Застосування кластерного аналізу в мережах Smart Grid

Abstract

Розглянуто задачу розробки та вдосконалення інтелектуальних мультиагентних систем керування, які надають можливості інтелектуального онлайн аналізу електричної системи електропостачання забезпеченою смарт грід системою. Метою статті є формування кластерів ділянок електричної мережі, вихідними параметрами якої є основні показники якості електричної енергії у відповідності із прийнятими стандартами. В якості таких параметрів обрані коефіцієнт несинусоїдальності напруг, коефіцієнт несиметрії живильних напруг, реактивна потужність навантажень. Результати проведеної ієрархічної кластерізації ділянок мережі електропостачання зведені у відповідної дендограми. Для формування дендограми ділянок системи електропостачання використовується метод повного зв’язку. Такий метод визначає відстань між кластерами як найбільшу відстань між будь-якими об’єктами у різних кластерах чи найбільш віддаленими сусідами. Міра близькості визначалася Евклідовою відстанню. Отримана деревоподібна діаграма демонструє розподіл ділянок розглянутої системи електропостачання на чотири природні кластери, що наочно розділяє ділянки системи електропостачання на окремі групи за визначеними ознаками, а саме основними параметрами якості електричної системи. Показано, що математичний апарат кластерного аналізу дозволяє вирішити задачу класифікації ділянок системи електропостачання при відхиленні основних параметрів якості електричної енергії від нормально допустимих значень. Доведено, що класифікація може проводитися не лише за одним параметром, а і з використання комбінації декількох параметрів. Результати проведеного аналізу надають можливість в подальшому сформувати продукційні правила вибору заходів щодо покращення якості електричної енергії, що застосовуються до тієї чи іншої ділянки системи електропостачання.

The task of developing and improving intelligent multi-agent control systems, which provide opportunities for intelligent online analysis of the electrical power supply system provided by the smart grid system, is considered. The purpose of the article is the formation of clusters of sections of the electrical network, the initial parameters of which are the main indicators of the quality of electrical energy in accordance with the accepted standards. Total harmonic distortion coefficient of voltages, coefficient of unsymmetry of supply voltages, reactive power of loads are chosen as such parameters. The results of the hierarchical clustering of power supply network sections are summarized in the corresponding dendogram. The method of full connection is used to form a dendogram of sections of the power supply system. This method defines the distance between clusters as the largest distance between any objects in different clusters or the most distant neighbors. The measure of closeness was determined by the Euclidean distance. The obtained tree-shaped diagram demonstrates the distribution of the sections of the power supply system into four natural clusters, which visually divides the sections of the power supply system into separate groups according to certain characteristics, namely the main parameters of the quality of the power system. It is shown that the mathematical apparatus of cluster analysis allows solving the problem of classification of sections of the power supply system when the main parameters of the quality of electric energy deviate from the normally permissible values. It is proved that the classification can be carried out not only by one parameter, but also by using a combination of several parameters. The results of the conducted analysis provide an opportunity to further form production rules for the selection of measures to improve the quality of electric energy, which are applied to one or another section of the power supply system.)