改进分段线性表示与动态时间弯曲相结合的负荷曲线聚类方法

聚类分析是负荷特性分类与综合的基本方法。针对现有聚类方法应用于基于电网大数据平台的在线负荷建模中在聚类质量、鲁棒性等方面表现的不足,提出一种改进分段线性表示(IPLR)的日负荷曲线降维方法。利用IPLR对数据组进行自适应降维重构的优点,与动态时间弯曲(DTW)距离适用于不等维时间序列间相似度衡量的特点相结合,构造出IPLR与DTW距离相结合的日负荷曲线聚类方法。首先,根据负荷曲线相邻及间隔采样点变化量,提取负荷曲线的特征点,对曲线进行自适应降维重构;然后,以DTW距离作为曲线相似度衡量指标,运用基于Canopy的K均值(CK-means)算法对降维数据组展开聚类分析。将所提出的方法应用于中国某省区电网典型用户日负荷曲线的分类与综合,结果表明所提降维方法与相似度衡量方法相契合,具有良好的综合性能,适用于变电站综合负荷行业构成比例解析。     

基于特征指标降维及熵权法的日负荷曲线聚类方法

日负荷曲线聚类是负荷建模背景下分析负荷特性的基础。针对现有聚类方法在聚类质量、聚类效率等方面的不足,综合运用模糊C均值及熵权法原理提出一种基于特征指标降维及熵权法的日负荷曲线聚类方法。首先提取日负荷率、日峰谷差率、日最大利用时间等7类降维特征指标替代各采样点负荷数据作为聚类输入;其次,引入熵权法自适应配置各特征指标的权重系数;最后,采用特征加权的模糊C均值聚类算法对用电日负荷曲线进行聚类。采用所提方法对某地区日负荷曲线进行聚类分析,算例结果表明该方法在运行效率、鲁棒性、聚类质量等方面具有一定的优越性,聚类结果能真实有效地反映负荷的实际用电特性。     

基于快速动态时间弯曲和最小覆盖球的多日负荷曲线聚类方法

现有负荷曲线聚类的研究主要基于单日负荷曲线或多日同时刻的负荷分布开展,忽略了负荷在多日间的波动特性和负荷曲线的时间滞后特性,导致聚类结果的准确度和鲁棒性不足。综合考虑负荷的波动特性和时间滞后特性,提出一种快速动态时间弯曲和最小覆盖球相结合的多日负荷曲线聚类方法。在考虑负荷时间滞后特性的基础上,利用快速动态时间弯曲和多维尺度缩放对负荷曲线进行降维;为每个降维负荷迭代寻找最小覆盖球,并计算不同覆盖球的球间相似度;利用谱聚类算法得到相似度矩阵。算例结果表明,所提方法在准确度和鲁棒性上较传统方法有一定优势。     

基于时间序列相似性度量的新能源-负荷特性指标

为满足新能源高渗透率电力系统在曲线性状、特征、度量上对负荷特性指标的新需求,提出一种将新能源出力和用电负荷曲线的负荷特性指标拓展为可表达其相互关系的新能源-负荷特性指标。计及数据分布特性与形态波动特征,改进时间序列相似性度量方法,将欧氏距离与改进后的动态时间弯曲距离相结合求取负荷曲线和新能源出力曲线的相似性距离,将其定义为源荷相似性距离作为新能源-负荷特性指标。算例表明,所提指标比传统负荷特性指标能更有效描述新能源高渗透率电力系统负荷特性。     

基于聚类分析的用户分类和用电行为分析

针对用户用电行为特性和用户用电负荷特性,利用K均值聚类法和模糊C均值聚类法对用户用电行为进行了分类分析。依据用户用电负荷曲线特性,使用K均值聚类和模糊C均值聚类的方法对用户用电类型进行了分类;依据聚类分析结果对用户用电行为进行了分析,分别分析了各类用户与总负荷曲线的相似度,分析了2种聚类方法的差异,为供电公司针对不同类型用户提高差异化供电服务提供了参考依据。     

考虑负荷纵向随机性的用户用电行为聚类方法

针对不考虑负荷纵向随机性所导致的数据损失和用户误分类的问题,提出了一种考虑负荷纵向随机性的基于推土机距离(EMD)的用户用电行为识别新方法。该方法通过统计电力用户同一时刻多天的负荷分布情况,从横向和纵向2个角度全面表征用户的用电行为。并结合EMD和欧氏距离度量不同用户用电行为的差异程度。以一组国际通用的居民用电负荷作为算例进行分析,算例结果表明,在横向特性较为相似的用户中,该方法能够很好地提取用户的纵向特性。定性和定量分析均表明,该方法对用户负荷的聚类效果精细合理。     

基于无监督极限学习机的用电负荷模式提取

能源互联网的建设及发展使得用能端数据不断积累,充分利用用电信息,挖掘典型的用电负荷模式,是协调规划能源互联网并为其用户提供个性化服务的基础。用电负荷模式的提取通常以对负荷曲线进行聚类分析为基础,作为聚类算法输入的负荷曲线特征对聚类效果影响较大,高维输入容易使传统聚类算法表现不佳,对负荷曲线特征进行优化选取成为了一个重要问题。提出一种基于降维的负荷曲线聚类方法,首先用无监督极限学习机对原始负荷序列数据集进行低维嵌入,然后采用k-means算法对提取的低维特征进行聚类。给出了采用无监督极限学习机结合k-means方法进行负荷模式提取的具体流程。通过算例对比了传统k-means、其它降维算法加k-means与所提方法,实验结果证明所提方法聚类效果更好且效率较高,区分出的负荷曲线类别更能反映实际规律,得到的不同典型负荷曲线之间差异性更大。基于无监督极限学习机的聚类方法因其有效性可应用到用电负荷模式提取过程中。     

基于模糊聚类曲线相似度的负荷用户识别方法

为了满足电网公司精细化管理的要求及有针对性地管理用户,提出了一种基于模糊聚类算法与曲线相似度的负荷用户识别方法。以江南地区养殖负荷用户为例,通过电力数据驱动,进行数据挖掘分析,依据特征量和日负荷曲线,引入模糊聚类算法得到养殖负荷用户规律性用电行为特性,最后通过分析用户日负荷曲线与特性曲线之间的曲线相似度判断用户是养殖负荷用户的可能性,为供电公司精准服务提供依据。随机抽取供电公司未知用户负荷数据进行实例验证,结果表明,所提出的方法具有较好的可行性和有效性。     

大数据技术在电力大用户用电特征分类中的应用

随着电力行业市场化改革的深入,对用电客户进行细分并提供差异化服务已经成为必然趋势。针对电力用户的用电负荷数据特点,提出了一种基于大数据技术的用电特征相似性挖掘方法。采用DTW算法对负荷曲线相似度进行度量,并利用K-means算法对DTW距离矩阵进行聚类分析,实现用户负荷曲线的聚类和负荷特性分析。最后,以纺织印染业大工业用户的负荷数据为例进行验证,结果表明,该算法组合能够较好地反映负荷曲线的相似度,负荷曲线特征呈现显著差异。     

基于形态距离的日负荷数据自适应稳健聚类算法

为克服传统划分式聚类算法的聚类数k值难以确定以及聚类结果稳定性较差的问题,提出一种基于日负荷曲线形态距离的自适应稳健聚类方法。利用差分算法和分位数对原始日负荷曲线进行特征提取,将其转化为描述负荷曲线形态特征的离散类属性数据,用曲线形态差异度量替代对负荷数据的欧氏距离度量,避免数据标幺化可能带来的信息缺失;进一步引入特征属性加权和隶属度惩罚,根据样本形态特征,提出基于动态层次Fuzzy U-K-modes的自适应聚类算法,通过多阶段聚类和构建聚类系谱,自适应地确定聚类中心和k值,在不过多损失效率的前提下,使聚类结果的稳定性大幅提升;最后以某地区4869个用户的日负荷数据为研究对象,验证了所提算法的有效性。     

采用自适应分段聚合近似的典型负荷曲线形态聚类算法

对海量负荷数据进行降维聚类处理是提取负荷关键信息,深度挖掘其内在规律的前提。根据负荷曲线的形态特征,文中提出了一种基于可变时间分辨率自适应分段聚合近似方法的曲线形态聚类算法。首先,根据负荷爬坡事件及基于斜率提取的边缘点来衡量负荷曲线的形态特征及其变化趋势,采用自适应分段聚合近似算法对用户日负荷数据集进行可变时间分辨率重构,进一步采用一种基于负荷曲线形态聚类的k-shape算法进行聚类处理,该聚类算法以一种基于曲线形态相似性的距离量度方式作为相似性判据,并依据斯坦纳树优化方法进行聚类中心计算。利用模拟数据、实测数据算例分析验证了所提算法在数据降维、负荷聚类中的实用性和有效性。     

基于分位数半径动态K-means的分布式负荷聚类算法

针对电力负荷曲线聚类中传统的K-means算法对初始值敏感以及需给定类数目的缺陷,将一种基于分位数半径的动态K-means算法应用到日负荷曲线的聚类分析中,并进行了分布式的改进以优化计算效率。此算法结合了两种思想:分布式聚类中的局部聚类与全局聚类,以及层次K-means中以多次k取定值时K-means运算所得到的中心点来表示该类。将多次的K-means运算分配到不同子站点,并使每次K-means运算中k不断改变。再从类的几何特征出发,引入了分位数半径的概念,规定样本点与各类中心点间距的分位数表示该类的半径,于主站点中对各类的中心点间距与类的半径进行大小比较,并进行筛选融合来获得新的类,从而实现较为快速地识别类数目,并且得到新的聚类初始中心与结果。最终以某地区606个用户某月的日负荷数据为研究对象,验证了该算法在电力负荷曲线聚类分析中的有效性。     

基于剪枝策略和密度峰值聚类的行业典型负荷曲线辨识

辨识不同行业的典型负荷曲线对于配售电公司的运行调度、售电决策和风险管理均有重要意义.鉴于此,提出了一种基于剪枝策略和密度峰值聚类的行业典型负荷曲线辨识方法.首先,提出了衡量负荷曲线位移变化后相似性程度的快速动态时间扭曲(FDTW)距离指标,进而提出了一种搜索FDTW距离的剪枝策略,以实现对负荷曲线间形态差异的精准高效量...     

用于负荷预测的层次聚类和双向夹逼结合的多层次聚类法

针对传统聚类方法对负荷曲线形状的相似性重视不足的问题,提出了一种基于相似性原理的新的聚类方法——层次聚类和双向夹逼相结合的多层次聚类方法,该方法可以同时衡量负荷曲线形状的趋势相似性和形状相似性。分别采用该方法与传统的基于欧氏距离的层次聚类方法以某省2005年负荷数据为历史数据进行预测,结果表明本文提出方法对负荷曲线形态细节以及气候因素与负荷之间的复杂相关性具有较强的识别能力。     

考虑多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划

提出了一种考虑冷电热多能负荷不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。基于能源集线器(energy hub,EH)模型,建立了含冷电热三联供、燃气锅炉、集中式制冷站在内的区域综合能源系统模型;根据历史/预测年8 760 h多能负荷数据,通过k-means聚类分群方法得到多个典型日负荷场景,以上下界区间描述负荷不确定性,形成鲁棒规划模型;将相应鲁棒规划模型等价转化、形成子问题为凸的混合整数规划模型求解。算例结果证明了该规划方法的有效性,同时体现了综合能源系统多能互补集成优化效益。     

奇异值分解方法在日负荷曲线降维聚类分析中的应用

负荷曲线聚类对负荷预测、电网规划和需求侧响应等应用有重要意义,但是海量的历史负荷曲线为数据存储和计算效率带来了挑战。为此,提出一种基于奇异值分解的日负荷曲线降维聚类方法。首先利用奇异值分解将日负荷曲线数据旋转变换至新的坐标系中,求解出的奇异值反映了相应坐标轴的重要程度。然后,将负荷曲线在各坐标轴上的坐标作为降维指标,用以反映负荷曲线的主要特征,再依据奇异值下降趋势确定指标的数目。最后,以各坐标轴对应的奇异值作为指标权重,采用基于加权欧式距离的K-means算法对日负荷曲线进行聚类。算例结果表明所提方法运行时间短、鲁棒性好,可以提高负荷曲线聚类的准确性。