【毕业设计】改进的模糊C均值法在负荷特性统计数据聚类中的应用 ㊣ 精品文档 值得下载

基础便是精确的模型，同其他系统元件模型样，负荷建模工作有了相当的进展，除提出了最常用的恒阻抗恒电流恒功率模型以外，还在计算中采用了感应电动机负荷模型和多项式改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页幂函数静态负荷模型。

到了年代末年代初统计综合法的提出是负荷建模在这时期的最重大的成果。

从年开始美国主持了项庞大的研究计划。

根据该计划，研究工作在美国和加拿大同时展开。

整个工作经过了严密的计划和组织，从理论现场实验上以及数据收集系统的软硬件开发和数据处理程序等几个方面全面铺开。

美国的大学与及其他些电力公司合作致力于统计综合法负荷建模的研究。

该方法是在实验室内确定每种典型负荷如工业电动机电冰箱荧光灯等的平均特性方程，然后在个负荷点上统计些特殊时刻的负荷如冬季峰值负荷夏季峰值负荷的组成，即每种典型负荷所占的百分比，以及配电线路和变压器的数据，最后综合这些数据得出该负荷点的负荷模型。

经过多年的努力，到了年完成的计划，个在统计综合法负荷建模中最具影响的软件包的开发完成了。

该软件包使用时虽然需要三种数据负荷组成，即各类负荷民用商业工业等所占的比例各类负荷中各用电设备荧光灯电动机空调等所占的比例各用电设备的平均特性。

但对于使用者来说，必须提供的只有第种数据，后两种数据可以利用该软件包所给的典型值，这给该软件包的使用者提供了定的方便。

年代开始迅速发展起来的系统辨识理论到了年代前后已取得了许多令人瞩目的成就，加之计算机数据采集与处理技术的发展，为另种新的负荷建模方法总体测辨法的产生奠定了基础。

该方法的基本思想是将负荷群作为个整体，先在现场进行人为扰动实验或捕捉自然扰动，采集并记录该扰动数据，然后由现场采集的数据辨识负荷模型的结构和参数，最后再由大量的实测数据验证所建模型的有效性。

中国美国日本加拿大和澳大利亚等国在实际系统研制和投运了大批电力负荷特性数据在线记录装置，记录了大量数据，借此开展了大量的基于总体测辨法的研究。

和都设有负荷建模工作组，其不定期的发表些专题报告，以指导负荷建模方面的研究和及时总结负荷建模方面的进展。

年发表的专题报告，结合荷兰电网对各种负荷模型的暂态稳定计算效果为例论证了负荷模型的重要性，并对建立实际负荷模型的方法及负荷测试的有关问题进行了论证。

在年发表的报告统了负荷建模中的许多术语和定义，总结了改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页负荷模型从建立验证到应用的有关问题。

在年月的报告列出了国际上学者在负荷建模研究中提出的许多有价值的负荷模型以及他们的文献和著作，以期推动负荷建模的进步研究和实际应用。

在年月的报告中推荐了用于电力系统潮流计算和动态仿真的标准化负荷模型，为各种仿真程序的使用者指明了方向。

研究现状电力负荷建模的总体原则可用性原则电力负荷建模具有时变性随机性分布性多样性非连续性等特点，多年来虽然人们做了大量努力，但要对所有负荷点所有时间点建立精确的模型是不现实的。

虽然不能做到定量完全精确，但至少要做到定性正确。

所以，在目前只能考虑建立可用的负荷模型，对该模型的最基本的要求是能够反映负荷的实际本质特征。

实用性原则电力负荷建模的目的当然是为了应用。

这就要求模型在能够反映负荷本质的前提下要尽量简单，最好与现有电力系统计算程序能够衔接。

同时要求方法也要尽量简单，最好少做全系统性的大规模试验尤其是稳定试验。

针对性原则国外对电力负荷建模已有大量研究，美国等国家进行了大量实际负荷参数的研究，给出了推荐参数。

但不同国家的管理体制和负荷情况具有明显差异，国外的做法不定就能够照搬，国外的数据也不定能够照用。

我国开展负荷建模工作，方面要借鉴国外的经验，但另方面要针对我国的实际，立足国内，走条有中国特色的负荷建模之路。

电力负荷建模的基本概念电力系统是由发电厂电力网及电力负荷三大部分组成的能量生产传输和使用系统。

发电厂是电能的发出者，这些电能经高压输电网及低压配电网被传送到各个用户，并由安装在用户处的用电设备所消耗。

电力负荷就是这些用电设备的总称，其中有时也包括配电网络，并简称为负荷。

电力系统中有各式各样的负荷，可以从不同的角度进行分类。

从用电部门来改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页看，可以分为城市民用负荷商业负荷农业负荷工业负荷及其它负荷。

城市民用负荷主要是城市居民的家用电器负荷。

商业和工业负荷是为商业与工业服务的负荷。

农业负荷是农村所有负荷的统称，包括农村民用电生产与排灌用电及农村商业用电等。

其它负荷包括市政用电公用事业用电政府办公用电铁路与电车用电等等。

家用电器大致有如下几类。

照明电器荧光灯白炽灯备餐电器电炉电饭锅电烤箱烤炉等等洗熨电器洗衣机电熨斗烘干机等食品储存电器电冰箱及其它冷冻设备调温电器电风扇空调等电视音响电器收录机电视机录像机等。

工业负荷中电力设备种类更多，最主要的是感应电动机和同步电动机，其它还有整流型负荷电弧炉阻抗型负荷如工厂照明等等。

配电网主要有配电线路变压器和补偿电容等。

负荷吸收的有功功率及无功功率是随着负荷母线的电压和频率的变动而变化的，这就是负荷的电压频率特性，用于描述负荷特性的数学方程称为负荷模型。

建立负荷模型就是要确定描述负荷特性的数学方程的形式及其中的参数，简称为负荷建模。

分类按照是否反映负荷的改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页，改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页附录类间距离计算源程序，求的是类间距离，如果是列的话只需求绝对值为矩阵的行数改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页附录类内距离计算源程序改进的模糊均值法在负荷特性统计数据聚类中的应用摘要电力负荷是整个电力系统的安全稳定运行中较活跃的部分。

建立符合实际的动态负荷模型对电力系统规划设计和运行等诸方面均有十分重要现实意义。

本文采用实用化负荷建模思想，对负荷特性进行聚类，从而为变电站建立合适的负荷模型打下基础。

基于目前负荷建模方面存在的问题，使用模糊均值法，对同地域不同地点变电站的负荷统计数据进行聚类分析。

针对湖南电网个变电站，对模糊均值法实施改进后对其进行聚类，并与未改进的模糊均值法的聚类结果进行比较，以说明改进方案的有效性。

关键字电力负荷负荷特性聚类模糊均值法改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究，改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究目录第章绪论研究背景发展及研究现状发展研究现状电力负荷建模的总体原则电力负荷建模的基本概念分类实用化负荷建模思想统计综合法总体测辨法聚类分析在负荷特性分析中的应用现状本文主要研究内容第二章聚类分析聚类分析的基本概念聚类方法系统聚类法最小张树聚类法基于密度的聚类算法基于网络的聚类方法基于模型的聚类算法基于划分的聚类算法各算法优缺点比较第三章模糊均值在负荷特性聚类中的应用实例聚类在电力系统中的应用综述模糊均值聚类算法改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究硬均值聚类算法模糊均值聚类程序流程图对模糊均值法的改进改进的各方案比较最终改进方案的选定聚类实例原始数据聚类数据未改进的模糊均值法在实例中的应用改进的模糊均值法在实例中的应用两种算法的比较结果分析第四章结语参考文献致谢附录附录原始聚类数据附录系统聚类法所得的聚类中心生成的隶属度矩阵附录改进的模糊均值法源程序附录类间距离计算源程序附录类内距离计算源程序第页共页第章绪论研究背景目前电力系统的数字仿真已成为电力系统设计规划运行的主要工具，相应的决策无不是以数字仿真的结果为依据。

但数字仿真毕竟是仿真，其与实际系统有着或大或小的误差，误差的大小及性质对该决策的正确性具有决定作用。

如果决策基于悲观的仿真分析结果，则在规划设计方面将会因不必要的加强系统结构和反事故措施而投入过多的资金，造成浪费在运行方面采取过分保守的策略而限制了功率传输的极限，使设备得不到充分的利用。

如果决策基于乐观的仿真分析结果，则在规划设计方面将会导致系统结构反事故措施方面投入资金不足，从而产生不合理的系统规划方案，给以后的系统运行造成不便，带来许多运行限制在运行方面将导致系统运行于危险的临界状态或疏于防范而造成事故。

仿真结果的误差是由仿真所用模型的准确性决定，目前发电机组和输电网络的模型已相当成熟，比较而言，电力负荷模型仍相当简单，往往从基本物理概念出发，采用理想化的模型，如恒功率恒阻抗恒电流或三者的组合。

负荷模型的过分粗糙已成为制约电力系统仿真计算精度的关键因素。

当今，在电力市场化的趋势冲击下，人们对系统分析软件的精度要求将越来越高，负荷模型的研究的重要性也将更加凸现。

电力负荷作为能量的消耗者，在电力系统的设计分析与控制中有着重要影响。

在进行电力系统分析时，不恰当地考虑负荷的模型，会使所得结果与系统实际情况不相致，或偏乐观，或偏保守，从而构成系统的潜在危险或造成不必要的投资。

目前，数字模拟计算已成为电力系统设计运行与控制中不可缺少的辅助手段。

人们不但要求模拟计算结果是定性正确的，而且要求模拟计算结果是定量精确的。

大量的计算与实验结果表明负荷模型对电力系统动态行为的定量模拟结果影响很大，对潮流计算短路计算安全分析电压稳定性等也有定影响。

在临界情况下，还有可能从根本上改变定性的结论。

例如，在澳大利亚改进模糊均值法在静态负荷特性数据聚类中的研究第页共页系统将理论计算与实测结果作了比较，发现用恒定阻抗表示负荷时两者相差较大，而当负荷的有功电压指数改为，无功电压指数改为时，两者基本吻合。

另计算表明，当负荷的频率相关成分提高到时，原来稳定的系统变成不稳定。

因此，负荷的频率特性对系统稳定性也有显著影响。

还有的研究报导，感应电动机对稳定极限的影响相当大，其误差有时可高达。

此外，负荷特性对低频振荡也有很大影响。

通过这些例子，对改进负荷模型的必要性便可见斑。

在过去的几十年间，发电机及输电网络的建模已取得很大的发展。

与之相比，负荷建模则发展较慢，显得有些不相匹配。

显然，电力系统模拟计算精度的提高与发电机输电网络及电力负荷三大部分的建模都有密切的关系。

负荷模型的粗糙阻碍了整个系统模拟精度的进步提高，并降低了改善发电机及输电网络模型的价值。

因此，改进负荷模型具有定的迫切性。

现代电力系统稳定分析常需把仿真的时间跨度增大，人们对低频率振荡频率稳定中长期稳定性等问题的兴趣日增。

为此，更需要研究相应的模型和算法，负荷模型当然也应考虑在内。

随着计算机技术的迅速发展，计算机的容量不断扩大，计算速度也不断提高。

这就为采用更加精确详细的负荷模型创造了条件。

总之，电力负荷是电力系统的重要组成部分，电力系统运行与控制中的大多数内容都与负荷问题有关。

因此，负荷建模研究是电力系统运行与控制中的基础性课题，既具有非常重要的理论意义，又具有十分显著的工程实用价值。

发展及