一種基于k-means算法的理想線損率的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于K-MEANS算法的理想線損率的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 線損率指標(biāo)是電力企業(yè)的一項(xiàng)重要綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它反映了一個(gè)電力網(wǎng)的 規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)管理水平，線損管理的范圍貫穿了電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、調(diào) 度運(yùn)行、技術(shù)改造、計(jì)量管理、營(yíng)銷(xiāo)管理等全方面。
[0003]目前，電網(wǎng)企業(yè)線損管理的主要依據(jù)是本單位歷史年份的統(tǒng)計(jì)線損和理論線損結(jié) 果，同時(shí)考慮統(tǒng)計(jì)口徑和用電結(jié)構(gòu)的變化、節(jié)能發(fā)電調(diào)度的影響、新能源的發(fā)展?fàn)顩r、過(guò)網(wǎng) 電量的大小以及電網(wǎng)基建及技改項(xiàng)目的實(shí)施等對(duì)電網(wǎng)線損的影響?，F(xiàn)有技術(shù)中，一方面未 全面考慮電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備狀況、電網(wǎng)運(yùn)行等其它影響線損因素，另一方面在進(jìn)行各省、市或 縣級(jí)公司之間線損率指標(biāo)比較時(shí)缺乏比較依據(jù)。
[0004] 本申請(qǐng)人于2015年02月13日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01510079085. 1的發(fā)明專利公開(kāi) 了一種基于K-MEANS算法的線損同類劃分方法，其中，劃分到同一類別的電網(wǎng)，經(jīng)過(guò)測(cè)評(píng)后 只能大致知道其管理水平高低，也就是只知道某電網(wǎng)線損方面是管理到位還是不到位，至 于管理不到位的有多大降損空間，線損降到多少算合適，還無(wú)法解決，而這些問(wèn)題也正是目 前線損管理者比較關(guān)注的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于K-MEANS算法的理想線損率的計(jì)算方法，在 線損同類劃分基礎(chǔ)上，確定線損完成標(biāo)桿單位，計(jì)算各電網(wǎng)理想線損率，對(duì)督促其它電網(wǎng)企 業(yè)加強(qiáng)和完善各項(xiàng)線損管理制度、為節(jié)能降損工作提供量化依據(jù)，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意 義。
[0006] 名詞解釋：
[0007] 理想線損率：在現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)下，各電網(wǎng)通過(guò)加強(qiáng)管理有望能達(dá)到的標(biāo)桿線損率。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種基于K-MEANS算法的理想線損率的計(jì)算方法，其特征在于：包括下列步驟：
[0010] 步驟一，建立影響線損電量及線損率的綜合指標(biāo)體系，包括電壓等級(jí)及層次、線路 平均長(zhǎng)度、導(dǎo)線截面積、配變?cè)O(shè)備狀況、無(wú)功補(bǔ)償配置、負(fù)荷時(shí)間分布、單位變電容量負(fù)載 率、電網(wǎng)最大自然無(wú)功負(fù)荷系數(shù)、分壓售電量、無(wú)損電量占比、農(nóng)村面積占比、非工業(yè)GDP占 比以及供電密度；
[0011] 步驟二，通過(guò)收集上一年度電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提取和線損相關(guān)的數(shù)據(jù)，并建立步驟一 中所述指標(biāo)體系的各個(gè)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型；
[0012] 步驟三，根據(jù)步驟二中建立的各個(gè)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型分別計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的指標(biāo) 值；
[0013] 步驟四，對(duì)各指標(biāo)的指標(biāo)值進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化；
[0014] 步驟五，將步驟四中標(biāo)準(zhǔn)化后的各個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值作為N維向量，N表示指標(biāo)個(gè) 數(shù)，在N維空間中利用K-MEANS算法計(jì)算出不同電網(wǎng)的相同指標(biāo)之間的差異，從而進(jìn)行線損 同類劃分；
[0015] 步驟六，根據(jù)步驟五的線損同類劃分結(jié)果，在同一類別中將各電網(wǎng)的各指標(biāo)值進(jìn) 行區(qū)間折算，并結(jié)合各指標(biāo)的影響權(quán)重計(jì)算各電網(wǎng)線損的綜合測(cè)評(píng)值，最后根據(jù)各電網(wǎng)綜 合測(cè)評(píng)值與實(shí)際線損率的排序差異，找出各同類電網(wǎng)的標(biāo)桿電網(wǎng)，并以標(biāo)桿電網(wǎng)為基準(zhǔn)計(jì) 算各電網(wǎng)的理想線損率。
[0016] 優(yōu)選：步驟四采用的標(biāo)準(zhǔn)化方法為z-score標(biāo)準(zhǔn)化。
[0017] 優(yōu)選：步驟六中，指標(biāo)折算值Yj 的計(jì)算公式為：
[0018]
[0019] 其中：M為同類電網(wǎng)組成的集合；η_為同類電網(wǎng)中綜合線損率最大值；η _為同 類電網(wǎng)中綜合線損率最小值；Υ,為各指標(biāo)計(jì)算結(jié)果；Υ_為同類電網(wǎng)中某指標(biāo)計(jì)算結(jié)果的最 大值；Υ_為同類電網(wǎng)中某指標(biāo)計(jì)算結(jié)果的最小值。
[0020] 優(yōu)選：步驟六中，綜合測(cè)評(píng)值Y的計(jì)算公式為：
[0021]
[0022] 其中：η為指標(biāo)數(shù)量；Q1為各線損影響指標(biāo)權(quán)重。
[0023] 優(yōu)選：步驟六中，理想線損率η ,β的計(jì)算公式為：
[0024] η " 理想=Yni X min {τι "/%，m e Μ}
[0025] 其中：Hni為同類電網(wǎng)中m電網(wǎng)的綜合線損率；Yni為同類電網(wǎng)中m電網(wǎng)的綜合測(cè)評(píng) 值。
[0026] 優(yōu)選：步驟六中，各指標(biāo)影響權(quán)重的計(jì)算采用專家打分法和層次分析法確定，對(duì)于 指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，選定相關(guān)專家對(duì)各層次指標(biāo)的重要程度進(jìn)行打分，打分值為Satty標(biāo)度 值，收集所有專家的打分，建立各層次指標(biāo)的判斷矩陣A ;根據(jù)A計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重值進(jìn)行一 致性校驗(yàn)；若不滿足一致性要求，則通過(guò)向各專家反饋、修正的方法，直至獲得滿足一致性 要求的權(quán)重值。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是：
[0028] 通過(guò)引入各電網(wǎng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征、設(shè)備物理參數(shù)、電網(wǎng)運(yùn)行特征、用電結(jié)構(gòu)特征、 自然及社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r等影響線損的綜合因素，構(gòu)建影響線損的綜合指標(biāo)體系，并建立各指 標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，為了消除各指標(biāo)之間量綱的差異，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將各電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化后的 指標(biāo)值作為N維向量，利用K-MEANS聚類算法迭代計(jì)算出各電網(wǎng)指標(biāo)之間的差異性，將線損 自然稟賦類似的電網(wǎng)劃分到同一類別，在同一類別中進(jìn)行線損指標(biāo)的區(qū)間折算，結(jié)合各指 標(biāo)的影響權(quán)重計(jì)算各電網(wǎng)線損的綜合測(cè)評(píng)值。根據(jù)各電網(wǎng)綜合測(cè)評(píng)值與實(shí)際線損率的排序 差異，找出各同類電網(wǎng)的標(biāo)桿電網(wǎng)，并以標(biāo)桿電網(wǎng)為基準(zhǔn)計(jì)算各電網(wǎng)的理想線損率，從而量 化各電網(wǎng)的降損空間，為線損管理者下達(dá)線損指標(biāo)計(jì)劃提供強(qiáng)有力的理論依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1是本發(fā)明一種基于K-MEANS算法的理想線損率的計(jì)算方法的流程圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明電網(wǎng)線損同類劃分指標(biāo)體系的示意圖；
[0031 ] 圖3是本發(fā)明K-MEANS聚類算法的流程圖；
[0032] 圖4是本發(fā)明權(quán)重系數(shù)的獲取方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，以使本領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限 定。
[0034] 一種基于K-MEANS算法的理想線損率的計(jì)算方法，如圖1所示，包括下列步驟：
[0035] 步驟一，建立影響線損電量及線損率的綜合指標(biāo)體系，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)及理論分析， 影響電網(wǎng)線損因素可分成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征、設(shè)備物理參數(shù)、電網(wǎng)運(yùn)行特征、用電結(jié)構(gòu)特征、自 然及社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r等五大類，如圖2所示，包括電壓等級(jí)及層次、線路平均長(zhǎng)度、導(dǎo)線截面 積、配變?cè)O(shè)備狀況、無(wú)功補(bǔ)償配置、負(fù)荷時(shí)間分布、單位變電容量負(fù)載率、電網(wǎng)最大自然無(wú)功 負(fù)荷系數(shù)、分壓售電量、無(wú)損電量占比、農(nóng)村面積占比、非工業(yè)GDP占比以及供電密度。
[0036] 步驟二，通過(guò)收集上一年度電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提取和線損緊密相關(guān) 的數(shù)據(jù)，并建立步驟一中所述指標(biāo)體系的各個(gè)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型；
[0037] 步驟三，根據(jù)步驟二中建立的各個(gè)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型分別計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的指標(biāo) 值；
[0038] 步驟四，由于各個(gè)指標(biāo)的量綱不同，數(shù)量級(jí)也不相同，如果不將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化， 會(huì)導(dǎo)致劃分結(jié)果偏離真實(shí)情況，為消除不同指標(biāo)間量綱的差異，對(duì)各指標(biāo)的指標(biāo)值進(jìn)行數(shù) 據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化；
[0039] 步驟五，將步驟四中標(biāo)準(zhǔn)化后的各個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值作為N維向量，N表示指標(biāo)個(gè) 數(shù)，在N維空間中利用K-MEANS算法計(jì)算出不同電網(wǎng)的相同指標(biāo)之間的差異，將線損自然稟 賦類似的電網(wǎng)劃分到同一個(gè)類別，從而完成線損同類劃分，K-MEANS算法是硬聚類算法，如 圖3所示。
[0040] 步驟六，根據(jù)步驟五的線損同類劃分結(jié)果，在同一類別中將各電網(wǎng)的各指標(biāo)值進(jìn) 行區(qū)間折算，并結(jié)合各指標(biāo)的影響權(quán)重計(jì)算各電網(wǎng)線損的綜合測(cè)評(píng)值，最后根據(jù)各電網(wǎng)綜 合測(cè)評(píng)值與實(shí)際線損率的排序差異，找出各同類電網(wǎng)的標(biāo)桿電網(wǎng)，并以標(biāo)桿電網(wǎng)為基準(zhǔn)計(jì) 算各電網(wǎng)的理想線損率，從而量化各電網(wǎng)的降損空間，為線損管理者下達(dá)線損指標(biāo)計(jì)劃提 供強(qiáng)有力的理論依據(jù)。
[0041] 其中，如圖4所示，各指標(biāo)影響權(quán)重的計(jì)算采用專家打分法和層次分析法確定，對(duì) 于指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，選定相關(guān)專家對(duì)各層次指標(biāo)的重要程度進(jìn)行打分，打分值為Satty標(biāo) 度值，收集所有專家的打分，建立各層次指標(biāo)的判斷矩陣A ;根據(jù)A計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重值進(jìn)行 一致性校驗(yàn)；若不滿足一致性要求，則通過(guò)向各專家反饋、修正的方法，直至獲得滿足一致 性要求的權(quán)重值。
[0042] 優(yōu)選，步驟四采用的標(biāo)準(zhǔn)化方法為z-score標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)z-score標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)符 合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，即均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1，在保證指標(biāo)間固有關(guān)系的前提下，消除不同指標(biāo) 間量綱的差異。
[0043] 優(yōu)選，步驟六中，指標(biāo)折算值Yj 的計(jì)算公式為：
[0044]
[0045] 其中：M為同類電網(wǎng)組成的集合；ri_為同類電網(wǎng)中綜合線損率最大值；Tl _為同 類電網(wǎng)中綜合線損率最小值；Y,為各指標(biāo)計(jì)算結(jié)果；Y_為同類電網(wǎng)中某指標(biāo)計(jì)算結(jié)果的最 大值