一種基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種預(yù)測(cè)算法，具體是一種基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù) 荷預(yù)測(cè)算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 母線負(fù)荷預(yù)測(cè)與系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)相比，具有以下特點(diǎn)：（1)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)的基數(shù)較 小，所帶負(fù)荷可能是單一的負(fù)荷種類，也可能是若干個(gè)負(fù)荷種類的綜合；對(duì)單一負(fù)荷類型而 言，雖然其負(fù)荷特性明顯，但負(fù)荷變化可能較大，不易把握每個(gè)時(shí)段的負(fù)荷水平，如鋼鐵廠 沖擊負(fù)荷等；（2)系統(tǒng)中母線數(shù)量龐大，并且每條母線的變化規(guī)律各具特色，無(wú)法做到逐一 分析；（3)由于供電區(qū)域用戶行為的影響，母線負(fù)荷穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生突變；(4)有部分母 線，易受小電源發(fā)電、負(fù)荷轉(zhuǎn)供及計(jì)劃?rùn)z修的影響，負(fù)荷規(guī)律并不明顯；(5)歷史積累的數(shù) 據(jù)不夠足夠準(zhǔn)確，經(jīng)常有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)；(6)受運(yùn)行方式變化、小電廠掛接、設(shè)備檢修、負(fù)荷 轉(zhuǎn)供等相關(guān)因素影響大。因此，以上這些特有的特點(diǎn)增加了母線負(fù)荷預(yù)測(cè)的難度。
[0003]目前應(yīng)用于母線負(fù)荷預(yù)測(cè)領(lǐng)域的預(yù)測(cè)方法可歸為兩大類：基于母線負(fù)荷自身變化 規(guī)律的預(yù)測(cè)方法和基于系統(tǒng)負(fù)荷分配的預(yù)測(cè)方法。兩種預(yù)測(cè)方法的特點(diǎn)如下：（1)母線負(fù) 荷有其特有的變化規(guī)律，在進(jìn)行母線負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)可套用系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的一些方法。但與系 統(tǒng)負(fù)荷不同的是母線負(fù)荷自身的變化規(guī)律不穩(wěn)定，還易產(chǎn)生突變，導(dǎo)致單純借鑒系統(tǒng)負(fù)荷 預(yù)測(cè)方法并不能獲得很高的預(yù)測(cè)精度。
[0004] (2)利用分布因子法對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行分配，預(yù)測(cè)思路是：第一步對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行 預(yù)測(cè)，獲得未來(lái)某一時(shí)刻全網(wǎng)的負(fù)荷值；之后進(jìn)行母線負(fù)荷預(yù)測(cè)，按一定的比例因子把系統(tǒng) 負(fù)荷分配給每條母線。
[0005] 傳統(tǒng)的分布因子法是從宏觀角度的比例分配，缺乏微觀分析，并且無(wú)法充分挖掘 母線負(fù)荷的本身特性，對(duì)于檢修、轉(zhuǎn)供等方式改變產(chǎn)生的母線負(fù)荷變化缺乏有效的處理辦 法，因此預(yù)測(cè)精度不高，無(wú)法滿足精細(xì)化管理的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算 法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算法，首先構(gòu)建相關(guān)因素映 射庫(kù)，通過(guò)對(duì)最近的d天歷史樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模式匹配分析，計(jì)算所有歷史日與待預(yù)測(cè)日的 相似度，并對(duì)所有歷史日的相似度進(jìn)行排序，選擇排序靠前的n天作為相似日，對(duì)虛擬母線 負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上對(duì)預(yù)測(cè)日的各行業(yè)負(fù)荷進(jìn)行拆分，（1)確定虛擬母線負(fù)荷預(yù)測(cè)用 的分配模型；（2)確定負(fù)荷分配模型參數(shù)；(3)對(duì)指定的時(shí)間和虛擬母線負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)；(4) 計(jì)算各行業(yè)負(fù)荷；
[0009] 將對(duì)應(yīng)于預(yù)測(cè)日的虛擬母線負(fù)荷分配到各行業(yè)負(fù)荷上，首先對(duì)各負(fù)荷定義一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)負(fù)荷值，將其逐點(diǎn)相加就形成上一級(jí)負(fù)荷區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷，之后計(jì)算各負(fù)荷對(duì)上一級(jí)負(fù)荷 的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷比值，之后按比例分配負(fù)荷預(yù)測(cè)值。
[0010]
[0011]
[0012] 其中：
[0013] PDK -母線k負(fù)荷預(yù)測(cè)值；
[0014] Kdk -母線k負(fù)荷的分配系數(shù)（常數(shù)）；
[0015] PDF-上一級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)值，如果是最上級(jí)就是系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)值；
[0016] PQK -母線k負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)值（通常取日或周的峰荷）；
[0017] k= 1，2,…，n-母線序列號(hào)
[0018] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：第一步構(gòu)建相關(guān)因素映射數(shù)據(jù)庫(kù)選擇影響負(fù)荷變化 的主要因素包括天氣類型、日最高溫度、最低溫度、星期類型，建立指標(biāo)映射數(shù)據(jù)庫(kù)，然后把 不同因素值映射到一個(gè)可以相互比較的區(qū)間內(nèi)，通過(guò)對(duì)各個(gè)相關(guān)因素的映射函數(shù)進(jìn)行抽樣 形成離散映射對(duì)，在抽樣點(diǎn)之間插值求得映射后的取值；第二步，依照映射后的因素量化指 標(biāo)確定日特征量的相似度，選取相似日，設(shè)有i、j兩天，其各日的因素量化指標(biāo)分別為xlk、 xjk，k= 1~m，其中m為每天所考慮的量化因素的數(shù)目，xlk、xjk均為非負(fù)數(shù)，定義第i天和 第j天相似度計(jì)算公式如下：
[0019] 這里的xjpxjk是將原相關(guān)因素值 ! 線性映射至[0, 1]之間的值，相似度概念用來(lái)描述兩天之間相關(guān)因素的接近程度，k越接 近1，則兩天的相關(guān)因素越相似，負(fù)荷的分布也就越相近；第三步，對(duì)選取的近期n天的數(shù)據(jù) 作為預(yù)測(cè)樣本集，求取歷史上各日與待預(yù)測(cè)日的相似度r1(]，i= 1，…n，采用以下公式進(jìn)行 歸一化處理咆=Q之后對(duì)相似度進(jìn)行排序，選擇相似度較大的d，d<n天的樣 本數(shù)據(jù)作為相似日樣本備用數(shù)據(jù)。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采取逐點(diǎn)分配因子解析行業(yè)負(fù)荷 特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，考慮氣象因素、星期類型、運(yùn)行方式變化等相關(guān)因素影響的系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)算 法，通過(guò)研究影響全網(wǎng)負(fù)荷的重點(diǎn)用戶母線負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，精細(xì)化把握電網(wǎng)各種負(fù)荷成分的特 性變化規(guī)律，加強(qiáng)負(fù)荷預(yù)測(cè)分級(jí)管理，全面提高負(fù)荷預(yù)測(cè)科學(xué)化和精細(xì)化水平。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算法的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)流 程圖；
[0022] 圖2為基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算法中樹狀常數(shù)負(fù)荷模 型亦意圖；
[0023] 圖3為基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算法中系統(tǒng)負(fù)荷準(zhǔn)確率 和合格率表格圖；
[0024] 圖4為基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算法中工業(yè)行業(yè)負(fù)荷準(zhǔn) 確率表格圖；
[0025] 圖5為基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測(cè)算法中母線負(fù)荷模型的 混合負(fù)荷模型樹。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 請(qǐng)參閱圖1~5,本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù) 荷預(yù)測(cè)算法，首先構(gòu)建相關(guān)因素映射庫(kù)，通過(guò)對(duì)最近的d天歷史樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行模式匹配分 析，計(jì)算所有歷史日與待預(yù)測(cè)日的相似度，并對(duì)所有歷史日的相似度進(jìn)行排序，選擇排序靠 前的n天作為相似日，對(duì)虛擬母線負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上對(duì)預(yù)測(cè)日的各行業(yè)負(fù)荷進(jìn)行 拆分，（1)確定虛擬母線負(fù)荷預(yù)測(cè)用的分配模型；（2)確定負(fù)荷分配模型參數(shù)；(3)對(duì)指定的 時(shí)間和虛擬母線負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)；(4)計(jì)算各行業(yè)負(fù)荷；
[0028] 將對(duì)應(yīng)于預(yù)測(cè)日的虛擬母線負(fù)荷分配到各行業(yè)負(fù)荷上，首先對(duì)各負(fù)荷定義一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)負(fù)荷值，將其逐點(diǎn)相加就形成上一級(jí)負(fù)荷區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷，之后計(jì)算各負(fù)荷對(duì)上一級(jí)負(fù)荷 的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷比值，之后按比例分配負(fù)荷預(yù)測(cè)值。
[0029]
[0030]
[0031]其中：
[0032] PDK -母線k負(fù)荷預(yù)測(cè)值；
[0033] Kdk -母線k負(fù)荷的分配系數(shù)（常數(shù)）；
[0034] PDF-上一級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)值，如果是最上級(jí)就是系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)值；
[0035] PQK -母線k負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)值（通常取日或周的峰荷）；
[0036] k= 1，2,…，n-母線序列號(hào)
[0037] 第一步構(gòu)建相關(guān)因素映射數(shù)據(jù)庫(kù)選擇影響負(fù)荷變化的主要因素包括天氣類型、日 最高溫度、最低溫度、星期類型，建立指標(biāo)映射數(shù)據(jù)庫(kù)，然后把不同因素值映射到一個(gè)可以 相互比較的區(qū)間內(nèi)，通過(guò)對(duì)各個(gè)相關(guān)因素的映射函數(shù)進(jìn)行抽樣形成離散映射對(duì)，在抽樣點(diǎn) 之間插值求得映射后的取值；第二步，依照映射后的因素量化指標(biāo)確定日特征量的相似度， 選取相似日，設(shè)有i、j兩天，其各日的因素量化指標(biāo)分別為xlk、x]k，k= 1~m，其中m為每 天所考慮的量化因素的數(shù)目，xlk、xjk均為非負(fù)數(shù)，定義第i天和第j天相似度計(jì)算公式如 下：
[0038]
這里的xjPxjk是將原相關(guān)因素值 線性映射至[0, 1]之間的值，相似度概念用來(lái)描述兩天之間相關(guān)因素的接近程度，k越接 近1，則兩天的相關(guān)因素越相似，負(fù)荷的分布也就越相近；第三步，對(duì)選取的近期n天的數(shù)據(jù) 作為預(yù)測(cè)樣本集，求取歷史上各日與待預(yù)測(cè)日的相似度r1(]，i= 1，…n，采用以下公式進(jìn)行 歸一化處理4 = Zb之后對(duì)相似度進(jìn)行排序，選擇相似度較大的d，d<n天的樣 / .，=.丨：，： 本數(shù)據(jù)作為相似日樣本備用數(shù)據(jù)。
[0039] 母線負(fù)荷模型：對(duì)大型電力系統(tǒng)，負(fù)荷類型和區(qū)域劃分的不一致性要考慮到自上 而下建立分層級(jí)的樹狀模型，涵蓋符合類型、區(qū)域的層級(jí)關(guān)系，請(qǐng)參閱圖5,在這一負(fù)荷層級(jí) 關(guān)系中，系統(tǒng)負(fù)荷高居頂層，負(fù)荷類型劃分放到第二層，負(fù)荷類型包括工業(yè)、商業(yè)等，區(qū)域劃 分放到第三層，包括地區(qū)、變電站等，母線負(fù)荷位于第四層。第一層系統(tǒng)負(fù)荷 PDF到第二層類 型負(fù)荷PTl間的分配系數(shù)是隨時(shí)間變化；第二層類型負(fù)荷PTl到第三層區(qū)域負(fù)荷Pv]間的分配 系數(shù)既可以隨時(shí)間變化，也可以是常數(shù)；第三層區(qū)域負(fù)荷Pv]到第四層母線負(fù)荷PJ司的分