基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法及装置

技术领域

本发明涉及一种变电站选址定容技术领域，是一种基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法及装置。

背景技术

配电网变电站选址定容是在规划区域内确定最优的变电站的数量、容量和位置，直接关系到配电网络结构是否合理及无功电源的配置等问题，影响整个城市电网建设的经济性和运行可靠性。

基于智能算法配电网变电站选址结果受控制参数的影响较大，目前缺乏统一的控制参数值，不同的规划区域需选择不同的控制参数，很难实用化推广。

发明内容

本发明提供了一种基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有配电网变电站选址方法存在的需人为根据不同规划区域设定不同控制参数值，造成人为因素影响大、不利于推广的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法，包括：

确定规划区域内新建变电站总数、负荷总数、各个负荷的位置及负荷值；

以各个变电站为聚类，确定各个聚类的初始聚类中心，获得初始聚类中心的位置和负荷值，其中初始聚类中心为到所有聚类中心距离之和最大的负荷；

设置迭代次数，对未进入聚类的负荷进行K均值聚类分析，将每个负荷放入距离其最近的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心和总负荷值；

设置聚类的总负荷阈值，比较获得大于总负荷阈值的聚类，将其中的一个或多个负荷移至距其最近的小于总负荷阈值的聚类中，使得所有聚类的总负荷值均小于总负荷阈值，并更新对应聚类的聚类中心和总负荷值。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述以各个变电站为聚类，确定各个聚类的初始聚类中心，获得初始聚类中心的位置和负荷值，包括：

设定负荷编号为j，聚类编号为i，则j＝1,2,...,N

查找负荷值最大的负荷j

上述对未进入聚类的负荷进行K均值聚类分析，将每个负荷放入距离其最近的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心和总负荷值，包括：

设定迭代次数，迭代次数It＝1；

计算每个负荷到各个聚类中心的距离，获取距离每个聚类中心最近的负荷，将其放入对应的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心；

设定迭代次数It＝It+1，并判断It是否大于N

上述获取距离每个聚类中心最近的负荷，将其放入对应的聚类中，更新各个聚类的聚类中心包括：

获取距离每个聚类中心最近的负荷，将其放入对应的聚类中；

获取各个聚类的总负荷S

获得各个聚类的聚类中心(x

其中C

上述确定规划区域内新建变电站总数包括：

获取规划区域的总负荷值P

通过下式确定规划区域内新建变电站总数N

N

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容装置，包括：

数据获取单元，确定规划区域内新建变电站总数、负荷总数、各个负荷的位置及负荷值；

初始聚类中心确定单元，以各个变电站为聚类，确定各个聚类的初始聚类中心，获得初始聚类中心的位置和负荷值，其中初始聚类中心为到所有聚类中心距离之和最大的负荷；

第一选址定容单元，设置迭代次数，对未进入聚类的负荷进行K均值聚类分析，将每个负荷放入距离其最近的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心和总负荷值；

第二选址定容单元，设置聚类的总负荷阈值，比较获得大于总负荷阈值的聚类，将其中的一个或多个负荷移至距其最近的小于总负荷阈值的聚类中，使得所有聚类的总负荷值均小于总负荷阈值，并更新对应聚类的聚类中心和总负荷值。

本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法。

本发明的技术方案之四是通过以下措施来实现的：一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法。

本发明无需人为设置参数及随机指定各个聚类的初始聚类中心，通过规划区域内各个负荷的负荷值大小及负荷位置即可实现变电站选址及定容，适应于各种规划区域，利于推广，并且确定变电站选址及定容时能设定总负荷值的阈值，二次调整各个聚类的聚类中心及总负荷值，进一步变电站的站址选择趋近于最优方案，从而利于电网建设的经济性和运行可靠性。

附图说明

附图1为本发明实施例1的选址定容流程图。

附图2为本发明实施例1中设置聚类的总负荷阈值，对应调整聚类的流程图。

附图3为本发明实施例2的选址定容流程图。

附图4为本发明实施例2中除第一个聚类，确定其余聚类初始聚类中心的流程图。

附图5为本发明实施例3的选址定容流程图。

附图6为本发明实施例3中每一次迭代的聚类流程图。

附图7为本发明实施例4的结构框图。

附图8为本发明实施例5的规划区域示意图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，本实施例公开了基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法，包括：

S101，确定规划区域内新建变电站总数、负荷总数、各个负荷的位置及负荷值；

S102，以各个变电站为聚类，确定各个聚类的初始聚类中心，获得初始聚类中心的位置和负荷值，其中初始聚类中心为到所有聚类中心距离之和最大的负荷；

S103，设置迭代次数，对未进入聚类的负荷进行K均值聚类分析，将每个负荷放入距离其最近的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心和总负荷值；

S104，设置聚类的总负荷阈值，比较获得大于总负荷阈值的聚类，将其中的一个或多个负荷移至距其最近的小于总负荷阈值的聚类中，使得所有聚类的总负荷值均小于总负荷阈值，并更新对应聚类的聚类中心和总负荷值。

上述技术方案步骤S102中获取各个聚类的初始聚类中心，步骤S103结合初始聚类中心及迭代次数，对未进入聚类的负荷进行K均值聚类分析，获得各个聚类的聚类中心和总负荷值，即初步确定各个变电站的位置及容量，步骤S104设置聚类的总负荷阈值，调节各个聚类的聚类中心及容量，即最终确定各个变电站的位置及容量。

上述技术方案中步骤S101确定规划区域内新建变电站总数包括：

S1011，获取规划区域的总负荷值P

S1012，通过下式确定规划区域内新建变电站总数N

N

上述技术方案，如附图2所示，步骤S104具体包括：

S1041，设定聚类的总负荷阈值为P

S1042，通过下式比较查找总负荷值最大的聚类

max{S

其中i为聚类编号，i＝1,2,...,N

S1043，响应于否，则输出各个聚类C

S1044，获得聚类

S1045，将聚类

S1046，更新负荷变动的聚类的聚类中心和总负荷值S

S1047，输出各个聚类C

本发明公开了一种基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法，无需人为设置参数及随机指定各个聚类的初始聚类中心，通过规划区域内各个负荷的负荷值大小及负荷位置即可实现变电站选址及定容，适应于各种规划区域，利于推广，并且确定变电站选址及定容时能通过设定总负荷值的阈值，二次调整各个聚类的聚类中心及总负荷值，进一步变电站的站址选择趋近于最优方案，从而利于电网建设的经济性和运行可靠性。

实施例2：如附图3所示，本实施例公开了基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法，包括：

S201，确定规划区域内新建变电站总数N

S202，设定负荷编号为j，聚类编号为i，则j＝1,2,...,N

S203，查找负荷值P

S204，设定聚类编号i＝i+1，遍历每一个负荷，获得每个负荷到所有初始聚类中心的距离之和，获得其最大值对应的负荷j

S205，设置迭代次数，对未进入聚类的负荷进行K均值聚类分析，将每个负荷放入距离其最近的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心和总负荷值；

S206，设置聚类的总负荷阈值，比较获得大于总负荷阈值的聚类，将其中的一个或多个负荷移至距其最近的小于总负荷阈值的聚类中，使得所有聚类的总负荷值均小于总负荷阈值，并更新对应聚类的聚类中心和总负荷值。

上述技术方案中步骤S204，如附图4所示，具体包括：

S2041，设定聚类编号i＝i+1，并判断i是否大于N

S2042，响应于是，则输出所有聚类的初始聚类中心及负荷值，响应于否，则设置负荷编号j＝1；

S2043，判断负荷j的位置(x

S2044，响应于是，则负荷j到已有初始聚类中心的位置之和D

其中(x

S2045，设定负荷编号j＝j+1，并判断j是否大于N

S2046，响应于否，则循环S2043至S2045，获得每个负荷到已有初始聚类中心的距离之和，响应于否，则令max{D

实施例3，如附图5所示，本实施例公开了基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法，包括：

S301，确定规划区域内新建变电站总数、负荷总数、各个负荷的位置及负荷值；

S302，以各个变电站为聚类，确定各个聚类的初始聚类中心，获得初始聚类中心的位置和负荷值，其中初始聚类中心为到所有聚类中心距离之和最大的负荷；

S303，设置迭代总次数，设定迭代次数It＝1；

S304，计算每个负荷到各个聚类中心的距离，获取距离每个聚类中心最近的负荷，将其放入对应的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心；

S305，设定迭代次数It＝It+1，并判断It是否大于N

S306，设置聚类的总负荷阈值，比较获得大于总负荷阈值的聚类，将其中的一个或多个负荷移至距其最近的小于总负荷阈值的聚类中，使得所有聚类的总负荷值均小于总负荷阈值，并更新对应聚类的聚类中心和总负荷值。

上述技术方案中步骤S304，如附图6所示，包括：

S3041，设定负荷编号j＝1；

S3042，判断负荷j是否属于任一聚类的集合，即是否j∈C

S3043，响应于是，则聚类C

D

S3044，设定负荷编号j＝j+1，并判断j是否大于N

S3045，响应于否，则循环S3042至S3046，获得获得每个负荷到各个聚类的距离；响应于是，则进入S3047；

S3046，在所有距离D

S3047，获取各个聚类的总负荷S

S3048，获得各个聚类的聚类中心(x

其中C

实施例4，如附图7所示，本实施例公开了基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容装置，包括：

数据获取单元，确定规划区域内新建变电站总数、负荷总数、各个负荷的位置及负荷值；

初始聚类中心确定单元，以各个变电站为聚类，确定各个聚类的初始聚类中心，获得初始聚类中心的位置和负荷值，其中初始聚类中心为到所有聚类中心距离之和最大的负荷；

第一选址定容单元，设置迭代次数，对未进入聚类的负荷进行K均值聚类分析，将每个负荷放入距离其最近的聚类中，并更新各个聚类的聚类中心和总负荷值；

第二选址定容单元，设置聚类的总负荷阈值，比较获得大于总负荷阈值的聚类，将其中的一个或多个负荷移至距其最近的小于总负荷阈值的聚类中，使得所有聚类的总负荷值均小于总负荷阈值，并更新对应聚类的聚类中心和总负荷值。

实施例5，本实施例公开了存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行如权利要求1至6任一项所述的基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法。

上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

实施例6，本实施例公开了电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一项所述的基于改进K均值算法的配电网变电站选址定容方法。

上述电子设备还包括传输设备、输入输出设备，其中，传输设备和输入输出设备均与处理器连接。

实施例7，已划定如附图8所示的规划区域，基于改进K均值算法的配电网变电站选址过程如下所述：

1、基于规划区域预测的远景年总负荷值59057kW及容载比2的要求，确定新建变电站(聚类)数2个，规划区域内各负荷的位置及负荷值如表1所示；

2、各个聚类的初始聚类中心如下表2所示；

3、第一次聚类分析后，各个聚类的聚类中心和总负荷值如表3所示；

4、设定聚类总负荷阈值为31500kW，对各个聚类的负荷和总负荷值进行调整，调整结果如表4所示，即两个变电站站址及容量如表4所示。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

表1规划区域内各负荷的位置及负荷值

表2各个聚类的初始聚类中心

表3第一次聚类分析后，各个聚类的聚类中心和总负荷值

表4两个变电站站址及容量