一種低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力線損分析領(lǐng)域，特別涉及一種低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 線損是電網(wǎng)一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)考核指標(biāo)，它綜合反映電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn) 行和運(yùn)營(yíng)管理水平，降低線損是電力部門(mén)在節(jié)約能源、創(chuàng)建國(guó)際先進(jìn)水平供電企業(yè)、推進(jìn)企 業(yè)經(jīng)營(yíng)性管控等方面的重要任務(wù)?？焖?、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的線損分析方法有利于高效地?cái)M定出有 針對(duì)性的降損措施，制訂適當(dāng)?shù)木€損考核規(guī)劃，促進(jìn)電網(wǎng)的發(fā)展向更高效、更綠色的方向轉(zhuǎn) 變，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)企業(yè)的精益化管理。
[0003] 當(dāng)前的線損工作主要集中在主網(wǎng)，低壓配網(wǎng)缺乏關(guān)注，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、方法、規(guī)范十分 匱乏。低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)處于聯(lián)系用戶與供電企業(yè)的戰(zhàn)略性地位，臺(tái)區(qū)線損的高低直接影響用 戶的經(jīng)濟(jì)效益與供電企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效益。但與主網(wǎng)相比，低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)數(shù)目龐大，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是 主網(wǎng)的數(shù)百倍以上，線損分析量巨大。因此，如何從紛繁復(fù)雜的線損指標(biāo)中篩選出對(duì)線損貢 獻(xiàn)率高的指標(biāo)，利用這些指標(biāo)將低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)歸類，并篩選出典型臺(tái)區(qū)進(jìn)行線損分析，大幅 提高線損分析工作的效率，是降低線損途中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0004] 然而，目前并沒(méi)有相關(guān)研宄理論或方法針對(duì)該問(wèn)題提出有效的解決措施?，F(xiàn)有的 低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的分析測(cè)算方法存在的局限性主要有以下幾方面：
[0005] 1)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損分析指標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)用性低：雖然能夠收集到的臺(tái)區(qū)線損指 標(biāo)數(shù)據(jù)充足，但由于缺少有針對(duì)性的線損指標(biāo)分析工作，指標(biāo)對(duì)線損影響性的高低區(qū)別性 差，增加了線損分析的工作量；
[0006] 2)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)數(shù)目龐大導(dǎo)致線損分析工作效率低：供電部門(mén)進(jìn)行線損分析時(shí)， 往往針對(duì)大部分臺(tái)區(qū)進(jìn)行逐一測(cè)算，雖然此舉在一定程度上能夠提高分析的精度，但是，這 種重復(fù)的機(jī)械性冗余工作不夠簡(jiǎn)便，降低了企業(yè)的工作效率；
[0007] 3)典型的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損代表性低：現(xiàn)有方法進(jìn)行典型臺(tái)區(qū)的篩選分析過(guò) 程缺乏系統(tǒng)性的標(biāo)準(zhǔn)，偏主觀性、繁瑣、低效，易造成錯(cuò)漏，難以對(duì)某一區(qū)域內(nèi)的低壓配網(wǎng)臺(tái) 區(qū)線損的整體情況進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快 速分析方法。
[0009] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法，包含以下順序的步驟：
[0011] S1、根據(jù)實(shí)際情況收集并匯總低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損一級(jí)指標(biāo)，包括變壓器類型與 容量、供電半徑、線纜的類型與半徑、線路允許最大載流量、負(fù)荷分布、負(fù)荷特性曲線、負(fù)荷 率、負(fù)荷平均值、負(fù)載率、最小負(fù)荷率、負(fù)荷年最大利用小時(shí)數(shù)、負(fù)荷電流、運(yùn)行電壓、電壓合 格率、總功率因數(shù)、環(huán)境因素；
[0012] S2、采用FA對(duì)線損一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行因子分析，根據(jù)線損一級(jí)指標(biāo)的FA歸類結(jié)果，提 取出各類指標(biāo)中對(duì)線損具有高貢獻(xiàn)率的線損二級(jí)指標(biāo)；
[0013]S3、采用FCM對(duì)區(qū)域臺(tái)區(qū)進(jìn)行基于線損二級(jí)指標(biāo)的聚類，匯總各聚類中心臺(tái)區(qū)，得 到區(qū)域典型低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)；
[0014]S4、利用典型低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損典型性分析結(jié)果，對(duì)區(qū)域內(nèi)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)進(jìn)行 線損總體評(píng)價(jià)。
[0015] 所述步驟S2具體包含以下步驟：
[0016]S201、假設(shè)待線損分析區(qū)域內(nèi)有n個(gè)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)，線損一級(jí)指標(biāo)有 nKPpP2,. . .，PJ個(gè)，則因子分析法的分析對(duì)象即為nXm階線損一級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法，其特征在于，包含以下順序的步驟： 51、 根據(jù)實(shí)際情況收集并匯總低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損一級(jí)指標(biāo)，包括變壓器類型與容量、 供電半徑、線纜的類型與半徑、線路允許最大載流量、負(fù)荷分布、負(fù)荷特性曲線、負(fù)荷率、負(fù) 荷平均值、負(fù)載率、最小負(fù)荷率、負(fù)荷年最大利用小時(shí)數(shù)、負(fù)荷電流、運(yùn)行電壓、電壓合格率、 總功率因數(shù)、環(huán)境因素； 52、 采用FA對(duì)線損一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行因子分析，根據(jù)線損一級(jí)指標(biāo)的FA歸類結(jié)果，提取出 各類指標(biāo)中對(duì)線損具有尚貢獻(xiàn)率的線損>級(jí)指標(biāo)； 53、 采用FCM對(duì)區(qū)域臺(tái)區(qū)進(jìn)行基于線損二級(jí)指標(biāo)的聚類，匯總各聚類中心臺(tái)區(qū)，得到區(qū) 域典型低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)； 54、 利用典型低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損典型性分析結(jié)果，對(duì)區(qū)域內(nèi)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)進(jìn)行線損 總體評(píng)價(jià)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法，其特征在于：所述步驟 S2具體包含以下步驟： 5201、 假設(shè)待線損分析區(qū)域內(nèi)有n個(gè)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)，線損一級(jí)指標(biāo)有P2,. ..，PJ個(gè)，則因子分析法的分析對(duì)象即為nXm階線損一級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣：
5202、 在進(jìn)行因子分析之前對(duì)指標(biāo)先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)為I，Y2,. . .，Ym; 5203、 進(jìn)行因子分析時(shí)，低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損一級(jí)指標(biāo)與因子分析時(shí)抽出的共同因子 的相關(guān)關(guān)系可用因子負(fù)荷表不： Yj=aJ1F1+aJ2F2+. . . +aJhFh+ej,j= 1, 2, . . . ,m； 其中，aji(i=l，2，...，h,j=l，2，...，m)為因子載荷，是第j個(gè)原始變量在第i個(gè)因 子上的負(fù)荷；m為低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損一級(jí)指標(biāo)的總數(shù)；F為共同因子，h為共同因子的數(shù)目 (h個(gè)因子的累積貢獻(xiàn)率在85%以上）；ei，e2, . . .，em為誤差項(xiàng)； 5204、 利用因子載荷矩陣
士別得到對(duì)各共同因子貢獻(xiàn)率高 的指標(biāo)，此即為該類指標(biāo)中對(duì)線損具有較高影響的指標(biāo)，即線損二級(jí)指標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法，其特征在于：所述步驟 S3具體包含以下步驟： S301、根據(jù)線損分析工作的預(yù)期需要，設(shè)定聚類對(duì)象X、聚類數(shù)C、模糊聚類指數(shù)X、停 止閾值e; 設(shè)論域X= {Xi，X2，…，Xn}為被分類的對(duì)象，由S2得知每個(gè)對(duì)象又由h個(gè)指標(biāo)描述其 特征，即Xi={xn,xi2，…，xik,. . .，xih}，i= 1，2,…n%為第i個(gè)對(duì)象，是一個(gè)h維矢量， 則得到FCM的數(shù)據(jù)矩陣A= (Xij)nxh; 采用FCM把n個(gè)向量Xji= 1，2,…n)表示的對(duì)象分為C個(gè)模糊組，得出每組的聚類 中心，使得非相似性指標(biāo)的價(jià)值函數(shù)達(dá)到最??；其中，C是給定的聚類數(shù)，模糊聚類指數(shù)入 是影響隸屬度矩陣模糊化程度的指數(shù)權(quán)重，是控制算法的柔性參數(shù)； 5302、 用值在[0，1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)對(duì)模糊隸屬度矩陣U進(jìn)行初始化： FCM用模糊劃分，使每個(gè)給定數(shù)據(jù)點(diǎn)用值在[0，1]內(nèi)的隸屬度來(lái)確定其屬于各個(gè)組的 程度；與引入模糊劃分相適應(yīng)，隸屬矩陣U允許有取值在[0, 1]內(nèi)的元素；加上歸一化規(guī) 定，一個(gè)數(shù)據(jù)集的隸屬度和總等于1 ; 模糊隸屬度矩陣
，其中，Ui。是第i個(gè)對(duì)象對(duì)第c類的隸屬 度，W。滿
），用值在[0, 1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)初始化隸屬矩陣U， 使其滿足式（1)中的約束條件； 5303、 計(jì)算C個(gè)聚類中心： 聚類中心矢量= {Vi,V2, ? ? ?，Vc, ? ? ?，VJ，其中，Vc={vcl,vc2, ? ? ?，vck, ? ? ?，v"}是第c類的聚類中心，Vdt是它的第k維特征值； FCM的價(jià)值函數(shù)為：
其中，uic；e[0，1] ;V。為模糊組第c組的聚類中心，dic= |卜。-\| |為第c個(gè)聚類中心 與第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)間的歐幾里德距離；Xe[1，〇〇)是一個(gè)加權(quán)指數(shù)；構(gòu)造如下新的價(jià)值函 數(shù)，可求得使（2)式達(dá)到最小值的必要條件：
其中，0u02,...，0i，...，0"是（1)式的n個(gè)約束式的拉格朗日乘子，對(duì)所有輸入?yún)?量求導(dǎo)，使（2)式達(dá)到最小的必要條件為： 和 (4) (5)； 5304、 計(jì)算價(jià)值函數(shù)，并判斷是否達(dá)到終止條件，如果滿足，聚類結(jié)束，算法停止，否則 繼續(xù)； 5305、 用（5)式計(jì)算新的U矩陣；返回S303。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法，其特征在于：步驟S3在 采用FCM對(duì)區(qū)域臺(tái)區(qū)進(jìn)行基于線損二級(jí)指標(biāo)的聚類之前，采用因子分析法，對(duì)線損二級(jí)指 標(biāo)進(jìn)行篩選。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法，其特征在于：所述的篩 選的線損二級(jí)指標(biāo)為總功率因數(shù)、負(fù)載率以及供電半徑。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損的快速分析方法，包含以下步驟：根據(jù)實(shí)際情況收集并匯總低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損一級(jí)指標(biāo)；采用FA對(duì)線損一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行因子分析，根據(jù)線損一級(jí)指標(biāo)的FA歸類結(jié)果，提取出各類指標(biāo)中對(duì)線損具有高貢獻(xiàn)率的線損二級(jí)指標(biāo)；采用FCM對(duì)區(qū)域臺(tái)區(qū)進(jìn)行基于線損二級(jí)指標(biāo)的聚類，匯總各聚類中心臺(tái)區(qū)，得到區(qū)域典型低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)；利用典型低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)的線損典型性分析結(jié)果，對(duì)區(qū)域內(nèi)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)進(jìn)行線損總體評(píng)價(jià)。本發(fā)明的分析方法，能夠大幅提高低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)線損分析工作的效率。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104809658
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510174868
【發(fā)明人】歐陽(yáng)森, 安曉華
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日