CN110490409A - 一种基于dnn的低压台区线损率标杆值设定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了线损率技术领域的一种基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,旨在解决现有技术中缺少台区线损率标杆值指标的技术问题,基于现有的用电管理系统采集台区运行数据,筛选出台区线损率的影响因子;对台区线损率进行相关性分析,提取出影响线损率的线损率关键因子;基于深度神经网络算法对关键因子和台区线损率进行建模,计算出台区线损率的标杆值;根据计算出的台区线损率标杆值对线损异常台区进行调整。本发明所述方法以实际运行数据为依据,提取出影响线损率的关键因子,利用DNN建立低压台区线损率标杆值计算模型。该方法能够给出低压台区线损率的标杆值,为各类台区线损提供一把“标尺”,明确降损方向。
Description
技术领域
本发明属于线损率技术领域,具体涉及一种基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法。
背景技术
电力系统中发电厂生产的电能是通过电力网的输电、变电和供电环节供给用户的。在输送和分配电能的过程中,电力网中各元件(如变压器,输电线路,补偿和调整设备以及测量和保护装置等)都要消耗一定的电能。
一个低压台区是指一台配电变压器的供电范围或区域。低压台区线损计算的范围是从台区配电变压器出口装设的电度表处开始,到各用户电能表为止。在该范围内,所有元件中各种形式的电能损耗均应计入电力网线损中。线损率为线损电量占配变供电量的百分率,是衡量线损高低的指标,也是衡量电力系统经济性的一项重要指标,同时也是表征电力系统规划设计水平、生产技术水平和经营管理水平的一项综合性技术指标。
线损率在评价电力系统的经济运行中扮演着重要的角色,线损管理是电力公司的重点管理内容之一。目前我国线损管理采用《线损四分管理标准》,根据“分压、分区、分线、分台区”的原则对线损进行全面管理。根据国家电网的测算,380V低压电网的损耗量占总损耗量的1/5,其是一个重损层。而低压电网线损管理普遍采用分台区的管理手段,所以研究台区线损情况、分析影响台区线损的重要因素对提高配电网的经济运行水平具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,以解决现有技术中缺少台区线损率标杆值指标的技术问题。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,包括以下步骤:
a、基于现有的用电管理系统采集台区运行数据,筛选出台区线损率的影响因子;
b、对台区线损率进行相关性分析,提取出影响线损率的线损率关键因子;
c、基于深度神经网络算法对关键因子和台区线损率进行建模,计算出台区线损率的标杆值;
d、根据计算出的台区线损率标杆值对线损异常台区进行调整。
所述步骤c包括以下步骤:
ca、对深度神经网络各层加激活函数:
yi=σ(xi)=σ(Wiyi-1+bi) (2)
其中,yi表示第i层的输出,yi-1表示第i-1层的输出,xi表示第i层的输入,Wi表示第i层和第i-1层之间的权重,bi表示第i层和第i-1层之间的偏差,σ表示激活函数;
cb、对深度神经网络进行逐层初始化,再利用BP算法对深度神经网络进行训练,即误差反向传播过程。这个过程中采用随机梯度下降(SGD)更新权重Wi和偏差bi,达到参数逐层学习从而不断提高模型预测精度。其中,常用的损失函数有均方根误差(MSE),公式如下:
其中,t表示样本的个数,表示第j个样本的预测值,Dj表示第j个样本的真实值;
cc、采用丢弃法(Dropout)对模型进行正则化,防止过拟合,提高其泛化能力;
cd、将线损率关键因子X作为输入特征,对应线损率Y为输出,建立深度神经网络模型,如下:
Y=f(X) (4)
其中,f(·)表示模型的数学表达;
ce、将采集到的数据分为训练样本和测试样本,用训练样本对深度神经网络模型进行训练,用测试样本进行测试,构建最佳拟合模型;
cf、利用训练好的模型对台区进行线损率标杆值计算。
所述步骤a包括以下步骤:
aa、从现有的用电管理系统中提取线损相关特征;
ab、根据提取的线损相关特征,筛选出低压台区线损率的影响因子。
所述步骤b包括以下步骤:
ba、计算线损率影响因子与线损率的互信息值,对于两个离散型随机变量M、N,它们之间的互信息值I(M,N)可通过下式进行计算:
式中,ma表示离散变量M的第a个数据,nb表示离散变量N的第b个数据,k表示离散变量M的数据总个数,r表示离散变量N的数据总个数,p(·)表示概率;
bb、根据计算出的各线损率影响因子与线损率的互信息值,提取出影响线损率的关键因子。
所述用电管理系统包括用电信息采集系统、营销业务应用系统、PMS系统。
所述线损率关键因子包括居民容量占比、用户数、户均变压器配置容量和负载率。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果:本发明所述方法以现有的用电信息系统、营销系统、PMS系统等的实际运行数据为依据,提取出影响线损率的关键因子,利用DNN建立低压台区线损率标杆值计算模型。该方法能够给出低压台区线损率的标杆值,为各类台区线损提供一把“标尺”,明确降损方向。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法的深度神经网络基本结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法的深度神经网络测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明所述基于深度神经网络模型(DNN)的低压台区线损率标杆值设定方法,首先从现有的用电管理系统包括用电信息采集系统、营销业务应用系统、PMS系统等采集台区运行数据,筛选出台区线损率影响因子,具体做法是提取出用电信息采集系统、营销业务应用系统、PMS系统中所有线损相关字段;根据提取出的线损相关字段,筛选出低压台区线损率的影响因子。
对台区线损率进行相关性分析,提取出影响线损率的关键因子,具体做法是计算筛选出的影响因子与线损率的互信息,对于两个离散型随机变量M、N,它们之间的互信息值I(M,N)可通过下式进行计算:
式中,ma表示离散变量M的第a个数据,nb表示离散变量N的第b个数据,k表示离散变量M的数据总个数,r表示离散变量N的数据总个数,p(·)表示概率。
根据计算出的各影响因子与线损率的互信息大小,提取出影响线损率的关键因子,作为建模的输入特征。
以连云港地区的部分低压台区为例,从用电信息采集系统、营销业务系统、PMS系统中提取出线损相关字段,通过计算互信息得到影响线损率的关键因子,分别为居民容量占比、用户数、户均变压器配置容量和负载率,相关互信息计算结果如下:
表1关键因子与台区线损率互信息
深度神经网络的基本结构如图1所示,将线损率关键因子作为深度神经网络的输入,为使模型从简单线性映射到对高度非线性问题进行有效建模,对深度神经网络(DNN)各层加激活函数:
yi=σ(xi)=σ(Wiyi-1+bi) (2)
其中,yi表示第i层的输出,yi-1表示第i-1层的输出,xi表示第i层的输入,Wi表示第i层和第i-1层之间的权重,bi表示第i层和第i-1层之间的偏差,σ表示激活函数。
对深度神经网络进行逐层初始化,再利用BP算法对深度神经网络进行训练,即误差反向传播过程。这个过程中采用随机梯度下降(SGD)更新权重Wi和偏差bi,达到参数逐层学习从而不断提高模型预测精度。其中,常用的损失函数有均方根误差(MSE),公式如下:
其中,t表示样本的个数,表示第j个样本的预测值,Dj表示第j个样本的真实值。为了防止过拟合,提高其泛化能力,采用丢弃法(Dropout)对模型进行正则化。将线损率关键因子作为输入特征,对应线损率为输出,建立深度神经网络(DNN)模型,如下:
Y=f(X) (4)
其中,f(·)表示模型的数学表达;将采集到的数据分为训练样本和测试样本,用训练样本对深度神经网络模型进行训练,用测试样本进行测试,构建最佳拟合模型;输入需要计算的台区的线损率关键因子,利用训练好的模型对台区进行线损率标杆值计算。将计算出的台区线损率标杆值与台区真实线损率对比,对线损异常台区进行降损调整。
将居民容量占比、用户数、户均变压器配置容量和负载率作为DNN输入特征,台区线损率为输出,进行低压台区线损率标杆值建模。选取500个台区一个月的数据为训练样本,1个台区为测试样本,测试结果如图2所示。
从图2可以看出,基于DNN建模给出的线损率标杆值基本符合实际情况,并且能找出线损异常的台区,本发明所述方法以现有的用电信息系统、营销系统、PMS系统等的实际运行数据为依据,提取出影响线损率的关键因子,利用DNN建立低压台区线损率标杆值计算模型。该方法能够给出低压台区线损率的标杆值,为各类台区线损提供一把“标尺”,明确降损方向。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,其特征是,包括以下步骤:
a、基于现有的用电管理系统采集台区运行数据,筛选出台区线损率的影响因子;
b、对台区线损率进行相关性分析,提取出影响线损率的线损率关键因子;
c、基于深度神经网络算法对关键因子和台区线损率进行建模,计算出台区线损率的标杆值;
d、根据计算出的台区线损率标杆值对线损异常台区进行调整。
2.根据权利要求1所述的基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,其特征是,所述步骤c包括以下步骤:
ca、对深度神经网络各层加激活函数:
yi=σ(xi)=σ(Wiyi-1+bi) (2)
其中,yi表示第i层的输出,yi-1表示第i-1层的输出,xi表示第i层的输入,Wi表示第i层和第i-1层之间的权重,bi表示第i层和第i-1层之间的偏差,σ表示激活函数;
cb、对深度神经网络进行逐层初始化,再利用BP算法对深度神经网络进行训练,即误差反向传播过程。这个过程中采用随机梯度下降(SGD)更新权重Wi和偏差bi,达到参数逐层学习从而不断提高模型预测精度。其中,常用的损失函数有均方根误差(MSE),公式如下:
其中,t表示样本的个数,表示第j个样本的预测值,Dj表示第j个样本的真实值;
cc、采用丢弃法(Dropout)对模型进行正则化,防止过拟合,提高其泛化能力;
cd、将线损率关键因子X作为输入特征,对应线损率Y为输出,建立深度神经网络模型,如下:
Y=f(X) (4)
其中,f(·)表示模型的数学表达;
ce、将采集到的数据分为训练样本和测试样本,用训练样本对深度神经网络模型进行训练,用测试样本进行测试,构建最佳拟合模型;
cf、利用训练好的模型对台区进行线损率标杆值计算。
3.根据权利要求1所述的基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,其特征是,所述步骤a包括以下步骤:
aa、从现有的用电管理系统中提取线损相关特征;
ab、根据提取的线损相关特征,筛选出低压台区线损率的影响因子。
4.根据权利要求1所述的基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,其特征是,所述步骤b包括以下步骤:
ba、计算线损率影响因子与线损率的互信息值,对于两个离散型随机变量M、N,它们之间的互信息值I(M,N)可通过下式进行计算:
式中,ma表示离散变量M的第a个数据,nb表示离散变量N的第b个数据,k表示离散变量M的数据总个数,r表示离散变量N的数据总个数,p(·)表示概率;
bb、根据计算出的各线损率影响因子与线损率的互信息值,提取出影响线损率的关键因子。
5.根据权利要求1所述的基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,其特征是,所述用电管理系统包括用电信息采集系统、营销业务应用系统、PMS系统。
6.根据权利要求1所述的基于DNN的低压台区线损率标杆值设定方法,其特征是,所述线损率关键因子包括居民容量占比、用户数、户均变压器配置容量和负载率。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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