[发明专利]一种基于XGBoost算法的农村台区电压和线损影响的评估方法

说明书

本发明涉及配电网规划领域，具体的是一种基于XGBoost算法的农村台区电压和线损影响的评估方法，包括选择训练用数据来源、输入端数据生成、输出端数据生成、异构数据规范化及指标量化、XGBoost算法回归等步骤。以通过对训练集中输入端特征变量及输出端结果进行回归运算，以特征变量在回归运算中对目标函数的增益评估该特征的影响性贡献度，其量化结果具有更强的可解释性。以光伏出力变化率、农网负荷变化率、无功补偿值，渗透率及线路R/X等因素为输入端特征变量，以电压越限值及线损率为输出端结果，针对任意台区拓扑均可量化各影响因素的贡献度大小，最终依据实地算例验证了该算法的有效性。

技术领域

本发明涉及配电网规划领域，具体的是一种基于XGBoost算法的农村台区电压和线损影响的评估方法。

背景技术

随着“光伏扶贫”政策的推进，大量分布式光伏(Photovoltaic power，PV)接入农村台区，其有功出力随机性、波动性的特点和农网负荷接入不均匀、种类多样的特性共同引发农村台区源荷时序不匹配的现象，进而导致有功功率倒送、双向潮流等现象。

由于农网网架架构薄弱，配变供电距离长等自身因素，高渗透率光伏接入下的农村台区中电压越限及线损超标问题较为严重。为具体分析影响光伏高渗透农村台区电压越限及线损超标的因素，并探究系统性治理方案，需要寻找出影响电压质量和线损的关键因素，提高治理的效率。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于XGBoost算法的农村台区电压和线损影响的评估方法，以光伏出力变化率、农网负荷变化率、渗透率、无功补偿值及线路R/X等因素为输入端特征变量，以电压越限值及全天线损率为输出端结果，利用XGBoost算法，量化分析以上因素对于电压及线损率的影响性贡献度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于XGBoost算法的农村台区电压和线损影响的评估方法，所述评估方法包括以下步骤：

一、选择训练用数据来源

针对分布式电源接入下的农村台区，采用光伏有功出力变化率、居民负荷有功部分变化率及分布式电源渗透率作为净有功注入的特征变量，以实际的无功补偿值作为无功注入的特征变量，以线路R/X作为网络结构的特征变量；

二、输入端数据生成

首先利用经纬度采样和Renewables平台生成地区对应的光伏有功出力，然后利用农村典型负荷特性生成农村配网负荷数据，并根据五种配电网所采用的传输线类型生成R/X比数据，最后按照光伏出力和实际负荷之比值生成渗透率数据；

三、输出端数据生成

采用实际数据与系统仿真相结合的方法，针对任一台区拓扑，由负荷容量光伏注入曲线、居民负荷曲线及渗透率，按实际节点接入光伏容量及用户负荷容量分配光伏有功及用户负荷，得到实际净有功无功注入，并依据设置的线路R/X比值仿真求解全天配网运行情况，输出全天电压最高越限值及总线损率；

四、异构数据规范化及指标量化

采用最大-最小规范化和零-均值规范化，分别对电压越限值和线损率进行处理，以得到适用于XGBoost算法的数据结构；

五、XGBoost算法回归

基于XGboost的评估方法，通过对训练集中输入端特征变量及输出端结果进行回归运算，以特征变量在回归运算中对目标函数的增益评估该特征的影响性贡献度，在GBDT算法的基础上实现加入正则项以控制模型的复杂度，减少发生过拟合的几率，从而提高模型的泛化能力；同时损失函数进行二阶泰勒展开，在加快优化速度的同时降低模型复杂程度。