CN108182453B - 一种用户停电敏感度分类方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用户停电敏感度分类方法，属于电力电网领域。该方法包括以下步骤：S1：采用自组织特征映射神经网络，即Kohonen网络，进行建模；S2：训练建立的模型；S3：选择样本数据；S4：规范化样本数据。本发明利用自组织特征映射神经网络对电力用户进行停电敏感度的聚类划分，避免了传统上仅仅依靠电网运行人员经验一刀切的划分方法，使用户停电敏感度的划分更加科学、更加考虑电力用户内在用电属性。

Description

一种用户停电敏感度分类方法
技术领域
本发明属于电力电网领域，涉及一种用户停电敏感度分类方法。
背景技术
电力企业承担了对电力用户进行连续稳定供电的责任和义务，一旦发生停电事件，电力企业将面临较大的社会舆论压力和法律责任。传统上我国电力企业根据对电力用户供电可靠性的要求，将电力用户分为一、二、三级负荷。一级负荷，包括中断供电将造成人身伤亡和将在政治、经济上造成重大损失的负荷，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产秩序并需要长时间才能恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所秩序混乱等的负荷。二级负荷在中断供电时会造成企业的严重减产、停工，局部地区的交通会发生阻塞，城市居民的正常生活秩序会被扰乱。除一级、二级负荷以外的一般负荷属于三级负荷，三级负荷在停电时的损失不大。
这种分类方法往往是根据电网运行人员的生产经验进行划分的，而没有一种确定的模型和方法来对电力用户的停电敏感程度进行划分，所以现有的电力营销系统中，也没有关于电力用户停电敏感度的专门标识。随着电力市场的建立，电力用户的不断增长，迫切需要提供一种科学的方法提前辨识停电敏感度高的用户，做好预防停电措施，降低发生客户停电投诉的概率，同时提升客户满意度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用户停电敏感度分类方法，便于根据需求精确地将用户停电的敏感度进行分类。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用户停电敏感度分类方法，包括以下步骤：
S1：采用自组织特征映射神经网络(self-organizingfeaturemappingneuralnetwork)，即Kohonen网络，进行建模；
网络的输出层与输入层之间实行全互连接，对输出层竞争赢的神经元Ng，在其周围Ng的区域内神经元在不同程度上得到兴奋，而在Ng区域以外的神经元都被抑制；各电力企业根据自己的服务资源，将电力用户的停电敏感度划分为j个不同的类别，j＝4时，划分的类别群体包括潜在高敏感用户群、潜在次高敏感用户群、潜在普通用户群和潜在低敏感用户群；在Kohonen网络的输出层中对应有4个输出神经元Nj，当输入神经元输入第k个电力用户的信息
Figure BDA0001550655830000021
时，输出神经元j的输出线性函数
Figure BDA0001550655830000022
表示；竞争赢的神经元Ng对应的输出Yg大于其余输出神经元Nj的输出Yj，即Yg>Yj，j≠g从而得出第k个电力用户对应分类在第g类的停电敏感度类别中；
S2：训练建立的模型；
S3：选择样本数据；
S4：规范化样本数据。
进一步，所述步骤S2具体为：
S201：初始化；将{wji}赋予[0,1]区间中的随机值，确定η(t)的初值η(0)，0<η(0)<1，确定学习次数T，连接权值Wj初始状态的分布是其方向与输入模式的方向一致；
S202：给网络提供一个输入模式
Figure BDA0001550655830000023
并进行归一化处理：
Figure BDA0001550655830000024
Figure BDA0001550655830000025
S203：计算连接权向量
Figure BDA0001550655830000026
与输入向量
Figure BDA0001550655830000027
之间的欧氏距离dj，再找出最小距离dg，确定获胜神经元g：
Figure BDA0001550655830000028
dg＝min[dj]
S204：采用有监督方式进行学习时，要求每个输入学习模式Uk应归属的类别是已知的，当输入模式提供给网络后，按欧氏距离选取的获胜神经元g若是Uk的正确分类则将该神经元对应的连接权向量进行奖励调整，反之进行惩罚调整；
Figure BDA0001550655830000029
当g为正确分类取“+”，当g为非恰当分类取“－”；
S205：对
Figure BDA00015506558300000210
进行规一化处理；
S206：若还有输入样本数据，则t＝t+1，转至S202。
进一步，步骤S3中，所述样本数据包括行业类别、电压等级、合同容量、客户身份和重要客户标识。
进一步，所述步骤S4具体为：(1)行业类别
将10个不同行业分别直接映射到区间(0,1]上；
(2)电压等级
用户供电的电压等级最高为110kV及以上，将各个供电的电压等级除以最高电压等级得到区间(0,1]内的数值；
(3)合同容量
合同容量反映用户的用电能力，从100kVA到30000kVA，选择选项中最接近的容量，如超过30000kVA按30000kVA计算，低于100kVA就按100kVA计算，10000-30000kVA按20000kVA计算，8000-10000kVA按9000kVA计算，5000-8000kVA按5000kVA计算，1000-5000kVA按3000kVA计算，315-1000kVA按500kVA计算，100-315kVA按200kVA计算，将合同容量除以设置的最大容量30000kVA，同样得到区间(0,1]内的数值；
(4)客户身份
若客户为户主，其值为1；客户为租户，其值为0；
(5)重要客户标识
若客户为重要客户，其值为1；若为非重要客户，其值为0。
本发明的有益效果在于：本发明利用自组织特征映射神经网络对电力用户进行停电敏感度的聚类划分，避免了传统上仅仅依靠电网运行人员经验一刀切的划分方法，使用户停电敏感度的划分更加科学、更加考虑电力用户内在用电属性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为Kohonen网络拓扑结构。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
1.模型拓扑结构和工作原理
该分类采用自组织特征映射神经网络SOM(self-organizing feature mappingneural network)进行建模，自组织特征映射的神经网络又称为Kohonen网络，它反映了大脑中细胞的结构和现象，当输入不同的样本时，一开始输入的样本引起的输出兴奋细胞位置各不相同，当经过自组织学习后形成一些细胞群，它们分别反映了输入样本的特征，这个映射过程是用一个简单的竞争算法来完成的，它具有良好的聚类特性。网络拓扑结构如图1所示，输出层与输入层之间实行全互连接。对输出层竞争赢的神经元Ng，在其周围Ng的区域内神经元在不同程度上得到兴奋，而在Ng区域以外的神经元都被抑制。
各电力企业根据自己的服务资源，可以将电力用户的停电敏感度划分为j个不同的类别，一般来说可以划分为4(j＝4)个类别群体：潜在高敏感用户群、潜在次高敏感用户群、潜在普通用户群和潜在低敏感用户群。在Kohonen网络的输出层中就有4个对应的输出神经元Nj(j＝1～4)，当输入神经元输入第k个电力用户的信息
Figure BDA0001550655830000041
时，输出神经元k的输出可以用简单的线性函数表示：
Figure BDA0001550655830000042
竞争赢的神经元Ng对应的输出Yg大于其余输出神经元Nj(j≠g)的输出Yj，即Yg>Yj，从而得出第k个电力用户对应分类在第g类的停电敏感度类别中。
2.模型的有监督学习训练过程
区别于传统神经网络采用的无监督学习算法，Kohonen网络采用有监督竞争训练，大大提高了训练的速度和学习精度。网络的学习训练过程可归纳如下：
(1)初始化。
将{wji}赋予[0,1]区间中的随机值，确定η(t)的初值η(0)(0<η(0)<1)。确定学习次数T。连接权初值对学习速度和收敛性的影响很大，如果广泛分布于各个随机方向上，会给寻找输入模式的最佳匹配带来很大困难，所以Wj初始状态最理想的分布是其方向与输入模式的方向一致。
(2)给网络提供一个输入模式
Figure BDA0001550655830000043
并进行归一化处理：
Figure BDA0001550655830000044
Figure BDA0001550655830000045
(3)计算连接权向量
Figure BDA0001550655830000046
与输入向量
Figure BDA0001550655830000047
之间的欧氏距离dj，再找出最小距离dg，确定获胜神经元g：
Figure BDA0001550655830000048
dg＝min[dj]
(4)采用有监督方式进行学习时，就要求每个输入学习模式Uk应归属的类别是已知的。当输入模式提供给网络后，按欧氏距离选取的获胜神经元g若是Uk的正确分类则将该神经元对应的连接权向量进行奖励调整，反之进行惩罚调整。
Figure BDA0001550655830000051
当g为正确分类取“+”，当g为非恰当分类取“－”。
(5)对
Figure BDA0001550655830000052
进行规一化处理。
(6)若还有输入样本数据，那么t＝t+1，转(2)。
3.样本数据选择
关于电力用户的信息多种多样，选取与停电敏感最具有强相关性的5个信息作为模型的输入样本集：行业类别、电压等级、合同容量、客户身份和重要客户标识，如表1所示。
表1输入样本数据
Figure BDA0001550655830000053
4.样本数据规范化
从输入样本的数据性质来看，既有离散的数值变量(如电压等级)，也有描述电力用户属性的语言变量(如行业类别等)，而神经网络只能处理数值性变量，对于使用自然语言描述的各个属性，在输入网络时需要将语言值进行编码转变为离散的数值量，即对初始样本数据进行规范化操作，具体如下：
(1)行业类别
将10个不同行业分别直接映射到区间(0,1]上。
(2)电压等级
用户供电的电压等级最高为110kV及以上，将各个供电的电压等级除以最高电压等级就可以得到区间(0,1]内的数值。
(3)合同容量
合同容量反映用户的用电能力，从100kVA到30000kVA，选择选项中最接近的容量，如超过30000kVA按30000kVA计算，低于100kVA就按100kVA计算，10000-30000kVA就按20000kVA计算，8000-10000kVA就按9000kVA计算，5000-8000kVA就按5000kVA计算，1000-5000kVA就按3000kVA计算，315-1000kVA就按500kVA计算，100-315kVA就按200kVA计算。将合同容量除以设置的最大容量30000kVA，同样可以得到区间(0,1]内的数值。
(4)客户身份
若客户为户主，其值为1；客户为租户，其值为0。
(5)重要客户标识
若客户为重要客户，其值为1；若为非重要客户，其值为0。
规范化后的网络输入样本数据如表2所示：
表2规范化后的输入样本数据
Figure BDA0001550655830000061
Figure BDA0001550655830000071
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种用户停电敏感度分类方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：采用自组织特征映射神经网络(self-organizing feature mapping neuralnetwork)，即Kohonen网络，进行建模；
网络的输出层与输入层之间实行全互连接，对输出层竞争赢的神经元Ng，在其周围Ng的区域内神经元在不同程度上得到兴奋，而在Ng区域以外的神经元都被抑制；各电力企业根据自己的服务资源，将电力用户的停电敏感度划分为j个不同的类别，j＝4时，划分的类别群体包括潜在高敏感用户群、潜在次高敏感用户群、潜在普通用户群和潜在低敏感用户群；在Kohonen网络的输出层中对应有4个输出神经元Nj，当输入神经元输入第k个电力用户的信息
Figure FDA0003245370270000011
时，输出神经元j的输出线性函数
Figure FDA0003245370270000012
表示；竞争赢的神经元Ng对应的输出Yg大于其余输出神经元Nj的输出Yj，即Yg>Yj，j≠g从而得出第k个电力用户对应分类在第g类的停电敏感度类别中；
S2：训练建立的模型；
S3：选择样本数据；所述样本数据包括行业类别、电压等级、合同容量、客户身份和重要客户标识；
S4：规范化样本数据。
2.根据权利要求1所述的一种用户停电敏感度分类方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
S201：初始化；将{wji}赋予[0,1]区间中的随机值，确定η(t)的初值η(0)，0<η(0)<1，确定学习次数T，连接权值Wj初始状态的分布是其方向与输入模式的方向一致；
S202：给网络提供一个输入模式
Figure FDA0003245370270000013
并进行归一化处理：
Figure FDA0003245370270000014
Figure FDA0003245370270000015
S203：计算连接权向量
Figure FDA0003245370270000016
与输入向量
Figure FDA0003245370270000017
之间的欧氏距离dj，再找出最小距离dg，确定获胜神经元g：
Figure FDA0003245370270000018
dg＝min[dj]
S204：采用有监督方式进行学习时，要求每个输入学习模式Uk应归属的类别是已知的，当输入模式提供给网络后，按欧氏距离选取的获胜神经元g若是Uk的正确分类则将该神经元对应的连接权向量进行奖励调整，反之进行惩罚调整；
Figure FDA0003245370270000021
当g为正确分类取“+”，当g为非恰当分类取“－”；
S205：对
Figure FDA0003245370270000022
进行规一化处理；
S206：若还有输入样本数据，则t＝t+1，转至S202。
3.根据权利要求1所述的一种用户停电敏感度分类方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：(1)行业类别
将10个不同行业分别直接映射到区间(0,1]上；
(2)电压等级
用户供电的电压等级最高为110kV及以上，将各个供电的电压等级除以最高电压等级得到区间(0,1]内的数值；
(3)合同容量
合同容量反映用户的用电能力，从100kVA到30000kVA，选择选项中最接近的容量，如超过30000kVA按30000kVA计算，低于100kVA就按100kVA计算，10000-30000kVA按20000kVA计算，8000-10000kVA按9000kVA计算，5000-8000kVA按5000kVA计算，1000-5000kVA按3000kVA计算，315-1000kVA按500kVA计算，100-315kVA按200kVA计算，将合同容量除以设置的最大容量30000kVA，同样得到区间(0,1]内的数值；
(4)客户身份
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