一种基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法与流程

本发明涉及无功补偿，具体涉及一种基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法。

背景技术：

1、为满足社会日益增长的高质量用电需求，适应能源清洁低碳转型的深刻变革，推动高质量、可持续发展，国家电网公司制定配电网电压无功和技术降损管理提升2022-2024年行动计划，推进电网高质量、高效益发展，深挖配电网技术降损富矿，进一步提高设备利用效率，提升设备技术性能，降低运行损耗，对于推动电网提质增效，服务低碳绿色发展意义深远。

2、无功补偿在降损增效，提高电压合格率方面举足轻重，相关领域也制定、发布了一系列标准和准则，但无功补偿配置建议标准旨在通用性、宏观指导性，完全参照标准规范设计无功补偿配置方案将会出现与实际无功补偿需求不一致、无功补偿效果欠佳的问题，导致电网功率因数和无功补偿装置运行经济效益偏低。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，能够有效克服现有技术所存在的无功补偿效果较差，以及无功补偿装置运行经济效益较低的缺陷。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，包括以下步骤：

6、s1、获取补偿对象的年用电无功功率运行数据；

7、s2、对年用电无功功率运行数据进行聚类分析；

8、s3、对聚类结果进行分析评价；

9、s4、根据聚类结果确定无功补偿配置方案。

10、优选地，s1中获取补偿对象的年用电无功功率运行数据，包括：

11、基于电网监测系统，每隔一段时间获取补偿对象的年用电无功功率运行数据作为优化配置的数据依据。

12、优选地，s2中对年用电无功功率运行数据进行聚类分析，包括：

13、采用k-means聚类算法将年用电无功功率运行数据分为1～3组，并通过聚类分析获得各簇的聚类中心值cn、所占比例rn，其中n＝1,...,k，k为聚类数目。

14、优选地，s3中对聚类结果进行分析评价，包括：

15、采用手肘法对聚类结果进行分析评价，具体包括：

16、采用下式计算簇内每个样本点与样本均值之间欧式距离的平方和sse：

17、

18、其中，ci为第i个簇，p为第i个簇ci内的样本点，mi为第i个簇ci的样本均值；

19、sse值能够体现聚类后各簇内样本点的密集程度，即sse值越小，各簇内样本点越密集。

20、优选地，s3中对聚类结果进行分析评价，包括：

21、采用轮廓系数法对聚类结果进行分析评价，具体包括：

22、采用下式计算各簇内每个样本点的轮廓系数s(pn)：

23、

24、其中，a(pn)为样本点n与其所属簇内其他样本点之间的平均距离，a(pn)值越小，则表明样本点n属于所属簇的可能性越大；b(pn)为样本点n与其他各簇内所有样本点之间平均距离的最小值；

25、计算所有样本点的轮廓系数平均值，并将轮廓系数平均值作为聚类结果的轮廓系数s，其中s∈[-1,1]，轮廓系数s越接近于1，则表明聚类效果越好。

26、优选地，s4中根据聚类结果确定无功补偿配置方案，包括：

27、基于聚类数目k确定电容器补偿装置的安装数量，根据聚类结果确定各电容器补偿装置的补偿容量，得到无功补偿配置方案。

28、优选地，所述基于聚类数目k确定电容器补偿装置的安装数量，根据聚类结果确定各电容器补偿装置的补偿容量，得到无功补偿配置方案，包括：

29、1)当k＝1时，则安装1组电容器补偿装置，补偿容量取对应的聚类中心值c1即可；

30、2)当k＝2时，则安装2组电容器补偿装置，并根据相应的聚类中心值c1、c2确定补偿容量：

31、若c2/c1∈(1.5,2.5]，则补偿容量的配比为1:1，并以所占比例大的簇的聚类中心值作为配置依据，若配置依据为聚类中心值c1，则补偿容量为c1:c1，否则补偿容量为

32、若c2/c1∈(2.5,3.5]，则补偿容量的配比为1:2，并以所占比例大的簇的聚类中心值作为配置依据，若配置依据为聚类中心值c1，则补偿容量为c1:2c1，否则补偿容量为

33、3)当k＝3时，则安装3组电容器补偿装置，并根据相应的聚类中心值c1、c2、c3确定补偿容量：

34、若c3/c1∈(2.5,3.5]，则补偿容量的配比为1:1:1，并以所占比例大的簇的聚类中心值作为配置依据，若配置依据为聚类中心值c1，则补偿容量为c1:c1:c1，否则补偿容量为

35、若c3/c1∈(3.5,4.5]，则补偿容量的配比为1:1:2，并以所占比例大的簇的聚类中心值作为配置依据，若配置依据为聚类中心值c1，则补偿容量为c1:c1:2c1，否则补偿容量为

36、若c3/c1∈(4.5,5.5]，则补偿容量的配比为1:2:2，并以所占比例大的簇的聚类中心值作为配置依据，若配置依据为聚类中心值c1，则补偿容量为c1:2c1:2c1，否则补偿容量为

37、(三)有益效果

38、与现有技术相比，本发明所提供的一种基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，深度挖掘电网在线监测数据，基于实际无功功率运行数据实现对无功补偿容量的分组和优化配置，本申请技术方案不仅适用于变电站无功补偿，同时也适用于具有年、季节、日波动特性的电力用户，为无功补偿配置提供理论基础，能够有效提高无功补偿效果和无功补偿装置运行经济效益。

技术特征：

1.一种基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，其特征在于：s1中获取补偿对象的年用电无功功率运行数据，包括：

3.根据权利要求2所述的基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，其特征在于：s2中对年用电无功功率运行数据进行聚类分析，包括：

4.根据权利要求3所述的基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，其特征在于：s3中对聚类结果进行分析评价，包括：

5.根据权利要求3所述的基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，其特征在于：s3中对聚类结果进行分析评价，包括：

6.根据权利要求4或5所述的基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，其特征在于：s4中根据聚类结果确定无功补偿配置方案，包括：

7.根据权利要求6所述的基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，其特征在于：所述基于聚类数目k确定电容器补偿装置的安装数量，根据聚类结果确定各电容器补偿装置的补偿容量，得到无功补偿配置方案，包括：

技术总结
本发明涉及无功补偿，具体涉及一种基于聚类分析的长时间尺度无功补偿优化配置方法，获取补偿对象的年用电无功功率运行数据；对年用电无功功率运行数据进行聚类分析；对聚类结果进行分析评价；根据聚类结果确定无功补偿配置方案；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的无功补偿效果较差，以及无功补偿装置运行经济效益较低的缺陷。

技术研发人员：康凯,李江涛,丁键,崔旭东,王星博,吕世高,杨朋威,王纯,付国华,胡格吉力图,岳国庆,王钢,汪新
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17