且计算效率高。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种小型水电站集群划分方法，包括如下步骤：

3、步骤a.获取各个小水电所属地区和所属流域信息，将位于同一地区且位于同一流域的小水电划归为一个集群；

4、步骤c.循环执行步骤c0，直至每个小水电与各个集群之间的距离当中，与当前所属集群之间距离为最短距离为止，其中步骤c0包括：

5、步骤c01.在每个集群内，对每个小水电，获取其各项发电出力特性指标；就该集群内的每项指标，计算各个小水电该项指标的中位数，即该集群内该项指标的聚类中心；

6、步骤c02.就每个小水电与每个集群之间，对该小水电的各项指标与该集群相应指标聚类中心的差值进行求和，该和称为该小水电与该集群之间的距离；

7、步骤c03.就每个小水电，判断其与哪个集群之间距离最短，若与非当前所属集群之间距离最短，则改划归到该非当前所属集群。

8、进一步地，包括在步骤a和步骤c之间执行的步骤b.在每个集群内，计算每两个小水电历史发电出力趋势相似度；对每个小水电，若当前所属集群集群内有其他小水电与之相似度不高于预设值，且本小水电与同一地区非当前所属集群内的任一个小水电的历史发电出力趋势相似度都高于预设值，则将该小水电从当前所属集群移动到该非当前所属集群。

9、进一步地，步骤c02中，本发明给出的求和为加权求和。

10、进一步地，步骤c01中，本发明给出的中位数计算公式为该公式中，xm为某个集群中某项指标的指标集群中心值，即某个集群的聚类中心；x＝(x1,x2,x3...xn)定义为某个集群中某项指标的集合，其中xn代表某个集群中第n个小水电的该指标的具体值，n为小水电序号。

11、进一步地，步骤c02中，本发明给出的差值计算公式为din＝yikn-xmik，该公式中，din为第n个小水电的第i项指标与各个集群对应的第n项指标集群中心值的差值；xm＝(xm11,xm22,xm33...xmik)定义为各个集群各项指标集群中心值的集合，其中xmik为第k个集群第i项指标的集群中心值；y＝(y111,y222,y333...yikn)定义为各个小水电各项指标的集合，其中yikn为第k个集群第n个小水电的第i项指标；i为指标序号，n为小水电序号，k为集群序号。

12、进一步地，步骤c02中，本发明给出的距离计算公式为该公式中，dkn为第n个小水电与第k个集群的距离，din为第n个小水电与第k个集群中第i项指标集群中心值的距离，ωin为第i项指标的权重。

13、还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能够实现本发明给出的小型水电站集群划分方法。

14、本发明将地理位置划分法和相关特征聚类法有机结合，相比于现有的地理位置划分法，本发明使用相关特征聚类法，能够将当前所属集群中与多个小水电发电出力趋势不相似的某个小水电，改划归到具有多个与其发电出力趋势相似的小水电的集群中，提高集群预测精确度，克服了现有技术地理位置划分法集群预测精确度低的缺点；本发明相比于现有的相关特征聚类法，其使用地理位置划分法，能够将多个发电出力趋势相似的小水电划归到同一个集群中，这样可以减少聚类次数，提高计算效率，克服了现有技术相关特征聚类法计算效率低的缺点。本发明先使用地理位置划分法对各个小水电进行集群划分，然后使用相关特征聚类法对每个集群中的小水电作进一步集群调整，这样可以克服现有技术单独使用地理位置划分法和单独使用相关特征聚类法的不足。

技术特征：

1.一种小型水电站集群划分方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的小型水电站集群划分方法，其特征在于，包括在步骤a和步骤c之间执行的步骤b.在每个集群内，计算每两个小水电历史发电出力趋势相似度；对每个小水电，若当前所属集群集群内有其他小水电与之相似度不高于预设值，且本小水电与同一地区非当前所属集群内的任一个小水电的历史发电出力趋势相似度都高于预设值，则将该小水电从当前所属集群移动到该非当前所属集群。

3.根据权利要求1所述的小型水电站集群划分方法，其特征在于，步骤c02中，所述的求和为加权求和。

4.根据权利要求1所述的小型水电站集群划分方法，其特征在于，步骤c01中，所述的中位数计算公式为该公式中，xm为某个集群中某项指标的指标集群中心值，即某个集群的聚类中心；x＝(x1,x2,x3...xn)定义为某个集群中某项指标的集合，其中xn代表某个集群中第n个小水电的该指标的具体值，n为小水电序号。

5.根据权利要求3所述的小型水电站集群划分方法，其特征在于，步骤c02中，所述的差值计算公式为din＝yikn-xmik，该公式中，din为第n个小水电的第i项指标与各个集群对应的第n项指标集群中心值的差值；xm＝(xm11,xm22,xm33...xmik)定义为各个集群各项指标集群中心值的集合，其中xmik为第k个集群第i项指标的集群中心值；y＝(y111,y222,y333...yikn)定义为各个小水电各项指标的集合，其中yikn为第k个集群第n个小水电的第i项指标；i为指标序号，n为小水电序号，k为集群序号。

6.根据权利要求5所述的小型水电站集群划分方法，其特征在于，步骤c02中，所述的距离计算公式为该公式中，dkn为第n个小水电与第k个集群的距离，din为第n个小水电与第k个集群中第i项指标集群中心值的距离，ωin为第k个集群中第i项指标的权重。

7.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时能够实现权利要求1～6中任一项所述的小型水电站集群划分方法。

技术总结
本发明提供一种小型水电站集群划分方法，包括：步骤A.获取各个小水电所属地区和所属流域信息划分集群；步骤C.循环执行步骤c0，直至每个小水电与当前所属集群之间距离为最短距离为止，步骤c0包括：c01.在每个集群内，对每个小水电，获取其各项发电出力特性指标；计算各个小水电该项指标的中位数，即聚类中心；c02.就每个小水电与每个集群之间，对该小水电的各项指标与该集群相应指标聚类中心的差值进行求和，该和称为该小水电与该集群之间的距离；c03.就每个小水电，判断其与哪个集群之间距离最短，若与非当前所属集群之间距离最短，则改划归到该非当前所属集群。本发明先使用地理位置划分法后使用相关特征聚类法，克服现有技术的不足。

技术研发人员：刘珺斓,胡文华,张宇驰,沈春晖,衣志冲,刘志国,杨常葵,曾小勇,王艳琪,何瑞福
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司德宏供电局
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17