CN109685096A - 一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法。一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法，其中，包括以下步骤：S1.获取每台配电变压器月度平均负载率最大值，记为λ₁，λ₂，.....，λ_m，m为配电变压器台数；S2.将月度平均负载率最大值大于等于80％的配电变压器划分为重载变压器，其台数记为m₁；将月度平均负载率最大值小于等于20％的配电变压器划分为轻载变压器，其台数记为m₂；S3.对月度平均负载率最大值大于20％且小于80％的配电变压器，使用模糊聚类方法将其分为三类，即常载Ⅰ类变压器、常载Ⅱ类变压器以及常载Ⅲ类变压器。本发明基于模糊聚类的优势，将轻载变压器和重载变压器以外的变压器进行分类，以适应差异化规划的要求，同时更能符合人们的思维方式。

Description

一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法

技术领域

本发明涉及配电网规划技术领域，更具体地，涉及一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法。

背景技术

配电变压器是配网中的一种重要电气设备，同时也是配网规划中的一个重要对象。为适应差异化规划的要求，需对变压器进行分类处理。在变压器运行过程中，负载率是其一个重要指标，根据负载率进行变压器分类具有合理性。

目前，根据负载率进行变压器分类的方法，轻载变压器和重载变压器有明确的界定值，剩余的并没有详细的分类，不利于差异化规划的开展。

发明内容

本发明为实现上述目的，提供一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法。本发明的方法基于模糊聚类的优势，将轻载变压器和重载变压器以外的变压器进行分类，以适应差异化规划的要求，同时更能符合人们的思维方式。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法，其中，包括以下步骤：

S1.获取每台配电变压器月度平均负载率最大值，记为λ₁，λ₂，.....，λ_m，m为配电变压器台数；

S2.将月度平均负载率最大值大于等于80％的配电变压器划分为重载变压器，其台数记为m₁；将月度平均负载率最大值小于等于20％的配电变压器划分为轻载变压器，其台数记为m₂；

S3.对月度平均负载率最大值大于20％且小于80％的配电变压器，使用模糊聚类方法将其分为三类，即常载Ⅰ类变压器、常载Ⅱ类变压器以及常载Ⅲ类变压器。

进一步的，所述步骤S3中，使用模糊聚类方法将月度平均负载率最大值大于20％且小于80％的配电变压器分为常载Ⅰ类变压器、常载Ⅱ类变压器以及常载Ⅲ类变压器的步骤为：

S31.定义目标函数J：

式中，N待分类变压器的台数，即N＝m-m₁-m2，C为分类数目，即C＝3，u_ij为隶属度矩阵U的元素，x为加权指数，λ_j为第j个变压器月度平均负载率最大值，v_i为聚类中心向量V的元素；

S32.初始化加权指数x和聚类中心向量V；

S33.第t次迭代中，根据下式更新隶属度矩阵U和聚类中心向量V；

式中，u_ij ^(t)和v_i ^(t)分别为第t次迭代后u_ij和v_i的值，d_ij为λ_j和第t-1次迭代后v_i的值v_i ^(t-1)之间的距离，即d_ij＝||λ_j-v_i ^(t-1)||²，同样，d_rj＝||λ_j-v_r ^(t-1)||²；

S34.利用u_ij ^(t)和v_i ^(t)计算J^(t)，如果满足|J^(t)-J^(t-1)|≤ε，ε代表迭代精度，则停止迭代，否则返回步骤S33继续迭代。J^(t)和J^(t-1)分别为第t次迭代和第t-1次迭代后的目标函数值；

S35.对隶属度矩阵U＝[u_ij]_C×N，采用最大隶属度原则判断λ_j的归类。最大隶属度原则表示为：A_i(λ_j)＝max{u_1j,u_2j,....,u_Cj}

式中，A_i(λ_j)表示λ_j隶属于聚类v_i。

进一步的，所述步骤S35中，采用最大隶属度原则判断λ_j的归类的具体步骤如下：

最大隶属度原则表示为：A_i(λ_j)＝max{u_1j,u_2j,....,u_Cj}，其中C＝3，所以A_i(λ_j)＝max{u_1j，u_2j，u_3j},u_1j为λ_j隶属于常载Ⅰ类变压器的隶属度，u_2j为λ_j隶属于常载Ⅱ类变压器的隶属度，u_3j为λ_j隶属于常载Ⅲ类变压器的隶属度，选取隶属度最大的这一类为λ_j的归类，比如u_3j最大，则λ_j隶属于常载Ⅲ类变压器。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的方法基于模糊聚类的优势，将轻载变压器和重载变压器以外的变压器进行分类，以适应差异化规划的要求，同时更能符合人们的思维方式。

附图说明

图1是本发明的整体流程示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法，其中，包括以下步骤：

S1.获取每台配电变压器月度平均负载率最大值，记为λ₁，λ₂，.....，λ_m，m为配电变压器台数；

S2.将月度平均负载率最大值大于等于80％的配电变压器划分为重载变压器，其台数记为m₁；将月度平均负载率最大值小于等于20％的配电变压器划分为轻载变压器，其台数记为m₂；

S3.对月度平均负载率最大值大于20％且小于80％的配电变压器，使用模糊聚类方法将其分为三类，即常载Ⅰ类变压器、常载Ⅱ类变压器以及常载Ⅲ类变压器。具体的，包括如下步骤：

S31.定义目标函数J：

式中，N待分类变压器的台数，即N＝m-m₁-m₂，C为分类数目，即C＝3，u_ij为隶属度矩阵U的元素，x为加权指数，λ_j为第j个变压器月度平均负载率最大值，v_i为聚类中心向量V的元素；

S32.初始化加权指数x和聚类中心向量V；

S33.第t次迭代中，根据下式更新隶属度矩阵U和聚类中心向量V；

式中，u_ij ^(t)和v_i ^(t)分别为第t次迭代后u_ij和v_i的值，d_ij为λ_j和第t-1次迭代后v_i的值v_i ^(t-1)之间的距离，即d_ij＝||λ_j-v_i ^(t-1)||²，同样，d_rj＝||λ_j-v_r ^(t-1)||²；

S34.利用u_ij ^(t)和v_i ^(t)计算J^(t)，如果满足|J^(t)-J^(t-1)|≤ε，ε代表迭代精度，则停止迭代，否则返回步骤S33继续迭代。J^(t)和J^(t-1)分别为第t次迭代和第t-1次迭代后的目标函数值；

S35.对隶属度矩阵U＝[u_ij]_C×N，采用最大隶属度原则判断λ_j的归类。最大隶属度原则表示为：A_i(λ_j)＝max{u_1j,u_2j,....,u_Cj}

式中，A_i(λ_j)表示λ_j隶属于聚类v_i。具体的，包括如下步骤：

最大隶属度原则表示为：A_i(λ_j)＝max{u_1j,u_2j,....,u_Cj}，其中C＝3，所以A_i(λ_j)＝max{u_1j，u_2j，u_3j},u_1j为λ_j隶属于常载Ⅰ类变压器的隶属度，u_2j为λ_j隶属于常载Ⅱ类变压器的隶属度，u_3j为λ_j隶属于常载Ⅲ类变压器的隶属度，选取隶属度最大的这一类为λ_j的归类，比如u_3j最大，则λ_j隶属于常载Ⅲ类变压器。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取每台配电变压器月度平均负载率最大值，记为λ₁，λ₂，.....，λ_m，m为配电变压器台数；

S2.将月度平均负载率最大值大于等于80％的配电变压器划分为重载变压器，其台数记为m₁；将月度平均负载率最大值小于等于20％的配电变压器划分为轻载变压器，其台数记为m₂；

S3.对月度平均负载率最大值大于20％且小于80％的配电变压器，使用模糊聚类方法将其分为三类，即常载Ⅰ类变压器、常载Ⅱ类变压器以及常载Ⅲ类变压器。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法，其特征在于，所述步骤S3中，使用模糊聚类方法将月度平均负载率最大值大于20％且小于80％的配电变压器分为常载Ⅰ类变压器、常载Ⅱ类变压器以及常载Ⅲ类变压器的步骤为：

S31.定义目标函数J：

式中，N待分类变压器的台数，即N＝m-m₁-m₂，C为分类数目，即C＝3，u_ij为隶属度矩阵U的元素，x为加权指数，λ_j为第j个变压器月度平均负载率最大值，v_i为聚类中心向量V的元素；

S32.初始化加权指数x和聚类中心向量V；

S33.第t次迭代中，根据下式更新隶属度矩阵U和聚类中心向量V；

式中，u_ij ^(t)和v_i ^(t)分别为第t次迭代后u_ij和v_i的值，d_ij为λ_j和第t-1次迭代后v_i的值v_i ^{(t -1)}之间的距离，即d_ij＝||λ_j-v_i ^(t-1)||²，同样，d_rj＝||λ_j-v_r ^(t-1)||²；

S34.利用u_ij ^(t)和v_i ^(t)计算J^(t)，如果满足|J^(t)-J^(t-1)|≤ε，ε代表迭代精度，则停止迭代，否则返回步骤S33继续迭代。J^(t)和J^(t-1)分别为第t次迭代和第t-1次迭代后的目标函数值；

S35.对隶属度矩阵U＝[u_ij]_C×N，采用最大隶属度原则判断λ_j的归类。最大隶属度原则表示为：A_i(λ_j)＝max{u_1j,u_2j,....,u_Cj}

式中，A_i(λ_j)表示λ_j隶属于聚类v_i。

3.根据权利要求2所述的一种基于模糊聚类的配电变压器分类方法，其特征在于，所述步骤S35中，采用最大隶属度原则判断λ_j的归类的具体步骤如下：

最大隶属度原则表示为：A_i(λ_j)＝max{u_1j,u_2j,....,u_Cj}，其中C＝3，所以A_i(λ_j)＝max{u_1j，u_2j，u_3j},u_1j为λ_j隶属于常载Ⅰ类变压器的隶属度，u_2j为λ_j隶属于常载Ⅱ类变压器的隶属度，u_3j为λ_j隶属于常载Ⅲ类变压器的隶属度，选取隶属度最大的这一类为λ_j的归类，比如u_3j最大，则λ_j隶属于常载Ⅲ类变压器。