【正文】 成,它可以看作是三個冪函數(shù)相加的特例，這三個冪函數(shù)的冪指數(shù)分別為0,1,2。多項(xiàng)式模型。 （1） 靜態(tài)模型在穩(wěn)態(tài)條件下，負(fù)荷功率與端電壓及頻率之間的非線性函數(shù)關(guān)系稱為負(fù)荷的靜態(tài)模型[19] 。 分類按照是否反映負(fù)荷的動態(tài)特性,負(fù)荷模型一般可分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型兩類,前者通常用代數(shù)方程來描述,后者通常用微分方程或差分方程描述。 負(fù)荷吸收的有功功率(P)及無功功率（Q）是隨著負(fù)荷母線的電壓（U）和頻率（f）的變動而變化的，這就是負(fù)荷的電壓、頻率特性，用于描述負(fù)荷特性的數(shù)學(xué)方程稱為負(fù)荷模型。 工業(yè)負(fù)荷中電力設(shè)備種類更多，最主要的是感應(yīng)電動機(jī)和同步電動機(jī)，其它還有整流型負(fù)荷、電弧爐、阻抗型負(fù)荷（如工廠照明）等等。家用電器大致有如下幾類。農(nóng)業(yè)負(fù)荷是農(nóng)村所有負(fù)荷的統(tǒng)稱，包括農(nóng)村民用電、生產(chǎn)與排灌用電及農(nóng)村商業(yè)用電等。城市民用負(fù)荷主要是城市居民的家用電器負(fù)荷。電力系統(tǒng)中有各式各樣的負(fù)荷，可以從不同的角度進(jìn)行分類。發(fā)電廠是電能的發(fā)出者，這些電能經(jīng)高壓輸電網(wǎng)及低壓配電網(wǎng)被傳送到各個用戶，并由安裝在用戶處的用電設(shè)備所消耗。我國開展負(fù)荷建模工作，一方面要借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，但另一方面要針對我國的實(shí)際，立足國內(nèi)，走1條 有中國特色的負(fù)荷建模之路[8]。 （3）針對性原則 國外對電力負(fù)荷建模已有大量研究，美國等國家進(jìn)行了大量實(shí)際負(fù)荷參數(shù)的研究，給出了推薦參數(shù)。這就要求模型在能夠反映負(fù)荷本質(zhì)的前提下要盡量簡單，最好與現(xiàn)有電力系統(tǒng)計(jì)算程序能夠銜接。所以，在目前只能考慮建立“可用”的負(fù)荷模型，對該模型的最基本的要求是能夠反映負(fù)荷的實(shí)際本質(zhì)特征。 研究現(xiàn)狀 電力負(fù)荷建模的總體原則 （1）可用性原則 電力負(fù)荷建模具有時變性、隨機(jī)性、分布性、多樣性、非連續(xù)性等特點(diǎn)，多年來雖然人們做了大量努力，但要對所有負(fù)荷點(diǎn)、所有時間點(diǎn)建立“精確”的模型是不現(xiàn)實(shí)的。IEEE在1995年2月的報(bào)告列出了國際上學(xué)者在負(fù)荷建模研究中提出的許多有價值的負(fù)荷模型以及他們的文獻(xiàn)和著作,以期推動負(fù)荷建模的進(jìn)一步研究和實(shí)際應(yīng)用。1990年GIGRE發(fā)表的專題報(bào)告,結(jié)合荷蘭FGO電網(wǎng)對各種負(fù)荷模型的暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算效果為例論證了負(fù)荷模型的重要性,并對建立實(shí)際負(fù)荷模型的方法及負(fù)荷測試的有關(guān)問題進(jìn)行了論證。中國、美國、日本、加拿大和澳大利亞等國在實(shí)際系統(tǒng)研制和投運(yùn)了一大批電力負(fù)荷特性數(shù)據(jù)在線記錄裝置,記錄了大量數(shù)據(jù),借此開展了大量的基于總體測辨法的研究 。 60年代開始迅速發(fā)展起來的系統(tǒng)辨識理論到了80年代前后已取得了許多令人矚目的成就,加之計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)的發(fā)展,為另一種新的負(fù)荷建模方法總體測辨法的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。 各用電設(shè)備的平均特性。該軟件包使用時雖然需要三種數(shù)據(jù): 負(fù)荷組成, 即各類負(fù)荷(民用、商業(yè)、工業(yè)等)所占的比例。該方法是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)確定每種典型負(fù)荷 (如工業(yè)電動機(jī)、電冰箱、熒光燈等)的平均特性方程,然后在一個負(fù)荷點(diǎn)上統(tǒng)計(jì)一些特殊時刻的負(fù)荷 (如冬季峰值負(fù)荷、夏季峰值負(fù)荷)的組成,即每種典型負(fù)荷所占的百分比,以及配電線路和變壓器的數(shù)據(jù),最后綜合這些數(shù)據(jù)得出該負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷模型。整個工作經(jīng)過了嚴(yán)密的計(jì)劃和組織,從理論、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)上以及數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的軟、硬件開發(fā)和數(shù)據(jù)處理程序等幾個方面全面鋪開。從1976年開始美國EPR I 主持了一項(xiàng)龐大的研究計(jì)劃。而精確的仿真的基礎(chǔ)便是精確的模型, 同其他系統(tǒng)元件模型一樣, 負(fù)荷建模工作有了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展, 除提出了最常用的恒阻抗、恒電流、恒功率模型以外,還在計(jì)算中采用了感應(yīng)電動機(jī)負(fù)荷模型和多項(xiàng)式、冪函數(shù)靜態(tài)負(fù)荷模型。 到了60～ 70年代,由于數(shù)字電子計(jì)算機(jī)及控制理論的引入,電力系統(tǒng)這門工程學(xué)科煥發(fā)了新的活力。因此，負(fù)荷建模研究是電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制中的基礎(chǔ)性課題，既具有非常重要的理論意義，又具有十分顯著的工程實(shí)用價值[19]。這就為采用更加精確、詳細(xì)的負(fù)荷模型創(chuàng)造了條件。為此，更需要研究相應(yīng)的模型和算法，負(fù)荷模型當(dāng)然也應(yīng)考慮在內(nèi)。因此，改進(jìn)負(fù)荷模型具有一定的迫切性。顯然，電力系統(tǒng)模擬計(jì)算精度的提高與發(fā)電機(jī)、輸電網(wǎng)絡(luò)及電力負(fù)荷三大部分的建模都有密切的關(guān)系。在過去的幾十年間，發(fā)電機(jī)及輸電網(wǎng)絡(luò)的建模已取得很大的發(fā)展。此外，負(fù)荷特性對低頻振蕩也有很大影響。因此，負(fù)荷的頻率特性對系統(tǒng)穩(wěn)定性也有顯著影響。例如，在澳大利亞Queensland系統(tǒng)將理論計(jì)算與實(shí)測結(jié)果作了比較，發(fā)現(xiàn)用恒定阻抗表示負(fù)荷時兩者相差較大，兩者基本吻合。大量的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：負(fù)荷模型對電力系統(tǒng)動態(tài)行為的定量模擬結(jié)果影響很大，對潮流計(jì)算、短路計(jì)算、安全分析、電壓穩(wěn)定性等也有一定影響。目前，數(shù)字模擬計(jì)算已成為電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行與控制中不可缺少的輔助手段。電力負(fù)荷作為能量的消耗者，在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析與控制中有著重要影響。負(fù)荷模型的過分粗糙已成為制約電力系統(tǒng)仿真計(jì)算精度的關(guān)鍵因素。在運(yùn)行方面將導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行于危險的臨界狀態(tài)或疏于防范而造成事故。在運(yùn)行方面采取過分保守的策略而限制了功率傳輸?shù)臉O限,使設(shè)備得不到充分的利用。但數(shù)字仿真畢竟是仿真, 其與實(shí)際系統(tǒng)有著或大、或小的誤差, 誤差的大小及性質(zhì)對該決策的正確性具有決定作用。 load characteristic。針對湖南電網(wǎng)48個變電站，對模糊C均值法實(shí)施改進(jìn)后對其進(jìn)行聚類，并與未改進(jìn)的模糊C均值法的聚類結(jié)果進(jìn)行比較，以說明改進(jìn)方案的有效性。本文采用實(shí)用化負(fù)荷建模思想 ，對負(fù)荷特性進(jìn)行聚類，從而為變電站建立合適的負(fù)荷模型打下基礎(chǔ)。 改進(jìn)模糊C均值法在靜態(tài)負(fù)荷特性數(shù)據(jù)聚類中的研究 改進(jìn)的模糊C均值法在負(fù)荷特性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)聚類中的應(yīng)用摘要電力負(fù)荷是整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行中較活躍的一部分。建立符合實(shí)際的動態(tài)負(fù)荷模型對電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行等諸方面均有十分重要現(xiàn)實(shí)意義。基于目前負(fù)荷建模方面存在的問題，使用模糊C均值法，對同一地域不同地點(diǎn)變電站的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。關(guān)鍵字：電力負(fù)荷；負(fù)荷特性；聚類；模糊C均值法APPLICATION OF IMPROVED FCM TO ELECTRIC LOAD CHARACTERISTICS OF STATISTICAL DATA CLUSTERINGABSTRACTThe power load is an active part in the security and stable operation of the entire electrical power system. It is significantly important to make suitable load model for the power system planning, design and operation. In this paper the practical load modeling method is employed, and the load characteristics is clustered to establish the actual load model for substations. Based on the current problems, FCM with hierarchical clustering is used to perform the clustering of the load characteristics data of the different substations on the same area, the improved method is applied for the clustering of Hunan grid substation. The clustering result shows that the improved method is effective paring with the unimproved method.Key Words: power load。 cluster,FCM目 錄第一章 緒論........................................................1 研究背景........................................................1..................................................2 發(fā)展.......................................................2 研究現(xiàn)狀...................................................4 電力負(fù)荷建模的總體原則.................................4 電力負(fù)荷建模的基本概念.................................4 分類...................................................5 實(shí)用化負(fù)荷建模思想......................................6 統(tǒng)計(jì)綜合法............................................6 總體測辨法............................................7 聚類分析在負(fù)荷特性分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀.............................8 本文主要研究內(nèi)容...............................................9第二章 聚類分析.................................................10 聚類分析的基本概念...........................................10 聚類方法.....................................................11 系統(tǒng)聚類法...................................................15 最小張樹聚類法............................................16 基于密度的聚類算法........................................16 基于網(wǎng)絡(luò)的聚類方法........................................16 基于模型的聚類算法........................................16 基于劃分的聚類算法........................................16 各算法優(yōu)缺點(diǎn)比較..............................................17第三章 模糊C均值在負(fù)荷特性聚類中的應(yīng)用實(shí)例......................19 聚類在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用綜述...................................19 模糊C均值聚類算法............................................20 硬C均值聚類算法（HCM）....................................20 模糊C均值聚類.............................................22 程序流程圖.................................................23............................................25 改進(jìn)的各方案比較...........................................25 最終改進(jìn)方案的選定.........................................26 聚類實(shí)例.......................................................27 原始數(shù)據(jù)聚類數(shù)據(jù)...........................................27 未改進(jìn)的模糊C均值法在實(shí)例中的應(yīng)用.........................27 改進(jìn)的模糊C均值法在實(shí)例中的應(yīng)用...........................28 兩種算法的比較.............................................29 結(jié)果分析.......................................................31第四章 結(jié)語........................................................33參考文獻(xiàn) ..........................................................34致謝...............................................................35附錄...............................................................36附錄A 原始聚類數(shù)據(jù).............................................36