数据挖掘方法在智能电网中的应用
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ ５ （ ３ ） ： ２ ３ ４ － ２ ３ ７
， （ ， ， ， ， 蠡 ， ， ） ＝０
（ ６ ）
基金 项 目：中央 高校基 本科研 业务 费专项 资金项 目 （ 项 目编号 ：１ １ Ｍ Ｇ Ｓ Ｏ ）；河北省高等 学校科学研究项 目 （ 项 目编号 ：Ｚ ２ ０ １ ３ ０ ０ ７ ）。
式（ ６ ） 中ｕ ——等 效电源 电势；ｚ 。 ——等效 １ ９ Ｂ １ 一 ），男， 山西大 同人 ，工 电距 离幅值 ； ０ —— 等效 电距 离相角 ；Ｐ ｌ 广 一 作者简介 ：剧树春 （ 负荷 节点有 功 ；Ｑ Ｉ 广 ～ 负荷 节 点无 功 ；ｕ 一 程 师，从事 网络技术应用、电力信 息化建设研究。 负荷 节点 电压 幅值 。 由式 （ ６ ） 用梯 度法求 得待 求量， 就可求得等效 电距离ｚ 。 该方法 与系统规模基本无关 ，负荷节点数 的增加 ，只是计算次数增加 ，而其 它方法随系 统规模增 大，计算量成指数递增 。该方法计算 速度快 ，适合在线应用 。 ３ ． ３验证分析 （ １ ） 数据采 集及建 立母线 电压 稳定数 据集
１ ． 引言 智 能 电网又 称 “电网２ ． ０” ，是 以 自动 化 、信 息化 、智 能化 等 特征 为标 志 的新 一代 电网体 系 。从物 理层 面 上看 ，智 能 电网 区别 于传 统 电网 的主要特征在 于其 “ 发、输 、变 、 配 、调 、用 ”各个环节配置 了大量的智能化设 备 ］ ，这 些设备在监测全 网状态 的同时，其大 量 的采 集数据也给 电网的分析带来了挑战 ，如 何运用这 些庞大的数据信 息对 电网状态进行分 析 、评 估，是摆在 电力系 统分析与设计人员面 前的一大难题 。 ２ ． 智能电网中数据挖掘 的需求分析 针对性能要求更高的智能 电网，在 数据 分 析方面主要有 以下 几个方面需要进行数据 的深 度挖掘 。 ， ： （ １ ） 故 障诊 断 电网故障诊断系统 中储存 了大量 的数据 ， 利用 挖掘技术可从这 些数 据中对 电网故 障提 供 可靠 的描述 ，寻找设 备故障与其外在表现之 间 的关系 ，并发现不 同事故发生时产生 的某些 关 联，从而合 理安排检修计划 ，提高供 电质量 。 （ ２ ） 负荷预测与智能表计 智能 电表的应用 ，使 电网的用户数据 更加 丰富。例如用 时间序列模型进行预测 负荷 ，可 对用 户负荷在不 同季 节、气候和其他一些相 关 属性 下进行聚类分析 ，就能够划分 出用户群 组
市
采 用Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ４ 节 点标准系统 （ 如 图２ ） 作 为 电 压稳 定分析的参考系统 ，仿 真数据的设定参见
一
５ ２ 一
嚏乎 世 Ｉ ●
Ｉ 丝． 皇王研霍…………………………．
数据 挖掘方 法在智能 电网中的应 用
内蒙古电力科 学研究院 剧树春 华北 电力 大学计 算机 系 李 刚
【 摘要】智能电网接入设备 的增加 ，使得全 网数据量增大，导致电阿监测 与数据分析的难度加大，利用先进 的数据挖掘方法可 以实现电网数据 的有效使用。在分析 了数据 挖掘方法的流程基础上，结合 电网稳 态分析的设计过程，给出了面向智 能电网的数据挖掘方法模 型，并得 到实验验证。 【 关键词】数据挖 掘 ；智能 电网；稳态分析
技术， ２ ０ ０ ９ ， ３ ３ （ ８ ） ： １ － ７ ．
【 ３ 】 商文颖， 李岩春， 于胜尧． 基 于数据挖掘 的电力系统电 压稳定分析Ⅱ 】 ＿ 东北 电力技术， ２ ０ ０ ８ （ １ ０ ） ： ６ － ９ ． ［ ４ ］ 洪流， 张海 勘。 肖明军， 蔡 庆生． 一种基于 数据挖 掘技 术 的电力负荷预测 系统 Ｕ 】 ． 小型微 型计算机 系统， ２ ０ ０ ４ ，
（ ２ ） 母线 电压稳定数据挖掘分析 ３ ． ２挖掘算法 的选择 本实例 以母线 电压稳定预测模型为例 ，由 利用 引导算法从 数据集Ｅ 中抽取 训练子集 可看出节 点９ 为最薄弱节点 。 Ｓ ｉ （ ｉ ＝ １ ，… ，ｋ ） ，根据 有限样本学 习理论 ，可 表１ ∞ ∞ 得 电压稳 定评估模 型： ４ ． 结论 ， 、 本文在讨论智能 电网数据信息深度应用 需 唧 ｄ 。 卜 （ ３ ） 求的基础上 ，通过 引入数据挖掘方法 ，对 电网 （ ， ＝１ ， … …， ， ） 稳态分析 中的 电压稳定 分析 系统进行 了案例仿 真 。目前智能 电网的快 速发展，对 电网数据 的 式（ ３ ） 中Ｋ （ Ｘ ， Ｘ ） —— 高斯 径向基核 函数 ； ｒ ——训练样 本总数 ；ｊ ＝ ｌ ，… ，ｒ — Ｌ ａ ｇ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ 应用也越来越 迫切，本文 旨在给 出一种解 决思 乘子；ｂ ＿ — 偏 移量 ；ａ ≠０ 的样本为影 响分类结 路 ，希望 能为智 能电网的数据分析技术提供参 果的 “ 关键 ”样本 ，被称为支持 向量。 考。 将未 知稳定 程度的样 本Ｎ 输入 到组合 电压 稳定评估 模型Ｍ （ ｉ ＝ １ ，… ，ｋ ） 中，即可判 断系 参考文献 【 １ 】 陈树 勇， 宋书芳， 李 兰欣， 等． 智能 电网技术综述Ｕ １ ． 电网 统是否稳定，即：
表 １节点系统计算结果
３ ． １数据的取样、调整
表ｌ 所示。
利用 最具代表 性的测量特征作为预测模型 的数据集 ：
＝ ， …， （ ， 儿） （ １ ）
，． ．
式（ Ｉ ） 中：ｘ ∈Ｒ ｎ 为模型的输入向量；ｙ ｉ 为
输 出向量 ；ｓ 为样本数量 ；ｎ 为输入维数 。 为避免 向量墨中单位 、大 小幅度差异较大 对 挖掘过 程产 生不利影 响 ，将 数据集Ｅ 变换为 规范 数据 集 ，变换 过 程采 用 “ 零一 均值 规 范 化 ”，对任意属性Ｍ 值ｄ 、基于Ｍ 的平均值Ｍ 和标 准差ｏ 拄 行规范，使Ｍ 规 范化为 ：
・
— 。 ． 。 ， 卜
Ｑ
ｌ ｌ Ｉ ｌ
●
一
一
一
一
：
（ ２ ） … … … … … … … 一 一 ｉ
… … … … 来自百度文库 … …
一
一
的行为模式及其负荷 要求 。
（ ３ ） 设备状态 监测 电网设备 的可靠性对 电网稳 定运 行起到至 关重要 的作用 ，运 用数据挖掘方法 ，对 电力设 备的状态监测数据进 行深入分析 ，给 出设备 的 健康情况 ，可有 效识别 出具有潜在故 障的设备 信息 ，进一步 制定设备检修计划 ，延长 电力设 备的使 用寿命 ，提 高系统可靠性 。 ｌ ∑ （ ＿ Ⅳ ） ＜ 。 ． 系 统失 稳 因此 ，智能 电网数据 的深度 挖掘 与应用技 术具有广阔的应用前景。 在 电压稳定模 型确 定后 ，采用等效 电距离 ３ ． 基于 数据挖掘 的电压稳定分析 挖掘算法对稳定极限进 行综合分析 。 简单系统潮流方程为： 基于 向量测量单元 中心数据 库和 联机分析 处理０ Ｌ Ａ Ｐ（ ０ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ） 的 电网稳态分析是 以电力数据仓库为基础 ，进 行 的各种安全稳 定分 析，对影响 电压稳定 性的薄 弱母线 、薄 弱线路等进行 多维分析“ 】 。挖掘 过 程可用图ｌ 表示 。 解式 （ ５ ） 消 去负荷节 点 电压 相角后得 非线 性标量方程 ：
』 Ｉ 号 － ０ ＾ ｌ 肘 Ⅳ 系 统 稳 定
Ｌ● １
（ １ ４ ） ● 圆 陈星鸳， 张 晓花， 瞿峰， 刘皓明， 赵 波数据挖 掘在电力系
统 中的应用综述 Ⅱ 】 ． 电力科 学与技术 学报， ２ ０ ０ ７ ， ２ ２ （ ３ ） ： ５ １ ．
５ ６ ．
， （ ， ， ， ， 蠡 ， ， ） ＝０
（ ６ ）
基金 项 目：中央 高校基 本科研 业务 费专项 资金项 目 （ 项 目编号 ：１ １ Ｍ Ｇ Ｓ Ｏ ）；河北省高等 学校科学研究项 目 （ 项 目编号 ：Ｚ ２ ０ １ ３ ０ ０ ７ ）。
式（ ６ ） 中ｕ ——等 效电源 电势；ｚ 。 ——等效 １ ９ Ｂ １ 一 ），男， 山西大 同人 ，工 电距 离幅值 ； ０ —— 等效 电距 离相角 ；Ｐ ｌ 广 一 作者简介 ：剧树春 （ 负荷 节点有 功 ；Ｑ Ｉ 广 ～ 负荷 节 点无 功 ；ｕ 一 程 师，从事 网络技术应用、电力信 息化建设研究。 负荷 节点 电压 幅值 。 由式 （ ６ ） 用梯 度法求 得待 求量， 就可求得等效 电距离ｚ 。 该方法 与系统规模基本无关 ，负荷节点数 的增加 ，只是计算次数增加 ，而其 它方法随系 统规模增 大，计算量成指数递增 。该方法计算 速度快 ，适合在线应用 。 ３ ． ３验证分析 （ １ ） 数据采 集及建 立母线 电压 稳定数 据集
１ ． 引言 智 能 电网又 称 “电网２ ． ０” ，是 以 自动 化 、信 息化 、智 能化 等 特征 为标 志 的新 一代 电网体 系 。从物 理层 面 上看 ，智 能 电网 区别 于传 统 电网 的主要特征在 于其 “ 发、输 、变 、 配 、调 、用 ”各个环节配置 了大量的智能化设 备 ］ ，这 些设备在监测全 网状态 的同时，其大 量 的采 集数据也给 电网的分析带来了挑战 ，如 何运用这 些庞大的数据信 息对 电网状态进行分 析 、评 估，是摆在 电力系 统分析与设计人员面 前的一大难题 。 ２ ． 智能电网中数据挖掘 的需求分析 针对性能要求更高的智能 电网，在 数据 分 析方面主要有 以下 几个方面需要进行数据 的深 度挖掘 。 ， ： （ １ ） 故 障诊 断 电网故障诊断系统 中储存 了大量 的数据 ， 利用 挖掘技术可从这 些数 据中对 电网故 障提 供 可靠 的描述 ，寻找设 备故障与其外在表现之 间 的关系 ，并发现不 同事故发生时产生 的某些 关 联，从而合 理安排检修计划 ，提高供 电质量 。 （ ２ ） 负荷预测与智能表计 智能 电表的应用 ，使 电网的用户数据 更加 丰富。例如用 时间序列模型进行预测 负荷 ，可 对用 户负荷在不 同季 节、气候和其他一些相 关 属性 下进行聚类分析 ，就能够划分 出用户群 组
市
采 用Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ １ ４ 节 点标准系统 （ 如 图２ ） 作 为 电 压稳 定分析的参考系统 ，仿 真数据的设定参见
一
５ ２ 一
嚏乎 世 Ｉ ●
Ｉ 丝． 皇王研霍…………………………．
数据 挖掘方 法在智能 电网中的应 用
内蒙古电力科 学研究院 剧树春 华北 电力 大学计 算机 系 李 刚
【 摘要】智能电网接入设备 的增加 ，使得全 网数据量增大，导致电阿监测 与数据分析的难度加大，利用先进 的数据挖掘方法可 以实现电网数据 的有效使用。在分析 了数据 挖掘方法的流程基础上，结合 电网稳 态分析的设计过程，给出了面向智 能电网的数据挖掘方法模 型，并得 到实验验证。 【 关键词】数据挖 掘 ；智能 电网；稳态分析
技术， ２ ０ ０ ９ ， ３ ３ （ ８ ） ： １ － ７ ．
【 ３ 】 商文颖， 李岩春， 于胜尧． 基 于数据挖掘 的电力系统电 压稳定分析Ⅱ 】 ＿ 东北 电力技术， ２ ０ ０ ８ （ １ ０ ） ： ６ － ９ ． ［ ４ ］ 洪流， 张海 勘。 肖明军， 蔡 庆生． 一种基于 数据挖 掘技 术 的电力负荷预测 系统 Ｕ 】 ． 小型微 型计算机 系统， ２ ０ ０ ４ ，
（ ２ ） 母线 电压稳定数据挖掘分析 ３ ． ２挖掘算法 的选择 本实例 以母线 电压稳定预测模型为例 ，由 利用 引导算法从 数据集Ｅ 中抽取 训练子集 可看出节 点９ 为最薄弱节点 。 Ｓ ｉ （ ｉ ＝ １ ，… ，ｋ ） ，根据 有限样本学 习理论 ，可 表１ ∞ ∞ 得 电压稳 定评估模 型： ４ ． 结论 ， 、 本文在讨论智能 电网数据信息深度应用 需 唧 ｄ 。 卜 （ ３ ） 求的基础上 ，通过 引入数据挖掘方法 ，对 电网 （ ， ＝１ ， … …， ， ） 稳态分析 中的 电压稳定 分析 系统进行 了案例仿 真 。目前智能 电网的快 速发展，对 电网数据 的 式（ ３ ） 中Ｋ （ Ｘ ， Ｘ ） —— 高斯 径向基核 函数 ； ｒ ——训练样 本总数 ；ｊ ＝ ｌ ，… ，ｒ — Ｌ ａ ｇ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ 应用也越来越 迫切，本文 旨在给 出一种解 决思 乘子；ｂ ＿ — 偏 移量 ；ａ ≠０ 的样本为影 响分类结 路 ，希望 能为智 能电网的数据分析技术提供参 果的 “ 关键 ”样本 ，被称为支持 向量。 考。 将未 知稳定 程度的样 本Ｎ 输入 到组合 电压 稳定评估 模型Ｍ （ ｉ ＝ １ ，… ，ｋ ） 中，即可判 断系 参考文献 【 １ 】 陈树 勇， 宋书芳， 李 兰欣， 等． 智能 电网技术综述Ｕ １ ． 电网 统是否稳定，即：
表 １节点系统计算结果
３ ． １数据的取样、调整
表ｌ 所示。
利用 最具代表 性的测量特征作为预测模型 的数据集 ：
＝ ， …， （ ， 儿） （ １ ）
，． ．
式（ Ｉ ） 中：ｘ ∈Ｒ ｎ 为模型的输入向量；ｙ ｉ 为
输 出向量 ；ｓ 为样本数量 ；ｎ 为输入维数 。 为避免 向量墨中单位 、大 小幅度差异较大 对 挖掘过 程产 生不利影 响 ，将 数据集Ｅ 变换为 规范 数据 集 ，变换 过 程采 用 “ 零一 均值 规 范 化 ”，对任意属性Ｍ 值ｄ 、基于Ｍ 的平均值Ｍ 和标 准差ｏ 拄 行规范，使Ｍ 规 范化为 ：
・
— 。 ． 。 ， 卜
Ｑ
ｌ ｌ Ｉ ｌ
●
一
一
一
一
：
（ ２ ） … … … … … … … 一 一 ｉ
… … … … 来自百度文库 … …
一
一
的行为模式及其负荷 要求 。
（ ３ ） 设备状态 监测 电网设备 的可靠性对 电网稳 定运 行起到至 关重要 的作用 ，运 用数据挖掘方法 ，对 电力设 备的状态监测数据进 行深入分析 ，给 出设备 的 健康情况 ，可有 效识别 出具有潜在故 障的设备 信息 ，进一步 制定设备检修计划 ，延长 电力设 备的使 用寿命 ，提 高系统可靠性 。 ｌ ∑ （ ＿ Ⅳ ） ＜ 。 ． 系 统失 稳 因此 ，智能 电网数据 的深度 挖掘 与应用技 术具有广阔的应用前景。 在 电压稳定模 型确 定后 ，采用等效 电距离 ３ ． 基于 数据挖掘 的电压稳定分析 挖掘算法对稳定极限进 行综合分析 。 简单系统潮流方程为： 基于 向量测量单元 中心数据 库和 联机分析 处理０ Ｌ Ａ Ｐ（ ０ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ） 的 电网稳态分析是 以电力数据仓库为基础 ，进 行 的各种安全稳 定分 析，对影响 电压稳定 性的薄 弱母线 、薄 弱线路等进行 多维分析“ 】 。挖掘 过 程可用图ｌ 表示 。 解式 （ ５ ） 消 去负荷节 点 电压 相角后得 非线 性标量方程 ：
』 Ｉ 号 － ０ ＾ ｌ 肘 Ⅳ 系 统 稳 定
Ｌ● １
（ １ ４ ） ● 圆 陈星鸳， 张 晓花， 瞿峰， 刘皓明， 赵 波数据挖 掘在电力系
统 中的应用综述 Ⅱ 】 ． 电力科 学与技术 学报， ２ ０ ０ ７ ， ２ ２ （ ３ ） ： ５ １ ．
５ ６ ．