JP2024065881A - Prediction system, prediction method, and system management system - Google Patents
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Abstract
【課題】応答特性が変化した予測対象の予測モデルを低負荷で判定し当該判定された予測モデルを更新する。
【解決手段】予測システムが、更新用データを生成する。更新用データは、1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データを含む。各予測対象について、観測期間毎に、標本データは、当該予測対象について当該観測期間に得られた1つ以上の観測値と、1つ又は複数の因子の各々について当該観測期間に得られた観測値とを含む。予測システムが、各予測対象について、第一の標本群と第二の標本群の相違度合を算出する。各予測対象について、第一の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に使用された1つ又は複数の標本データであり、第二の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に未だ使用されていない1つ又は複数の標本データである。予測システムが、相違度合が閾値以上である予測対象に対応した予測モデルを更新する。
【選択図】図2
A prediction model for a prediction target whose response characteristics have changed is determined with a low load, and the determined prediction model is updated.
[Solution] A prediction system generates update data. The update data includes sample data for each observation period for one or more prediction targets. For each prediction target, for each observation period, the sample data includes one or more observation values obtained for the prediction target during the observation period and observation values obtained for each of one or more factors during the observation period. The prediction system calculates a degree of discrepancy between a first sample group and a second sample group for each prediction target. For each prediction target, the first sample group is one or more sample data used to identify a prediction model corresponding to the prediction target, and the second sample group is one or more sample data that have not yet been used to identify a prediction model corresponding to the prediction target. The prediction system updates a prediction model corresponding to a prediction target whose degree of discrepancy is equal to or greater than a threshold.
[Selected figure] Figure 2
Description
本発明は、概して、データ予測に関する。 The present invention generally relates to data prediction.
将来のデータの予測は、気象予測、エネルギー需要予測及び各種経済指標の予測など、様々な分野で行われている。例えば、電力分野では、数十~数千の変電所単位の電力需要の数十分~数時間毎の予測に基づいて、系統設備を制御することで送電ロスの低減などを行う例がある。 Predictions of future data are made in a variety of fields, including weather forecasts, energy demand forecasts, and forecasts of various economic indicators. For example, in the power sector, there are cases where transmission losses are reduced by controlling grid equipment based on predictions of power demand for tens to thousands of substations every few tens of minutes to every few hours.
予測される対象(予測対象)は、1つ又は複数の因子の影響を受けて特定の応答を示す性質(応答特性)を有する。例えば、変電所の電力需要(予測対象の一例)は、気温(因子の一例)の変動に影響を受けて変化する。気温が高い場合には空調設備の稼働量などが増加し、電力需要も増加する傾向を示す。予測では、過去の観測データから推定した因子に対し予測対象の応答特性を示す予測モデルを同定する。 The object to be predicted (prediction object) has the property (response characteristics) of showing a specific response when influenced by one or more factors. For example, the power demand of a substation (one example of a prediction object) changes in response to fluctuations in temperature (one example of a factor). When the temperature is high, the operation rate of air conditioning equipment increases, and there is a tendency for power demand to also increase. In prediction, a prediction model is identified that shows the response characteristics of the prediction object to factors estimated from past observation data.
ただし、応答特性は時間経過により変化する。例えば、電力需要では、季節の変化、人々のライフスタイルの変化、又は、工場の稼働状況の変化などで、応答特性は経時変化する。予測対象の応答特性が経時変化に追従するためには、予測モデルを更新し続けることが望ましい。さらに、短い周期で予測と制御を繰り返す場合(例えば、変電所単位の需要予測に基づく制御を行う場合)には、短い周期で予測モデルの更新をし続けることが望ましい。 However, response characteristics change over time. For example, the response characteristics of electricity demand change over time due to seasonal changes, changes in people's lifestyles, or changes in factory operating conditions. In order for the response characteristics of the prediction target to track changes over time, it is desirable to continue updating the prediction model. Furthermore, when repeating prediction and control at short intervals (for example, when performing control based on demand forecasts at the substation level), it is desirable to continue updating the prediction model at short intervals.
予測モデルの更新を行うための技術として、特開2000-276460号公報(特許文献1)、特開2004-86896号公報(特許文献2)、及び、特開2022-28338号公報(特許文献3)が知られている。 Technologies for updating a prediction model are known from JP 2000-276460 A (Patent Document 1), JP 2004-86896 A (Patent Document 2), and JP 2022-28338 A (Patent Document 3).
特許文献1では、予測モデルを学習し、学習済みの予測モデルの出力データの誤差が減少した場合のみ、当該学習済みの予測モデルを最良の予測モデルとして電力需要量を予測する技術が開示されている。また特許文献2では、予測モデルから出力される予測値の誤差が設定した許容値以上の場合に予測モデルを更新する技術が開示されている。また特許文献3では、学習用データセットの状態値の観測値に外れ値を検出した場合に予測モデルを更新する技術が開示されている。
特許文献1では、予測モデルの更新判定にモデルの学習を行う必要があるため、全ての予測モデルの更新の判定の処理負荷が大きく、所定の時間内での更新完了が難しい。また、特許文献2では、予測値の誤差が許容値以上となるまでは予測モデルの更新が行われず、予測対象の応答特性の変化に対してモデルの更新のタイミングが遅れるため、長期間誤差が発生する。また、特許文献3では、学習用データの状態値は予測モデルの同定に用いる因子データであり、その観測値に外れ値が生じたとしても、必ずしも応答特性まで変化しているとは限らないため、不要なモデル更新(予測精度の低下を招くモデル更新)がなされるおそれがある。
In
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、応答特性が変化した予測対象の予測モデルを低負荷で判定し当該判定された予測モデルを更新することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to determine, with low load, the prediction model of a prediction target whose response characteristics have changed, and to update the determined prediction model.
予測システムが、予測対象観測データと因子観測データから、更新用データを生成する。予測対象観測データは、1つ又は複数の予測対象の各々について、当該予測対象について得られた過去の観測値の時系列のデータを含む。因子観測データは、1つ又は複数の予測対象に影響し得る1つ又は複数の因子の各々について、当該因子について得られた過去の観測値の時系列のデータを含む。更新用データは、1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データを含む。各予測対象について、観測期間毎に、標本データは、当該予測対象について当該観測期間に得られた1つ以上の観測値と、1つ又は複数の因子の各々について当該観測期間に得られた観測値とを含む。予測システムが、各予測対象について、第一の標本群と第二の標本群の相違度合を算出する。各予測対象について、第一の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に使用された1つ又は複数の標本データであり、第二の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に未だ使用されていない1つ又は複数の標本データである。各予測対象について、予測モデルは、1つ又は複数の因子の各々について将来の期間の予測値を含んだデータである因子予測値を入力とし、当該将来の期間において当該予測対象について得られる観測値の予測値を出力とするモデルである。予測システムが、各予測対象について、相違度合が閾値以上か否かの判定である更新要否判定を行い、且つ、当該更新要否判定の結果を出力する。更新要否判定の結果が真である予測モデルが、更新必要の予測モデルである。更新要否判定の結果が偽である予測モデルが、更新不要の予測モデルである。予測システムが、1つ又は複数の予測対象にそれぞれ対応した1つ又は複数の予測モデルのうち更新が必要と判定された予測モデルを更新する。 The prediction system generates update data from the prediction target observation data and the factor observation data. The prediction target observation data includes, for each of one or more prediction targets, time series data of past observation values obtained for the prediction target. The factor observation data includes, for each of one or more factors that may affect the one or more prediction targets, time series data of past observation values obtained for the factor. The update data includes sample data for each of one or more prediction targets for each observation period. For each prediction target, for each observation period, the sample data includes one or more observation values obtained for the prediction target during the observation period and observation values obtained for each of one or more factors during the observation period. The prediction system calculates the degree of difference between the first sample group and the second sample group for each prediction target. For each prediction target, the first sample group is one or more sample data used to identify a prediction model corresponding to the prediction target, and the second sample group is one or more sample data that has not yet been used to identify a prediction model corresponding to the prediction target. For each prediction target, the prediction model is a model that takes as input a factor prediction value, which is data including a predicted value for a future period for each of one or more factors, and outputs a predicted value of the observed value obtained for the prediction target in the future period. The prediction system performs an update necessity determination for each prediction target, which is a determination of whether the degree of difference is equal to or greater than a threshold, and outputs the result of the update necessity determination. A prediction model for which the result of the update necessity determination is true is a prediction model that requires updating. A prediction model for which the result of the update necessity determination is false is a prediction model that does not require updating. The prediction system updates a prediction model that is determined to require updating from one or more prediction models corresponding to one or more prediction targets.
本発明によれば、応答特性が変化した予測対象の予測モデルを低負荷で判定し当該判定された予測モデルを更新することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to determine the prediction model of a prediction target whose response characteristics have changed with a low load and to update the determined prediction model.
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Other issues, configurations, and advantages will become clear from the description of the embodiments below.
以下の説明では、「インターフェース装置」は、一つ以上のインターフェースデバイスでよい。当該一つ以上のインターフェースデバイスは、下記のうちの少なくとも一つでよい。
・一つ以上のI/O(Input/Output)インターフェースデバイス。I/O(Input/Output)インターフェースデバイスは、I/Oデバイスと遠隔の表示用計算機とのうちの少なくとも一つに対するインターフェースデバイスである。表示用計算機に対するI/Oインターフェースデバイスは、通信インターフェースデバイスでよい。少なくとも一つのI/Oデバイスは、ユーザインターフェースデバイス、例えば、キーボード及びポインティングデバイスのような入力デバイスと、表示デバイスのような出力デバイスとのうちのいずれでもよい。
・一つ以上の通信インターフェースデバイス。一つ以上の通信インターフェースデバイスは、一つ以上の同種の通信インターフェースデバイス(例えば一つ以上のNIC(Network Interface Card))であってもよいし二つ以上の異種の通信インターフェースデバイス(例えばNICとHBA(Host Bus Adapter))であってもよい。
In the following description, an "interface unit" may refer to one or more interface devices. The one or more interface devices may be at least one of the following:
One or more I/O (Input/Output) interface devices. The I/O (Input/Output) interface devices are interface devices to at least one of the I/O devices and a remote display computer. The I/O interface device to the display computer may be a communications interface device. The at least one I/O device may be a user interface device, for example, either an input device such as a keyboard and a pointing device, or an output device such as a display device.
One or more communication interface devices. The one or more communication interface devices may be one or more homogeneous communication interface devices (e.g., one or more NICs (Network Interface Cards)) or two or more heterogeneous communication interface devices (e.g., a NIC and an HBA (Host Bus Adapter)).
また、以下の説明では、「メモリ」は、一つ以上のメモリデバイスであり、典型的には主記憶デバイスでよい。メモリにおける少なくとも一つのメモリデバイスは、揮発性メモリデバイスであってもよいし不揮発性メモリデバイスであってもよい。 In the following description, "memory" refers to one or more memory devices, typically a primary storage device. At least one of the memory devices in the memory may be a volatile memory device or a non-volatile memory device.
また、以下の説明では、「永続記憶装置」は、一つ以上の永続記憶デバイスである。永続記憶デバイスは、典型的には、不揮発性の記憶デバイス(例えば補助記憶デバイス)であり、具体的には、例えば、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)である。 In the following description, a "persistent storage device" refers to one or more persistent storage devices. A persistent storage device is typically a non-volatile storage device (e.g., an auxiliary storage device), and more specifically, for example, a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD).
また、以下の説明では、「記憶装置」は、メモリと永続記憶装置の少なくともメモリでよい。 In the following description, "storage device" may refer to at least one memory, including memory and persistent storage device.
また、以下の説明では、「プロセッサ」は、一つ以上のプロセッサデバイスである。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、典型的には、CPU(Central Processing Unit)のようなマイクロプロセッサデバイスであるが、GPU(Graphics Processing Unit)のような他種のプロセッサデバイスでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、シングルコアでもよいしマルチコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、プロセッサコアでもよい。少なくとも一つのプロセッサデバイスは、処理の一部又は全部を行うハードウェア回路(例えばFPGA(Field-Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit))といった広義のプロセッサデバイスでもよい。 In the following description, a "processor" refers to one or more processor devices. The at least one processor device is typically a microprocessor device such as a CPU (Central Processing Unit), but may be other types of processor devices such as a GPU (Graphics Processing Unit). The at least one processor device may be a single-core or multi-core. The at least one processor device may be a processor core. The at least one processor device may be a broader processor device such as a hardware circuit that performs part or all of the processing (e.g., an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit)).
また、以下の説明では、「yyy部」の表現にて機能を説明することがあるが、機能は、コンピュータプログラムそれ自体でもよいし、一つ以上のコンピュータプログラムがプロセッサによって実行されることで実現されてもよいし、一つ以上のハードウェア回路(例えばFPGA又はASIC)によって実現されてもよいし、それらの組合せによって実現されてもよい。プログラムがプロセッサによって実行されることで機能が実現される場合、定められた処理が、適宜に記憶装置及び/又はインターフェース装置等を用いながら行われるため、機能はプロセッサの少なくとも一部とされてもよい。機能を主語として説明された処理は、プロセッサあるいはそのプロセッサを有する装置が行う処理としてもよい。プログラムは、プログラムソースからインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布計算機又は計算機が読み取り可能な記録媒体(例えば非一時的な記録媒体)であってもよい。各機能の説明は一例であり、複数の機能が一つの機能にまとめられたり、一つの機能が複数の機能に分割されたりしてもよい。 In the following description, functions are sometimes described using the expression "yyy part", but the function may be a computer program itself, may be realized by one or more computer programs being executed by a processor, may be realized by one or more hardware circuits (e.g., FPGA or ASIC), or may be realized by a combination of these. When a function is realized by a program being executed by a processor, the function may be at least a part of the processor, since the specified processing is performed using a storage device and/or an interface device, etc. as appropriate. Processing described with a function as the subject may be processing performed by a processor or a device having the processor. A program may be installed from a program source. The program source may be, for example, a program distribution computer or a computer-readable recording medium (e.g., a non-transitory recording medium). The description of each function is an example, and multiple functions may be combined into one function, or one function may be divided into multiple functions.
以下図面を用いて、本発明の一実施形態を詳述する。 One embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本実施の形態では、説明具体化のため、予測対象として、電力系統における変電所単位の電力需要を例に取る。
(1)全体構成
In this embodiment, for the sake of concrete explanation, the power demand for each substation in a power system is taken as an example to be predicted.
(1) Overall structure
図1は、本実施形態における系統管理システム1の全体構成を示す。
Figure 1 shows the overall configuration of the
系統管理システム1は、因子の観測データ(及び因子の予測データ)を含む因子データと、各変電所の電力需要の観測データとに基づいて、所定の日時の各変電所の電力需要の予測値を算出し、各変電所の電力需要の予測値に基づいて系統設備41の制御を行うためのシステムである。系統管理システム1は、電力運用者2、電力系統4及び外部属性情報提供者5が有する各種装置から構成される。また通信経路60、61及び62の各々は、例えばWAN(Wide Area Network)又はLAN(Local Area Network)などの各種装置を互いに通信可能に接続する通信経路(典型的には通信ネットワーク)である。
The
因子データは、属性データから作られるものであって、1つ又は複数の因子の値を含む。属性データは因子となり得る要素を表す情報を含むデータであって、電力運用者2が保有する系統属性データと外部属性情報提供者5から提供を受ける外部属性データとを含む。なお、因子とは、予測対象に影響し得る要素である。因子データは、1つ又は複数の因子の各々について、1つ又は複数の値(1つ又は複数の因子値)を含んでよい。例えば、因子データが、1日分の因子データである場合、当該因子データは、各因子について、1時間毎の因子値を含んでよい。1つ又は複数の因子は、例えば、下記のうちの少なくとも一つでよい。
・気温、湿度、日射量、風速、気圧などの気象。
・太陽光発電などの再生可能エネルギーによるエネルギー供給量。
・原油や天然ガスなどの燃料の取引量や取引価格。
・送電容量など送電線に関する対象。
・発電機の運転もしくは保守スケジュールなどの発電機稼働状況。
・年月日、曜日、任意に設定した日の種別を示すフラグ値などの暦日。
・台風やイベントなどの突発事象の発生有無。
・エネルギーの消費者数、産業動向や景況指数などの経済状況。
・特急列車の乗車率、乗車客数、予約席数、あるいは道路交通状況などの人や移動体の移動状況。
・通信基地局に接続する通信端末数。
The factor data is created from the attribute data and includes values of one or more factors. The attribute data is data including information representing elements that can be factors, and includes system attribute data held by the
-Weather such as temperature, humidity, solar radiation, wind speed, and air pressure.
- Amount of energy supply from renewable sources such as solar power generation.
- Trading volumes and prices of fuels such as crude oil and natural gas.
- Subjects related to transmission lines, such as transmission capacity.
• Generator operating conditions, including generator operation or maintenance schedules.
- Calendar dates such as date, day of the week, and flag values indicating the type of day that is set arbitrarily.
-Whether or not sudden events such as typhoons or other events occur.
- Economic conditions such as the number of energy consumers, industry trends and business indicators.
- The occupancy rate of express trains, the number of passengers on board, the number of reserved seats, or the movement of people and objects, such as road traffic conditions.
- The number of communication terminals connected to the communication base station.
電力運用者2は、系統設備41の制御を行う事業者である。電力運用者2に関し、系統データや外部属性データなどの電力需要の予測値を算出するためのデータを管理する需要予測用データ管理装置30と、需要の予測値の算出を行う電力需要予測装置31と、系統設備41の制御内容を演算する系統制御演算装置21と、系統設備41の管理及び制御を行う系統設備管理装置22と、これら装置とのデータのやり取りを行うための情報入出力端末20とが備えられる。系統データは系統観測データと系統属性データを含む。系統観測データは、電力系統4の計測装置40によって計測された電力系統4の各点の計測データ(例えば、電圧値、電流値、電力値、周波数等の計測値(観測値))を含む。なお各変電所の電力需要(予測対象)のデータは系統観測データに含まれる。系統属性データは、例えば電力系統4の系統設備41の機能仕様、系統設備41の接続関係を示す系統構成情報、系統設備41の地理的な位置を示す位置情報、系統設備41の将来の設定状態の計画や制御値を示す計画情報、及び、将来の系統構成の計画を示す計画情報を含む。なお系統設備41の制御とは、例えば変圧器のタップ位置を変えることで変圧器の巻線比を変更し出力電圧の調整を行う操作である。
The
電力系統4は、発電設備から発生した電力を電力流通設備により負荷設備まで送る設備である。電力系統4は、電力の供給、流通及び消費を行う系統設備41と、電力系統4の各点の状態を計測する計測装置40とで構成される。系統設備41は、発電設備と、電力流通設備と、負荷設備とを少なくとも含む。発電設備は、電力の供給を行う設備であり、例えば火力発電、水力発電、原子力発電、太陽光発電、風力発電などにより電力を発生させる発電装置や、発電装置を制御する発電制御装置や、エネルギーを蓄え必要に応じて電力を供給する畜電池などを含む。電力流通設備は、送配電に関わる様々な設備を含み、例えば架空送電線、地中送電線、変圧器、遮断機、断路器及び調相設備などを含む。負荷設備は、電力を消費する設備であり、例えば家庭用電気機器、産業用電気機器及び蓄電池などを含む。計測装置40は、電力系統4の各点の計測データを計測する装置であり、例えば電圧計測装置、電流計測装置、電力計測装置及び周波数計測装置などを含む。
The power system 4 is a facility that transmits power generated from a power generation facility to a load facility via a power distribution facility. The power system 4 is composed of a
外部属性情報提供者5は、外部属性データの過去の観測データと、未来の予測データを提供する事業者である。外部属性情報提供者5に関し、外部属性データを配信するための外部属性データ配信装置50が備えられる。外部属性データは、電力需要の周期性と同一又は類似の一定の周期性を有する要素を示す第1の情報と、周期性が小さいが電力需要との相関を有し得る要素を示す第2の情報とを含む。第1の情報は、例えば、気温、湿度、雲量、日射量などの気象に関する情報や、祝祭日などの暦に関する情報を含んでよい。第2の情報は、スポーツ大会などのイベント情報や、車や携帯端末のGPSなどの移動体情報や、工場の稼働状況などの需要家情報や、産業動態などの社会活動に関する情報を含んでよい。なお属性データから作られる因子データは、上記第1の情報から作成されるデータ(例えば、一定の周期性を有する因子の因子データ)と、上記第2の情報から作成されるデータ(例えば、一定の周期性よりも周期性の小さい因子の因子データ)とを含む。
The external attribute information provider 5 is a business entity that provides past observation data and future prediction data of external attribute data. The external attribute information provider 5 is provided with an external attribute
続いて図2を参照して、系統管理システム1について説明する。
Next, the
系統管理システム1は、計測装置40、系統設備管理装置22、外部属性データ配信装置50、電力需要予測システム3、系統制御演算装置21、及び系統設備41で構成される。
The
計測装置40は、電力系統4の各点の計測データを計測し、各点の計測データを系統設備管理装置22に送信する。
The measuring
系統設備管理装置22は、系統データ3006Aを電力需要予測システム3に送信する。系統データ3006Aは、計測装置40から受信した電力系統4の各点の計測データを含む系統観測データと、系統設備管理装置22が保持する系統属性データとを含む。
The system
外部属性データ配信装置50は、外部属性データを電力需要予測システム3に送信する。外部属性データは、外部属性データ配信装置50が保持する外部属性データの観測データである外部属性観測データ3007Aと、外部属性データの予測データである外部属性予測データ3008Aとを含む。
The external attribute
電力需要予測システム3は、系統設備管理装置22から受信した系統データ3006Aと外部属性データ配信装置50から受信した外部属性データとに基づき、各変電所の電力需要の予測値を算出し、各変電所の電力需要の予測値を系統制御演算装置21に送信する。
The power
系統制御演算装置21は、電力需要予測装置31から受信した各変電所の電力需要の予測値に基づいて、系統設備41に対する制御データを生成し、制御データを系統設備管理装置22に送信する。
The system
系統設備管理装置22は、系統制御演算装置21から受信した系統設備41の制御データに基づき、系統設備41の制御を行う。
The system
電力需要予測システム3は、本実施形態では物理的な計算機システム(1つ以上の物理計算機)であるが、物理計算機な計算機システムに基づく論理的な計算機システム(例えば、クラウドコンピューティングシステム)でもよい。電力需要予測システム3は、需要予測用データ管理装置30と、電力需要予測装置31とによって構成される。
In this embodiment, the power
需要予測用データ管理装置30は、系統設備管理装置22から受信した系統データ3006Aと、外部属性データ配信装置50から受信した外部属性データに含まれる外部属性観測データ3007A及び外部属性予測データ3008Aとを保管し、それらのデータ3006A、3007A及び3008Aを電力需要予測装置31へ送信する。
The demand forecast
電力需要予測装置31は、需要予測用データ管理装置30から受信したデータ3006A、3007A及び3008Aに基づいて、各変電所の電力需要の予測値を算出し、各変電所の電力需要の予測値を系統制御演算装置21に送信する。
The power
さらに電力需要予測装置31では、データ抽出部3106は、データ3006A、3007A及び3008Aを受信し、系統データ3006Aに含まれる各予測対象の電力需要の観測値を抽出し、予測モデルの更新に用いる各予測対象の電力需要の観測値を更新用予測対象データ3110Aとして出力する。また、データ抽出部3106は、外部属性観測データ3007A及び外部属性予測データ3008Aから所定の因子の因子データを抽出し、抽出された因子データのうち、予測モデルの更新に用いる因子データを更新用因子データ3111Aとし、予測値の算出に用いる因子データを予測用因子データ3112Aとして出力する。なお更新用因子データ3111Aは、更新用予測対象データ3110Aに相関をもつ一つ又は複数の因子の観測値を含む。予測用因子データ3112Aは、所定の日時の1つ又は複数の因子の予測値を含む。モデル更新制御部3107は、データ抽出部3106から更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aを受信し、モデル管理部3108からモデル管理データ3115Aを受信する。モデル更新制御部3107は、各予測モデル(具体的には、各変電所についての予測モデル)の更新の要否を判定し、各予測モデルの判定結果を記したモデル更新制御データ3114Aを出力する。モデル管理部3108は、モデル更新制御データ3114A、更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aを受信する。モデル管理部3108は、予測値算出に用いる各予測モデルのデータであるモデルデータ3116Aと各予測モデルの更新履歴情報を記したモデル管理データ3115Aとを、受信したデータ3114A、3110A及び3111Aに基づき更新し、更新後のモデル管理データ3115Aとモデルデータ3116Aとを出力する。予測値算出部3109は、モデル管理部3108が出力したモデルデータ3116Aとデータ抽出部3106が出力した予測用因子データ3112Aとを受信し、各予測対象の所定の日時の電力需要の予測値を受信したデータ3115A及び3116Aに基づき算出し、電力需要の予測値を系統制御演算装置21に送信する。
(2)内部構成
Furthermore, in the power
(2) Internal structure
図3は、電力需要予測システム3を構成する各装置の機能構成を示す。
Figure 3 shows the functional configuration of each device that makes up the electricity
需要予測用データ管理装置30は、例えばパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータなどの情報処理装置から構成され、需要予測用データ管理装置30の動作を統括的に制御するCPU3001、入力装置3002、出力装置3003、通信装置3004及び記憶装置3005を備える。CPU3001は、入力装置3002、出力装置3003、通信装置3004及び記憶装置3005に接続されている。
The demand forecast
入力装置3002は、キーボード又はマウスから構成され、出力装置3003はディスプレイ又はプリンタから構成される。また通信装置3004は、無線LAN又は有線LANに接続するためのNICを備えて構成される。また記憶装置3005は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などのメモリを含んでよい。
The
記憶装置3005には、系統データ記憶領域3006、外部属性観測データ記憶領域3007、外部属性予測データ記憶領域3008がある。
The
系統データ記憶領域3006は系統データ3006Aを記憶する。系統データ3006Aは、各変電所の電力需要の観測値などのデータを含む系統観測データと、系統設備41の接続関係を示す系統構成情報などの属性データを含む系統属性データとを含んだデータ(例えばデータベース)である。
The system
外部属性観測データ記憶領域3007は外部属性観測データ3007Aを記憶する。外部属性観測データ3007Aは、気象データなどの外部属性データのうち気象観測データなどの観測データを含むデータ(例えばデータベース)である。
The external attribute observation
外部属性予測データ記憶領域3008は外部属性予測データ3008Aを記憶する。外部属性予測データ3008Aは、気象データなどの外部属性データのうち気象予測データなどの予測データを含むデータ(例えばデータベース)である。
The external attribute prediction
電力需要予測装置31は、例えばパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータなどの情報処理装置から構成され、電力需要予測装置31の動作を統括的に制御するCPU3101、入力装置3102、出力装置3103、通信装置3104及び記憶装置3105を備える。CPU3101は、入力装置3102、出力装置3103、通信装置3104及び記憶装置3105に接続されている。CPU3101(及び3001)がプロセッサの一例である。通信装置3104(及び3004)が、インターフェース装置の一例である。
The power
入力装置3102、出力装置3103、通信装置3104及び記憶装置3105は、入力装置3002、出力装置3003、通信装置3004及び記憶装置3005と同じ構成でよい。
The
記憶装置3105には、データ抽出部3106、モデル更新制御部3107、モデル管理部3108及び予測値算出部3109などのコンピュータプログラムが格納されている。これらのコンピュータプログラムがCPU3101に実行される。
The
データ抽出部3106は、系統設備管理装置22から受信した系統データ3006Aと外部属性データ配信装置50から受信した外部属性データとから、所定の変電所の所定の過去期間の電力需要の観測値及び所定の変電所の所定の因子を抽出する。データ抽出部3106は、予測モデルの更新に用いる更新用予測対象データ3110A、更新用因子データ3111A、及び予測値算出のための予測用因子データ3112Aを生成する。
The
モデル更新制御部3107は、データ抽出部3106が生成した更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aと、各予測モデルの更新履歴情報であるモデル管理データ3115Aとから、分類付き更新用データ3113Aを生成する。分類付き更新用データ3113Aは、更新用データ(更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aを一つにまとめたデータ)における各データ(標本データ)に、第一の標本群と第二の標本群のいずれかの分類が付与されたデータである。モデル更新制御部3107は、分類付き更新用データ3113Aに基づき各予測モデルの更新の要否を判定し、判定結果を記録したモデル更新制御データ3114Aを生成する。
The model
モデル管理部3108は、モデル更新制御部3107が生成したモデル更新制御データ3114Aと、データ抽出部3106が生成した更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aとから、モデルデータ3116A及びモデル管理データ3115Aの更新を行う(更新後のモデルデータ3116Aとモデル管理データ3115Aを生成する)。
The
予測値算出部3109は、モデル管理部3108が生成したモデルデータ3116Aとデータ抽出部3106が生成した予測用因子データ3112Aとから、各変電所の所定の日時の電力需要の予測値を算出し、各変電所の電力需要の予測値を系統制御演算装置21に送信する。
The predicted
また記憶装置3105には、更新用予測対象データ記憶領域3110、更新用因子データ記憶領域3111、予測用因子データ記憶領域3112、分類付き更新用データ記憶領域3113、モデル更新制御データ記憶領域3114、モデル管理データ記憶領域3115、及びモデルデータ記憶領域3116が格納されている。
The
更新用予測対象データ記憶領域3110は更新用予測対象データ3110Aを記憶する。更新用予測対象データ3110Aは、予測モデルの更新に用いるための変電所毎(予測モデル毎)の予測対象標本データを含む。1つの変電所(予測モデル)について、予測対象標本データは、予め設定した任意の時間範囲の当該変電所の電力需要の観測データを所定の時間単位で分割したデータであり、当該変電所に対応する予測モデルの識別子と観測日時を表す値を含むデータ(例えばデータベース)である。例えば、更新用予測対象データ3110Aは、各変電所の過去1年分の電力需要のデータを1日毎に分割した各データに変電所を識別する識別子と観測日時を付与したデータである。
The update prediction target
更新用因子データ記憶領域3111は更新用因子データ3111Aを記憶する。更新用因子データ3111Aは、更新用予測対象データ3110A(予測モデルの更新に用いるための各予測対象標本データ)に対応した1つ又は複数の因子の因子値を含むデータ(例えばデータベース)である。
The update factor
予測用因子データ記憶領域3112は予測用因子データ3112Aを記憶する。予測用因子データ3112Aは、各変電所の電力需要の予測値の算出に用いるため、予め設定した任意の日時の1つ又は複数の因子を含むデータ(例えばデータベース)である。
The prediction factor
分類付き更新用データ記憶領域3113は分類付き更新用データ3113Aを記憶する。分類付き更新用データ3113Aは、更新用データ(更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aの対応する各データを一つにまとめたデータ)の各標本データに、当該標本データが表す標本の観測日時に基づいた分類(当該標本の分類であって、第一の標本群と第二の標本群のいずれかの分類)が付与されたデータ(例えばデータベース)である。
The classified update
モデル更新制御データ記憶領域3114はモデル更新制御データ3114Aを記憶する。モデル更新制御データ3114Aは、各予測モデルの更新要否を示す更新制御値を含んデータ(例えばデータベース)である。
The model update control
モデル管理データ記憶領域3115はモデル管理データ3115Aを記憶する。モデル管理データ3115Aは、各予測モデルの前回の更新日時及び標本の観測日時範囲など更新に用いた標本の情報を含んだデータ(例えばデータベース)である。
The model management
モデルデータ記憶領域3116はモデルデータ3116Aを記憶する。モデルデータ3116Aは、予測モデルの同定によって得られた各予測モデルのデータ(例えば、数式やパラメータ)を含んだデータ(例えばデータベース)である。
(3)各処理部(プログラム)の詳細
The model
(3) Details of each processing unit (program)
以降、電力需要予測装置31の各処理部の詳細を、図を用いて説明する。
(3-1)データ抽出部3106
Hereinafter, the details of each processing unit of the power
(3-1)
図4は、データ抽出部3106の構成を示す。
Figure 4 shows the configuration of the
データ抽出部3106は、更新用データ抽出部31061と予測用データ抽出部31062で構成される。
The
更新用データ抽出部31061は、系統データ3006Aから各変電所の所定の時間範囲(例えば1日分)の電力需要の観測値を抽出し、抽出した観測値を所定の時間粒度(例えば1時間)で分割する。更新用データ抽出部31061は、各変電所(予測モデル)について、分割したデータ(例えば1日における電力需要の1時間毎の観測値を含んだデータ)に当該予測モデルの識別子と観測日時を付与したデータである予測対象標本データを生成する。更新用データ抽出部31061は、1つ又は複数の予測対象標本データを含むデータである更新用予測対象データ3110Aを生成する。なお更新用データ抽出部31061は、系統データ3006Aから抽出した電力需要の観測値に対し標準化や正規化などの加工処理を施した値を、更新用予測対象データ3110Aの生成に使用してもよい。
The update
図7は、更新用予測対象データ3110Aの構成を示す。具体的には、例えば、更新用予測対象データ3110Aは、テーブルであり、予測モデルと観測日時の組毎に行(エントリ)を有する。行は、予測モデルの識別子(モデルID)を表すモデルID3110A1、予測対象標本の観測日時を表す標本観測日時3110A2、及び、所定の時間範囲における時点毎の電力需要の観測値を表す電力需要観測値3110A3といったデータを有する。従って図7の場合、各行が電力需要の観測値を1日毎の時間粒度で分割された1つの予測対象標本データを含む。1番目の行に含まれるデータは、モデルID「M0001」の予測モデルの更新に用いる予測対象標本データであり、モデルID「M0001」に対応する変電所の電力需要の2020年12月10日の観測値は、0時00分が「0.9」、0時05分が「0.8」である。なお図7の例では簡単のため観測日時の単位は日付であるが、日付に限らず、例えば、観測日時の単位は時分秒といったより詳細を含んでもよい。
Figure 7 shows the configuration of the update
次いで更新用データ抽出部31061は、系統データ3006Aと外部属性観測データ3007Aとから所定の時間範囲の1つ又は複数の所定の因子の観測値を抽出し、更新用予測対象データ3110Aの各予測対象標本に対応するように所定の時間粒度で分割する。更新用データ抽出部31061は、分割した各データに各予測対象標本データと同一の予測モデルの識別子と観測日時を付与したデータである因子標本データを生成し、1つ又は複数の因子標本データを含むデータである更新用因子データ3111Aを生成する。なお更新用データ抽出部31061は、系統データ3006Aと外部属性観測データ3007Aとから抽出した因子の観測値に対し標準化や正規化などの加工処理を施した値を、更新用因子データ3111Aの生成に使用してもよい。
Next, the update
図8は、更新用因子データ3111Aの構成を示す。具体的には、例えば、更新用因子データ3111Aは、テーブルであり、予測モデルと観測日時の組毎に行(エントリ)を有する。行は、予測モデルの識別子を表すモデルID3111A1、因子標本の観測日時を表す標本観測日時3111A2、及び、各因子の観測値を含んだ因子観測値3111A3といったデータを有す。従って図8の場合、各行が各因子の観測値を1日毎の時間粒度で分割された1つの因子標本データを含む。1番目の行に含まれるデータは、モデルID「M0001」で標本観測日時が「2020-12-10」の因子標本であることから、図7の1番目の行に示される予測対象標本データに対応する因子標本データである。各因子の観測値は、因子Aが「0.4」、因子Bが「0.1」である。なお図8の例では簡単のため因子標本の観測日時の単位は日付であるが、日付に限らず、例えば、因子標本の観測日時の単位は時分秒といったより詳細を含んでもよい。
Figure 8 shows the configuration of the
次いで予測用データ抽出部31062は、系統データ3006Aと外部属性予測データ3008Aとから予測モデルごとに所定の予測対象日の1つ又は複数の所定の因子の予測値を抽出する。予測用データ抽出部31062は、抽出した因子の予測値に予測モデルの識別子と予測対象日時を付与した予測因子標本データを生成し、1つ又は複数の予測因子標本を含むデータである予測用因子データ3112Aを生成する。なお予測用データ抽出部31062は、系統データ3006Aと外部属性予測データ3008Aとから抽出した因子の予測値に対し標準化や正規化などの加工処理を施した値を、予測用因子データ3112Aの生成に使用してもよい。
Next, the prediction
図9は、予測用因子データ3112Aの概念図を示す。具体的には、例えば、予測用因子データ3112Aは、テーブルであり、予測モデルと観測日時の組毎に行(エントリ)を有する。行は、予測モデルの識別子(モデルID)を表すモデルID3112A1、予測対象日時を表す予測対象日時3112A2、及び、各因子の予測値を含んだ因子予測値3112A3といったデータを有する。従って図9の場合、各行が各予測モデルの所定の予測対象日時の予測因子標本データであり、1番目の行は、モデルID「M0001」の予測モデルによる予測値算出に用いる予測因子標本データであり、予測対象日である2020年12月11日の各因子の予測値は、因子Aが「0.3」、因子Bが「0.2」である。なお図9の例では簡単のため予測因子標本の予測対象日時の単位は日付であるが、日付に限らず、例えば、予測因子標本の予測対象日時の単位は時分秒といったより詳細を含んでもよい。
(3-2)モデル更新制御部3107
FIG. 9 shows a conceptual diagram of the
(3-2) Model
図5は、モデル更新制御部3107の構成を示す。
Figure 5 shows the configuration of the model
モデル更新制御部3107は、更新用データ分類部31071、相違度合算出部31072及びモデル更新判定部31073で構成される。
The model
先ず更新用データ分類部31071は、更新用予測対象データ3110Aの各予測対象標本に対し、対応する更新用因子データ3111Aの各因子標本のデータを結合した更新用データを生成する。次いで更新用データ分類部31071は、モデル管理データ3115Aの各予測モデルの前回の同定に用いた標本の情報と更新用データの各標本の観測日時の情報とに基づき、更新用データの各標本データに対し第一の標本群か第二の標本群かの分類を付与した分類付き更新用データ3113Aを生成する。なお「第一の標本群」は前回の予測モデルの同定に用いた標本群における標本であることを意味し、「第二の標本群」は前回の予測モデルの同定日時以降に新たに取得された標本群における標本であることを意味する。
First, the update
図10は、分類付き更新用データ3113Aの構成を示す。具体的には、例えば、分類付き更新用データ3113Aは、テーブルであり、予測モデルと観測日時の組毎に行(エントリ)を有する。行は、予測モデルの識別子を表すモデルID3113A1、標本データの分類を表す分類3113A2、標本の観測日時を表す標本観測日時3113A3、各因子の観測値を含んだ因子観測値3113A4、及び、各時刻の電力需要の観測値を含んだ電力需要観測値3113A5といったデータを有する。なお分類3113A2の値「1」は、第一の標本群を意味し、分類3113A2の値「2」は、第二の標本群を意味する。因子観測値3113A4は、上述の因子観測値3111A3と同じでよく、電力需要観測値3113A5は、上述の電力需要観測値3110A3と同じでよい。
Figure 10 shows the configuration of the
図11は、モデル管理データ3115Aの構成を示す。具体的には、例えば、モデル管理データ3115Aは、テーブルであり、予測モデル毎に行(エントリ)を有する。行は、予測モデルの識別子を表すモデルID3115A1、予測モデルの同定日時を表す同定日時3115A2、及び、同定に使用した最新の標本の観測日時を表す最新使用標本日時3115A3といったデータを有する。
Figure 11 shows the configuration of
従って、図10の例では、各行が更新用予測対象データ3110Aの各予測対象標本と更新用因子データ3111Aの各因子標本を結合した標本である。図10の更新用データの1番目の行は、モデルID「M0001」の予測モデルの更新に用いる標本データを含み、標本観測日時が「2020-12-10」である。更新用データ分類部31071は、図11のモデル管理データ3115Aの1番目の行におけるモデルID3115A1「M0001」及び最新使用標本日時3115A3「2020-12-9」を参照する。図10の更新用データの1番目の行における標本観測日時3113A3は最新使用標本日時3115A3が表す日時以降である。このため、更新用データ分類部31071は、図10の更新用データ3113Aの1番目の行の標本データを第二の標本群に分類し、当該行の分類3113A2の値を「2」とする。また、図10の更新用データの2番目の行において、モデルID「M0001」の標本観測日時3113A3は「2020-12-09」であり、モデルID「M0001」の最新使用標本日時3115A3「2020-12-09」以降ではない。このため、更新用データ分類部31071は、図10の更新用データ3113Aの2番目の行の標本データを第一の標本群に分類し、当該行の分類3113A2の値を「1」とする。
Therefore, in the example of Figure 10, each row is a sample combining each prediction target sample in the update
相違度合算出部31072は、分類付き更新用データ3113Aの各予測モデルの第一の標本群に分類された標本と第二の標本群に分類された標本の相違を示す指標値である相違度合を算出する。相違度合は、二つの標本群の相違を示す指標値である。なお相違度合の算出には、第一の標本群と第二の標本群の個々の標本間の相違を示す指標値の代表値を用いてもよい。個々の標本間の相違を示す指標値の代表値とは、個々の標本間の相違を示す指標値の平均値や最大値や最小値、代表標本と個々の標本の標本間の相違を示す指標値の平均値や最大値や最小値、代表標本と代表標本の標本間の相違を示す指標値を含む。代表標本とは、例えば各標本群を構成する全標本の各観測値の値を平均した平均標本や、標本観測日時が最新の最新標本などである。なお個々の標本間の相違を示す指標値の算出には距離や類似度の算出方法など公知の方法が適用されてもよい。なお公知の方法とは例えば、ユークリッド距離、マンハッタン距離などの標本空間上の距離を算定する方法や、内積などの標本間の類似度を算定する方法などである。
The difference
図10に示した分類付き更新用データ3113Aを用いて、第一の標本群の平均標本と第二の標本群の最新標本の標本間のユークリッド距離を用いた場合の相違度合の算出例を説明する。簡単のため、モデルID「M0001」の相違度合のみを算出対象とし、第二の標本群は1番目の行の標本のみ、第一の標本群は2番目及び3番目の行の標本のみで構成されているとする。また、因子観測値3113A4は「因子A」、「因子B」及び「因子C」の観測値のみで構成されていて、電力需要観測値3113A5は、「0時00分」、「0時05分」及び「0時10分」の観測値のみで構成されているとする。
Using the
第一の標本群の平均標本は第一の標本群を構成する標本の因子観測値3113A4と電力需要観測値3113A5の各列の値を平均したものである。例えば因子Aの列の平均値は「(0.4+0.3)/2=0.35」であるため、第一の標本群の平均標本の因子Aの値は「0.35」となる。同様に各列の平均値を計算することで、平均標本の各列の値は「0.35,0.15,0.75,0.95,0.9,0.9」と求まる(構成は、「「因子A」,「因子B」,「因子C」,「0時00分」,「0時05分」,「0時10分」」である)。平均標本と第二の標本群の標本のユークリッド距離は、2つの標本の各列の値の差の二乗の平均値を平方したものである。平均標本「0.35,0.15,0.75,0.95,0.9,0.9」と第二の標本群の標本「0.4,0.1,0.9,0.9,0.8,0.7」の各列の値の差は、「-0.05,0.05,-0.15,0.05,0.1,0.2」であり、各列の値の差の二乗の平均値を平方した値は「0.12」である。以上のとおり、図10の2番目の行の標本及び3番目の行の標本で構成される第一の標本群と図10の1行目の標本で構成される第二の標本群の相違度合は「0.12」である。 The average sample of the first sample group is the average of the values of each column of the factor observation values 3113A4 and the power demand observation values 3113A5 of the samples that make up the first sample group. For example, the average value of the column of factor A is "(0.4 + 0.3) / 2 = 0.35", so the value of factor A of the average sample of the first sample group is "0.35". By calculating the average value of each column in the same way, the values of each column of the average sample are obtained as "0.35, 0.15, 0.75, 0.95, 0.9, 0.9" (the composition is "Factor A", "Factor B", "Factor C", "00:00", "00:05", "00:10"). The Euclidean distance between the average sample and the samples of the second sample group is the squared average of the squared differences of the values of each column of the two samples. The differences in the values of each column between the average sample "0.35, 0.15, 0.75, 0.95, 0.9, 0.9" and the samples "0.4, 0.1, 0.9, 0.9, 0.8, 0.7" of the second sample group are "-0.05, 0.05, -0.15, 0.05, 0.1, 0.2", and the square of the average of the squared differences in the values of each column is "0.12". As described above, the degree of difference between the first sample group consisting of the samples in the second and third rows of Figure 10 and the second sample group consisting of the sample in the first row of Figure 10 is "0.12".
モデル更新判定部31073は、各予測モデルの相違度合と所定の閾値との比較結果に基づく更新の要否判定を行い、判定結果を示したモデル更新制御データ3114Aを生成する。なお更新の要否判定は、相違度合が閾値以上か否かの判定でよい。相違度合が閾値以上の予測モデルは更新が必要と判定され、相違度合が閾値未満の予測モデルは更新が不要と判定される。なお閾値は事前に情報入出力端末20からの入力などにより各予測モデルの値が予め定められているとする。
The model
図12は、モデル更新制御データ3114Aの構成を示す。具体的には、例えば、モデル更新制御データ3114Aは、テーブルであり、予測モデル毎に行(エントリ)を有する。行は、予測モデルの識別子を表すモデルID3114A1、相違度合を表す相違度合3114A2、相違度合の閾値を表す閾値3114A3、及び、予測モデルの更新要否の判定結果を表す判定3114A4といったデータを有する。従って図12の場合、1番目の行によれば、モデルID「M0001」の予測モデルについて、相違度合は「0.12」は、閾値「0.1」以上である。このため、当該予測モデルは更新が必要と判定され、判定3114A4の値は「必要」となる。また、2番目の行によれば、モデルID「M0002」の予測モデルについて、相違度合「0.3」は、閾値「0.6」未満である。このため、当該予測モデルは更新が不要と判定され、判定3114A4の値は「不要」となる。
(3-3)モデル管理部3108
FIG. 12 shows the configuration of the model
(3-3)
図6は、モデル管理部3108の構成を示す。
Figure 6 shows the configuration of the
モデル管理部3108は、モデル同定部31081及びモデル保管部31082で構成される。
The
先ずモデル同定部31081は、モデル更新制御データ3114Aに基づきモデル更新が必要と判定された予測モデルについて、更新用予測対象データ3110Aと更新用因子データ3111Aに含まれる各予測モデルの標本を用いて、予測モデルを同定する。
First, the
従って図12に例示のモデル更新制御データ3114Aによれば、モデルID「M0001」の予測モデルとモデルID「M0003」の予測モデルは判定3114A4が「必要」であるため予測モデルの同定が行われる。モデルID「M0002」の予測モデルは判定3114A4が「不要」であるため予測モデルの同定が行われない。また、例えばモデルID「M0001」の予測モデルは、図8の更新用予測対象データ3110AのモデルID「M0001」の予測対象標本データ及び図9の更新用因子データ3111AのモデルID「M0001」の因子標本データを用いて、予測モデルの同定が行われる。
Therefore, according to the model
次いでモデル保管部31082は、モデル同定部31081が同定した各予測モデルのデータを受信し、同定が行われた予測モデルのパラメータなどのモデルデータ3116Aを既存のモデルデータ3116Aと置き換える(更新する)。さらにモデル保管部31082は、更新用予測対象データ3110Aと更新用因子データ3111Aに基づいて、同定が行われた予測モデルの同定に用いた標本の観測日時や予測モデルの同定日時などのモデル管理データ3115Aを既存のモデル管理データ3115Aと置き換える(更新する)。
Then, the
図13は、モデルデータ3116Aの構成を示す。具体的には、例えば、モデルデータ3116Aは、テーブルであり、予測モデル毎に行(エントリ)を有する。行は、予測モデルの識別子を表すモデルID3116A1、予測モデルの数式(モデル構成の一例)を表す数式3116A2、及び、数式の各パラメータ項目のパラメータ値を含んだパラメータ3116A3といったデータを有する。従って、図10の例では、モデル保管部31082は、モデルID「M0001」とモデルID「M0003」の予測モデルのデータを受信し、図13のモデルデータ3116AのモデルID「M0001」及びモデルID「M0003」の数式3116A2及びパラメータ3116A3の値を書き換える。さらにモデル保管部31082は、図11のモデル管理データ3115AのモデルID「M0001」及びモデルID「M0003」の同定日時3115A2及び最新使用標本日時3115A3の値を書き換える。
(3-4)予測値算出部3109
FIG. 13 shows the configuration of the
(3-4) Prediction
予測値算出部3109は、モデル管理部3108が更新したモデルデータ3116Aと予測用因子データ3112Aとを受信し、モデルデータ3116Aが表す予測モデル別に、予測用因子データ3112Aにおける因子予測値3112A3を当該予測モデルに入力し、当該予測モデルに対応の変電所の所定の日時についての電力需要の予測値を算出し、各変電所の電力需要の予測値を系統制御演算装置21に送信する。
The prediction
以上をもって電力需要予測装置31の電力需要の予測処理が終了する。
This completes the power demand prediction process of the power
次いで系統制御演算装置21は受信した各変電所の電力需要の予測値に基づき、将来の所定の時刻における電力系統の各地点における最適な電圧の設定値を生成し、最適な電圧の設定値を実現するための各系統設備41に対する制御指示を生成し、系統設備管理装置22に各系統設備41に対する制御指示を含む制御データを送信する。なお最適な電圧の設定値とは、例えば系統全体の送電ロスの低減可能量が最大となる電圧や、系統設備41の各機器の故障を抑制するような電圧の値である。なお各系統設備41に対する制御指示とは、例えば変圧器のタップ切替や調相設備の出力する無効電力の増大又は抑制である。
Then, based on the received forecasted power demand of each substation, the system
次いで系統設備管理装置22は、受信した系統設備41の制御データに基づき、例えば変圧器のタップを1番から2番に変更するなどの系統設備41の操作を行う。系統設備41は操作により動作を変更し、例えば変圧器の出力電圧が変更前より大きくなるなどの物理的な変化が生じる。
(4)フローチャート
Next, the system
(4) Flowchart
図14は電力需要予測処理の処理手順を示す。この処理は、電力需要予測装置31が電力運用者2からの入力操作を受け付けたことを契機として始まる処理であり、電力需要予測装置31によりS101からS106の処理が実行される。
Figure 14 shows the procedure for the power demand forecasting process. This process begins when the power
なお実際には、電力需要予測装置31のCPU3101及び記憶装置3105に格納されている各種コンピュータプログラムに基づいて処理が実行される。説明の便宜上、処理主体を需要タイプ管理装置が有する各種コンピュータプログラムとして説明する。
In practice, the processing is performed based on various computer programs stored in the
先ずデータ抽出部3106は、系統データ3006Aから所定の変電所の電力需要の観測値を抽出し更新用予測対象データ3110Aを生成する。さらにデータ抽出部3106は、系統データ3006A、外部属性観測データ3007A及び外部属性予測データ3008Aから所定の因子の観測値及び予測値を抽出し、更新用因子データ3111A及び予測用因子データ3112Aを生成する(S101)。
First, the
次いでモデル更新制御部3107は、更新用予測対象データ3110A、更新用因子データ3111A及びモデル管理データ3115Aに基づいて、各変電所の電力需要を予測する各予測モデルの更新の要否を判定し、判定結果を示したモデル更新制御データ3114Aを生成する(S102)。
Next, the model
次いでモデル管理部3108は、モデル更新制御データ3114Aの各予測モデルの判定3114A4に基づき、更新を行う予測モデルの有無を判定する(S103)。S103の判定結果が真の場合(S103:Yes)、モデル管理部3108は、更新を行う予測モデルについて更新用予測対象データ3110Aと更新用因子データ3111Aを用いて各予測モデルの同定を行い、モデル管理データ3115A及びモデルデータ3116Aの更新を行う(S104)。
Next, the
さらにモデル管理部3108は、モデルデータ3116Aを予測値算出部3109に送信する(S105)。
Furthermore, the
次いで予測値算出部3109は、モデルデータ3116Aの各予測モデルのデータに予測用因子データ3112Aの因子の予測値を入力し、各変電所の電力需要の予測値を算出する(S106)。
Next, the prediction
以上の処理を以って、本実施形態における電力需要予測処理が終了する。
(5)本実施の形態による効果
With the above processing, the power demand forecasting processing in this embodiment is completed.
(5) Effects of this embodiment
図15A及び図15Bは、相違度合に基づく更新要否判定の概念を示す。図16Aは、比較例に係るモデル更新タイミングと更新処理負荷とを示す。図16Bは、本実施形態に係るモデル更新タイミングと更新処理負荷とを示す。 Figures 15A and 15B show the concept of determining whether or not an update is necessary based on the degree of difference. Figure 16A shows the model update timing and update processing load for a comparative example. Figure 16B shows the model update timing and update processing load for this embodiment.
図15A及び図15Bにおいて、横軸が因子で縦軸が電力需要のグラフにおけるプロットは、ある予測モデルの第一の標本群を構成する標本データ、又は、第二の標本群を構成する標本データを示す。この段落で言う「標本データ」は、一エントリにおける因子観測値3113A4と電力需要観測値3113A5を含んだデータである。第一の標本群と第二の標本群の標本データの位置関係によってモデル更新の要否判定結果が異なる。なおここでは第二の標本群を構成する標本データは一つとする。 In Figures 15A and 15B, the plots on the graphs with factors on the horizontal axis and power demand on the vertical axis show sample data constituting the first sample group of a certain prediction model, or sample data constituting the second sample group. In this paragraph, "sample data" refers to data that includes factor observation value 3113A4 and power demand observation value 3113A5 in one entry. The result of determining whether or not a model needs to be updated differs depending on the relative positions of the sample data in the first sample group and the second sample group. Note that here, there is only one sample data constituting the second sample group.
図15Aによれば、第一の標本群と第二の標本群のグラフ上での位置関係が近い、すなわち相違度合が小さい。これは、前回の予測モデルの更新に用いた標本である第一の標本群と前回の予測モデルの更新以降に入手した標本である第二の標本群とで応答特性の変化が小さいことを意味する。このため、予測モデルの更新は不要との判定結果が得られる。 According to FIG. 15A, the first sample group and the second sample group are close in position on the graph, i.e., the degree of difference is small. This means that there is little change in the response characteristics between the first sample group, which are the samples used in the previous update of the prediction model, and the second sample group, which are the samples obtained after the previous update of the prediction model. For this reason, it is determined that updating the prediction model is not necessary.
一方、図15Bによれば、第一の標本群と第二の標本群のグラフ上での位置関係が遠い、すなわち相違度合が大きい。これは、前回の予測モデルの更新に用いた標本である第一の標本群と前回の予測モデルの更新以降に入手した標本である第二の標本群とで応答特性の変化が大きいことを意味する。このため、応答特性の変化に追従するため予測モデルの更新が必要との判定結果が得られる。 On the other hand, according to FIG. 15B, the first sample group and the second sample group are far apart in position on the graph, i.e., the degree of difference is large. This means that there is a large change in the response characteristics between the first sample group, which are the samples used in the previous update of the prediction model, and the second sample group, which are the samples obtained after the previous update of the prediction model. For this reason, a determination result is obtained that the prediction model needs to be updated to follow the change in the response characteristics.
図16A及び図16Bにおいて、グラフの横軸が予測モデルの更新タイミングを示し、グラフとの縦軸が予測モデルの更新処理の処理負荷を示し、点線は所定の時間内に処理可能な処理負荷の上限を示す。 In Figures 16A and 16B, the horizontal axis of the graph indicates the update timing of the prediction model, the vertical axis of the graph indicates the processing load of the update process of the prediction model, and the dotted line indicates the upper limit of the processing load that can be processed within a specified time.
図16Aによれば、毎回の更新タイミングで全予測モデルが更新される。常に全予測モデルの更新が行われるため、更新タイミングによらず処理負荷は時間内に処理可能な処理負荷を超えており、応答特性が変化した予測モデルを含む全予測モデルの更新が時間内に完了しない。 According to FIG. 16A, all prediction models are updated at each update timing. Because all prediction models are constantly updated, the processing load exceeds the processing load that can be processed within the time regardless of the update timing, and the update of all prediction models, including prediction models whose response characteristics have changed, is not completed within the time.
一方、図16Bによれば、因子と需要の応答特性の変化を検知した予測モデル(相違度合が閾値以上の予測モデル)についてのみ予測モデルの更新が行われる。その結果、時間内に、応答特性が変化した予測モデルの更新を完了することが可能となる。 On the other hand, according to FIG. 16B, forecast models are updated only for those that detect changes in the response characteristics of factors and demand (for which the degree of difference is equal to or greater than a threshold). As a result, it is possible to complete the update of forecast models whose response characteristics have changed within the allotted time.
さらに、本実施形態に係るモデル更新方法でなぜ予測精度の劣化を抑制できるかについて説明する。 Furthermore, we will explain why the model updating method according to this embodiment can suppress deterioration in prediction accuracy.
予測モデルの更新を行う必要がある予測モデルとは、異常な値を示す標本ではなく、正常な範囲内でこれまでと傾向が異なる標本データが表れた予測モデル、つまり応答特性が変化した可能性を示す予測モデルである。図17Aに示すように、第二の標本群に正常の範囲内で応答特性の傾向の変化を示す標本データが得られた場合は、予測モデル1700aを新たな予測モデル1700bに更新することで応答特性に追従でき、故に予測精度が向上する。
A prediction model that needs to be updated is not a sample that shows an abnormal value, but a prediction model in which sample data that shows a different trend from previous ones within the normal range appears, that is, a prediction model that indicates the possibility of a change in response characteristics. As shown in FIG. 17A, when sample data that shows a change in the trend of the response characteristics within the normal range is obtained from the second sample group, the response characteristics can be tracked by updating
一方、更新が不要な予測モデルとは、更新前に観測した標本データである第一の標本群と同様の傾向を示す標本データか、異常値(外れ値)を示す標本データが得られたモデルである。前者の標本データ(更新前に観測した標本である第一の標本群と同様の傾向を示す標本データ)が得られた場合は、図17Bに示すように、予測モデル1700aを新たな予測モデル1701bに更新しても、予測モデルが実質的に変化せず、故に予測精度が向上しない。後者の標本データ(異常値(外れ値)を示す標本データ)が得られた場合は、図17Cに示すように、予測モデル1700aを新たな予測モデル1702bに更新すると、予測モデルが異常値に追従してしまい、故に予測精度が劣化する。
On the other hand, a prediction model that does not require updating is a model in which sample data showing a similar trend to the first sample group, which is the sample data observed before the update, or sample data showing an abnormal value (outlier) is obtained. When the former sample data (sample data showing a similar trend to the first sample group, which is the sample observed before the update) is obtained, as shown in FIG. 17B, even if the
以上のように予測精度が向上する可能性が高い予測モデルは更新必要と判定され(つまり当該予測モデルは更新され)、予測精度が変化しないもしくは劣化する可能性が高い予測モデルは更新不要と判定される(つまり当該予測モデルの更新はされない)。結果として、予測精度の劣化が抑制される。 As described above, a prediction model that is likely to improve in prediction accuracy is determined to require updating (i.e., the prediction model is updated), and a prediction model that is likely to have no change in prediction accuracy or to deteriorate is determined not to require updating (i.e., the prediction model is not updated). As a result, deterioration in prediction accuracy is suppressed.
また、時間内に応答特性が変化した予測モデルの更新を完了し、多数の予測モデルの予測精度の劣化を抑制することで、多数の変電所の電力需要の高精度な予測値を算出することができ、多数の変電所の電力需要の予測値に基づく電力系統4の広範にわたる系統設備41の制御ができるので、電力系統4における送電ロスの低減などの系統設備41の効率的運用が可能となる。
In addition, by completing the update of prediction models whose response characteristics have changed within a certain time period and suppressing deterioration in the prediction accuracy of many prediction models, highly accurate prediction values for the power demand of many substations can be calculated, and the
以上の説明を、例えば下記のように総括することができる。 The above explanation can be summarized as follows, for example:
予測システム(例えば、電力需要予測システム3)が、予測対象観測データと因子観測データとの入力を受け付けるインターフェース装置(例えば、通信装置3004)と、予測対象観測データと因子観測データとが格納される記憶装置(例えば記憶装置3005)と、インターフェース装置及び記憶装置に接続されており、1つ又は複数の予測対象にそれぞれ対応した1つ又は複数の予測モデルのうち更新が必要と判定された予測モデルを更新するプロセッサ(例えばCPU3101)とを備える。 The prediction system (e.g., power demand prediction system 3) includes an interface device (e.g., communication device 3004) that accepts input of prediction target observation data and factor observation data, a storage device (e.g., storage device 3005) in which the prediction target observation data and factor observation data are stored, and a processor (e.g., CPU 3101) that is connected to the interface device and the storage device and updates one or more prediction models corresponding to one or more prediction targets that are determined to require updating.
各予測対象について、予測モデル(例えば数式3116A2が表すモデル)は、1つ又は複数の予測対象に影響し得る1つ又は複数の因子の各々について将来の期間の予測値を含んだデータである因子予測値(例えば、因子予測値3112A3)を入力とし、当該将来の期間において当該予測対象について得られる観測値の予測値を出力とするモデルである。因子予測値3112A3は、外部属性予測データ3008Aから抽出されたデータでよい。
For each prediction target, the prediction model (e.g., the model represented by formula 3116A2) is a model that takes as input factor prediction values (e.g., factor prediction values 3112A3), which are data including prediction values for a future period for each of one or more factors that may affect one or more prediction targets, and outputs predicted values of observed values obtained for the prediction target in the future period. The factor prediction values 3112A3 may be data extracted from external
予測対象観測データは、1つ又は複数の予測対象の各々について、当該予測対象について得られた過去の観測値の時系列のデータを含む。予測対象観測データは、例えば更新用予測対象データ3110Aでよく、外部属性観測データ3007Aから抽出されたデータでよい。
The prediction target observation data includes, for each of one or more prediction targets, time series data of past observation values obtained for the prediction target. The prediction target observation data may be, for example, update
因子観測データは、1つ又は複数の因子の各々について、当該因子について得られた過去の観測値の時系列のデータを含む。因子観測データは、例えば更新用因子データ3111Aでよく、外部属性観測データ3007Aから抽出されたデータでよい。
The factor observation data includes, for each of one or more factors, time series data of past observation values obtained for that factor. The factor observation data may be, for example, update
プロセッサが、予測対象観測データと因子観測データから、更新用データを生成する。更新用データは、1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データを含む。各予測対象について、観測期間毎に、標本データは、当該予測対象について当該観測期間に得られた1つ以上の観測値(例えば、電力需要観測値3113A5)と、1つ又は複数の因子の各々について当該観測期間に得られた観測値(例えば、因子観測値3113A4)とを含む。 The processor generates update data from the prediction target observation data and the factor observation data. The update data includes sample data for each observation period for one or more prediction targets. For each prediction target, for each observation period, the sample data includes one or more observation values (e.g., power demand observation value 3113A5) obtained during the observation period for the prediction target, and observation values (e.g., factor observation value 3113A4) obtained during the observation period for each of one or more factors.
プロセッサが、各予測対象について、第一の標本群と第二の標本群の相違度合を算出する。各予測対象について、第一の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に使用された1つ又は複数の標本データ(例えば、標本観測日時3113A3が表す時間が、最新使用標本日時3115A3が表す時間と同じかそれよりも過去の標本データ)である。第二の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に未だ使用されていない1つ又は複数の標本データ(例えば、標本観測日時3113A3が表す時間が、最新使用標本日時3115A3が表す時間よりも将来の標本データ)である。 The processor calculates the degree of difference between the first sample group and the second sample group for each prediction target. For each prediction target, the first sample group is one or more sample data used to identify a prediction model corresponding to the prediction target (e.g., sample data in which the time represented by the sample observation date and time 3113A3 is the same as or earlier than the time represented by the last used sample date and time 3115A3). The second sample group is one or more sample data that has not yet been used to identify a prediction model corresponding to the prediction target (e.g., sample data in which the time represented by the sample observation date and time 3113A3 is later than the time represented by the last used sample date and time 3115A3).
プロセッサが、各予測対象について、相違度合が閾値以上か否かの判定である更新要否判定を行い、且つ、当該更新要否判定の結果を出力する。更新要否判定の結果が真である予測モデルが、更新必要の予測モデルである。更新要否判定の結果が偽である予測モデルが、更新不要の予測モデルである。 The processor performs an update necessity determination for each prediction target, which is a determination of whether the degree of difference is equal to or greater than a threshold, and outputs the result of the update necessity determination. A prediction model for which the result of the update necessity determination is true is a prediction model that needs to be updated. A prediction model for which the result of the update necessity determination is false is a prediction model that does not need to be updated.
相違度合が閾値以上である予測対象が、応答特性が変化した予測対象である。このような予測対象に、予測モデルの学習は不要であり、第一の標本群と第二の標本群の相違度合と閾値との関係から特定できる。すなわち、応答特性が変化した予測対象の予測モデルを低負荷で判定することができる。 A prediction target whose degree of difference is equal to or greater than the threshold is a prediction target whose response characteristics have changed. Such a prediction target does not require learning of a prediction model, and can be identified from the relationship between the degree of difference between the first sample group and the second sample group and the threshold. In other words, the prediction model for a prediction target whose response characteristics have changed can be determined with low load.
また、予測対象が複数存在する場合、更新対象の予測モデルは、更新必要と判定された予測モデル(応答特性が変化した予測対象に対応の予測モデル)に絞られるので、所定の時間内に更新処理を完了させられる可能性が高まる。 In addition, when there are multiple prediction targets, the prediction models to be updated are narrowed down to those determined to need updating (prediction models corresponding to prediction targets whose response characteristics have changed), increasing the likelihood that the update process can be completed within the specified time.
また、第二の標本群に、外れ値を含んだ標本データが含まれていても、第一の標本群と第二の標本群の相違度合が閾値以上になるとは限らない(例えば、第二の標本群において、外れ値を含んだ標本データよりも外れ値を含まない標本データの方が多いケース)。このため、予測モデルを不要に更新することになる可能性を低減することができる。 In addition, even if the second sample group contains sample data that includes outliers, the degree of difference between the first sample group and the second sample group does not necessarily exceed the threshold (for example, the second sample group contains more sample data that does not contain outliers than sample data that includes outliers). This reduces the possibility of unnecessary updates to the prediction model.
なお、各予測対象について、更新要否判定は、相違度合が第一の閾値以上であり第二の閾値未満(第二の閾値>第一の閾値)であるか否かの判定でもよい。 For each prediction target, the determination of whether or not an update is necessary may be made by determining whether or not the degree of difference is equal to or greater than a first threshold and less than a second threshold (second threshold > first threshold).
また、1つ又は複数の予測対象のうちの少なくとも1つの予測対象について、プロセッサは、第一の標本群の各標本データと第二の標本群の各標本データとの間の相違を示す指標値の代表値を算出し、代表値を基に、相違度合を算出してよい。これにより、相違度合がより適切であることが期待される。 Furthermore, for at least one prediction target among the one or more prediction targets, the processor may calculate a representative value of an index value indicating the difference between each sample data of the first sample group and each sample data of the second sample group, and calculate the degree of difference based on the representative value. This is expected to make the degree of difference more appropriate.
また、1つ又は複数の予測対象のうちの少なくとも1つの予測対象について、プロセッサは、第一の標本群と第二の標本群間の距離もしくは類似度に基づき、相違度合を算出する。これにより、相違度合がより適切であることが期待される。 In addition, for at least one prediction target among the one or more prediction targets, the processor calculates the degree of dissimilarity based on the distance or similarity between the first sample group and the second sample group. This is expected to result in a more appropriate degree of dissimilarity.
また、上述の実施形態では、1つ又は複数の因子は、気象と再生可能エネルギーによるエネルギー供給量とのうちの少なくとも一つを含み、1つ又は複数の予測対象の各々は、変電所の電力需要である。変電所の電力需要は、気温や日射量等の気象(及び/又は、太陽光発電などの再生可能エネルギー)との電力分野特有の関係性があり、標本データには、そのような関係性を有する観測値(電力需要の観測値と因子の観測値)を含んでいるため、応答特性が変化した予測対象を特定しその予測対象に対応した予測モデルを更新すること、つまり、応答特性の変化に追従したモデル更新を実現することができる。
(6)変形例(他の実施形態)
(6―1)予測対象の変形例
In the above embodiment, the one or more factors include at least one of weather and energy supply from renewable energy, and each of the one or more prediction targets is the power demand of a substation. The power demand of a substation has a relationship specific to the power industry with weather such as temperature and solar radiation (and/or renewable energy such as solar power generation), and the sample data includes observed values having such a relationship (observed values of power demand and observed values of factors), so that it is possible to identify a prediction target whose response characteristics have changed and update a prediction model corresponding to the prediction target, that is, to realize a model update that follows the change in response characteristics.
(6) Modifications (other embodiments)
(6-1) Modification of the prediction target
予測対象は、電力需要(例えば電力の消費量)に代えて、電力以外のエネルギー(例えばガスや水道)の需要(例えば消費量)、太陽光発電や風力発電などのエネルギーの出力量(例えば発電量)、卸取引所で取引されるエネルギーの取引量や取引価格、通信基地局などで計測される通信量、自動車などの移動体の位置情報履歴、のうちのいずれでもよい。時系列データは、ガス、熱などのエネルギー需要、商品需要、工場の生産量などの産業データ、気温や日射量などの気象データなどを含んでよい。電力需要値以外の種類の時系列データは、工場や地域などのそれぞれ多数の対象が存在し得るため、本技術の適用範囲であり、多数の予測モデルの予測精度の劣化を抑制しつつ予測を行うことが可能となる。
(6―2)予測対象の変形例
Instead of electricity demand (e.g., electricity consumption), the prediction target may be any of the following: demand (e.g., consumption) for energy other than electricity (e.g., gas or water), output (e.g., power generation) of energy such as solar power generation or wind power generation, trading volume or trading price of energy traded at a wholesale exchange, communication volume measured at a communication base station, and location information history of a mobile object such as an automobile. The time series data may include energy demand such as gas or heat, commodity demand, industrial data such as factory production volume, and meteorological data such as temperature and solar radiation. Time series data of types other than electricity demand values may include many targets such as factories and regions, and therefore falls within the scope of application of the present technology, making it possible to perform predictions while suppressing deterioration of the prediction accuracy of many prediction models.
(6-2) Modification of the prediction target
プロセッサは、予測対象観測データに基づき予測対象間の類似度を算出し、類似度に基づいて類似性が高い予測対象同士が同一のグループとなるように複数の予測対象を所定の数のグループに分類し、各グループについて、当該グループに属する全予測対象の標本データを統合してよい。この場合、更新用データにおいて、1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データは、当該予測対象が属するグループについて得られた統合された標本データでよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 The processor may calculate the similarity between prediction targets based on the observation data of the prediction targets, classify the multiple prediction targets into a predetermined number of groups so that prediction targets with high similarity based on the similarity are in the same group, and for each group, integrate the sample data of all prediction targets belonging to that group. In this case, in the update data, for each of one or more prediction targets, the sample data for each observation period may be integrated sample data obtained for the group to which the prediction target belongs. Specifically, for example, it may be as follows.
予測対象は、複数の変電所の電力需要を統合した電力需要が予測対象であってもよい。なお統合とは、総和や平均などの統計処理により複数のデータ系列を1つのデータ系列に変換することである。統合する複数の変電所の選出方法は、類似する傾向がある変電所を選出する方法がある。類似する傾向がある変電所を選出する方法としては、例えば各変電所の平均的な一日の需要推移曲線や日内最大電力値などの特徴量を用いた変電所のクラスタリングにより、類似性が高い変電所をグループ化し、同一のグループに分類された変電所を統合対象として選出する方法などがある。なおクラスタリングの方法は公知の方法を用いてよい、例えばward法などの階層型クラスタリングや、k-meansなどの非階層型クラスタリングなどである。これにより、予測対象の数が減ることによる処理負荷軽減と、大数の法則による予測精度の劣化軽減が可能となる。
(6―3)データ抽出部3106の変形例
The prediction target may be a power demand obtained by integrating the power demands of multiple substations. The integration means converting multiple data series into one data series by statistical processing such as summation or averaging. A method for selecting multiple substations to be integrated is to select substations that tend to be similar. As a method for selecting substations that tend to be similar, for example, a method for grouping highly similar substations by clustering substations using features such as the average daily demand transition curve and the maximum daily power value of each substation, and selecting substations classified into the same group as targets for integration is available. A known method for clustering may be used, for example, hierarchical clustering such as the Ward method, or non-hierarchical clustering such as k-means. This reduces the number of prediction targets, thereby reducing the processing load, and reduces the deterioration of prediction accuracy due to the law of large numbers.
(6-3) Modification of the
プロセッサは、1つ又は複数の因子の各々の予測値を含んだ因子予測データ(例えば、外部属性予測データ3008Aから抽出されたデータ)と、因子観測データとを基に、各予測対象について因子予測値を生成してよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。
The processor may generate a factor prediction value for each prediction target based on factor prediction data (e.g., data extracted from external
データ抽出部3106の予測用データ抽出部31062は、系統データ3006Aと外部属性観測データ3007Aとから抽出した所定の因子の観測値に基づいて予測用因子データ3112Aを生成してもよい。ここでの所定の因子とは、数時間前の系統設備41の設定値や数時間前の電力需要値、数時間前の気温などである。すなわち、予測用データ抽出部31062は、系統データ3006A、外部属性観測データ3007A及び外部属性予測データ3008Aとから予測モデルごとに所定の予測対象日の1つ又は複数の所定の因子の予測値を抽出し抽出した因子の予測値に予測モデルの識別子と予測対象日時を付与した予測因子標本に成形し、1つ又は複数の予測因子標本を含むデータである予測用因子データ3112Aを生成する。因子には、例えば数時間前の気温が電力需要に影響を与えるように、時間的に遅れて予測対象に影響を与える因子があり得る。時間的に遅れて予測対象に影響を与える因子を用いて予測を行う場合は、予測対象の予測値を算出する時点で因子の観測値が入手可能であり、因子の観測値に基づき予測対象の予測値の算出を行うことができる。これにより、因子の予測値の予測誤差の影響を低減することができるため、予測精度の向上が可能となる。
(6―4)データ抽出部3106の変形例
The prediction
(6-4) Modifications of the
1つ又は複数の予測対象のうちの少なくとも1つの予測対象について、プロセッサは、更新用データから異常な値を持つ標本データである不適合な標本データを検知し、不適合な標本データに対して対処処理(例えば、更新用データから不適合な標本データを除外する処理)を実施してよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 For at least one prediction target among one or more prediction targets, the processor may detect unsuitable sample data, which is sample data having an abnormal value, from the update data, and may implement a process to deal with the unsuitable sample data (e.g., a process to remove the unsuitable sample data from the update data). Specifically, for example, the process may be as follows.
データ抽出部3106は、図18に示すように、不適合標本処理部31063をさらに備えてもよい。不適合標本処理部31063は、更新用データ抽出部31061が出力した更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aを受信し、更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111A内の不適合な標本を検知する。不適合標本処理部31063は、更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111A内の検知された不適合な標本を削除するなどの対処処理を行い、対処処理を施した更新用予測対象データ3110A及び更新用因子データ3111Aを出力する。なお不適合な標本とは、他の標本と比べて異常な値をもつ予測対象標本及び因子標本であり、例えば、同一の予測モデルの識別子を持つ他の予測対象標本の電力需要値の平均値よりN倍(Nは2以上の整数)大きな電力需要値を持つような予測対象標本である。なお不適合な標本を検知する方法は、例えば各標本を所定の閾値と比較して閾値以上の値を持つ標本を不適合な標本として検知する方法がある。これにより、一時的な観測データの異常による不要なモデル更新の回避及び、予測精度の向上が可能となる。
(6-5)モデル更新判定部31073の変形例
The
(6-5) Modification of the model
1つ又は複数の予測対象のうちの少なくとも1つの予測対象について、プロセッサは、当該予測対象に対応の予測モデルの更新の処理負荷と、当該予測モデルの予測精度とのうちの少なくとも一つに基づく値である性能指標値が最良となる場合の閾値を特定し、特定された閾値を、相違度合の閾値として設定してよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 For at least one prediction target among one or more prediction targets, the processor may identify a threshold value at which the performance index value, which is a value based on at least one of the processing load of updating the prediction model corresponding to the prediction target and the prediction accuracy of the prediction model, is optimal, and set the identified threshold value as the difference degree threshold. Specifically, for example, it may be as follows.
モデル更新判定部31073は、所定の性能指標値に基づくパラメータ算出方法により相違度合の閾値を事前に算出し、算出された閾値に基づいて各予測モデルの更新要否判定を行ってもよい。なおパラメータ算出方法としては、事前にいくつかの閾値の性能指標値の結果を全て計算しておき、計算した中で性能指標値が最良となるときの閾値を算出するグリッドサーチによる方法や、性能指標値が最良となる可能性が高い閾値を逐次的かつ確率的に探索し決定するベイズ最適化などの公知の方法を用いてよい。なお性能指標値とは、予測モデルの更新の処理負荷や予測モデルの予測精度を示す指標値であり、例えば各予測モデルの更新処理に要する処理時間の総和や各予測モデルの算出した電力需要の予測値と観測値との差である予測誤差の平均値などである。これにより、予測モデルの更新要否判定を精度よく行うことで、予測精度の劣化の抑制が可能となる。
(6-6)モデル更新判定部31073の変形例
The model
(6-6) Modification of the model
1つ又は複数の予測対象のうちの少なくとも1つの予測対象について、プロセッサは、第一の標本群における標本データ間の距離の標準偏差に所定の倍数を掛けた値を、相違度合の閾値として設定してよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 For at least one prediction target among the one or more prediction targets, the processor may set a value obtained by multiplying the standard deviation of the distance between sample data in the first sample group by a predetermined multiple as the threshold value of the degree of dissimilarity. Specifically, for example, it may be as follows.
モデル更新判定部31073は、各予測モデルの第一の標本群の群内標本間距離の標準偏差を求め、標準偏差に所定の倍数を掛けた値を閾値として用いて各予測モデルの更新要否判定を行ってもよい。なお第一の標本群の群内標本間距離の標準偏差とは、第一標本の各標本に注目し、第一の標本群から当該標本を除いた標本群をその他標本群とし、当該標本とその他標本群との距離を各標本について算出し、標本の個数だけ算出された距離のデータ系列の標準偏差を求めたものである。なお所定の倍数は事前に情報入出力端末20からの入力などにより定められた値や事前にパラメータ探索方法により決定された値でもよい。なおパラメータ算出方法としては、事前にいくつかの閾値の性能指標値の結果を全て計算しておき、計算した中で性能指標値が最良となるときの閾値を算出するグリッドサーチによる方法や、性能指標値が最良となる可能性が高い閾値を逐次的かつ確率的に探索し決定するベイズ最適化などの公知の方法を用いてよい。なお性能指標値は、(6-5)で述べた性能指標値と同じでよい。これにより、予測モデルの更新要否判定を精度よく行うことで、予測精度の劣化の抑制が可能となる。
(6-7)モデル更新判定部31073の変形例
The model
(6-7) Modification of the model
プロセッサは、更新必要と判定された予測モデルの数が所定の時間内に更新処理可能な予測モデルの数であるモデル上限数を超えているという再判定開始条件が満たされるか否かの判定を行ってよい。再判定開始条件が満たされる場合には、プロセッサは、更新必要と判定された予測モデルのうち、モデル上限数以下の予測モデルであって相違度合が相対的に高い予測モデルを表すデータを、更新要否判定の結果として出力してよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 The processor may determine whether a re-evaluation start condition is satisfied, in which the number of prediction models determined to require updating exceeds the upper model limit, which is the number of prediction models that can be updated within a specified time. If the re-evaluation start condition is satisfied, the processor may output data representing prediction models that are determined to require updating and that are equal to or less than the upper model limit and have a relatively high degree of difference, as the result of the update necessity determination. Specifically, for example, the following may be used.
モデル更新判定部31073は、モデルの相違度合と閾値との比較結果に基づく更新の要否判定を行った第一の判定結果を生成し、第一の判定結果が所定の再判定開始条件を満たす場合には第一の判定結果とその他の更新判定基準により再度各モデルの更新の要否判定を行った第二の判定結果を生成し、新たな第二の判定結果を示したモデル更新制御データ3114Aを生成してもよい。なお再判定開始条件とは、例えば第一の判定結果で更新が必要と判定された予測モデルの数が、時間内に更新処理可能な予測モデルの数を超えているという条件である。なお時間内に更新処理可能な予測モデルの数は、時間内に処理可能な処理負荷に基づき予め決定する。その他の更新判定基準とは、例えば第一の判定結果で更新が必要と判定された予測モデルのうち、相違度合が高い順に時間内に更新処理可能な予測モデルの数だけ更新が必要と判定し、残りの予測モデル及び第一の判定結果で更新が不要と判定された予測モデルは更新が不要と判定する判定基準である。これにより、多数の予測対象の応答特性が変化した場合でも、特に更新が必要な予測モデルを対象に優先的に更新を行うことで、大幅な予測精度の劣化の回避が可能となる。
(6-8)モデル更新判定部31073の変形例
The model
(6-8) Modification of the model
プロセッサは、因子予測値と1つ又は複数の因子の各々の予測値を含んだ因子予測データとのうちの少なくとも一つに基づき、予測モデルを用いて出力される予測値が条件を満たさないことが予測される予測対象である不適予測対象の有無を判定し、不適予測対象があるという再判定開始条件が満たされるか否かの判定を行ってよい。再判定開始条件が満たされる場合には、更新必要と判定された予測モデルのうち不適予測対象に対応の予測モデルを除いた予測モデルを表すデータを、更新要否判定の結果として出力してよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 The processor may determine the presence or absence of an inappropriate prediction target, which is a prediction target for which a predicted value output using a prediction model is predicted not to satisfy a condition, based on at least one of the factor prediction value and the factor prediction data including the predicted values of one or more factors, and may determine whether a re-evaluation start condition that an inappropriate prediction target exists is satisfied. If the re-evaluation start condition is satisfied, data representing the prediction models excluding the prediction models corresponding to the inappropriate prediction targets from among the prediction models determined to require updating may be output as a result of the update necessity determination. Specifically, for example, it may be as follows.
モデル更新判定部31073は、モデルの相違度合と閾値との比較結果に基づく更新の要否判定を行った第一の判定結果を生成し、後述する所定の再判定開始条件の判定に用いる判定用予測結果を算出してよい。モデル更新判定部31073は、判定用予測結果に基づき所定の再判定開始条件を満たすか判定し、再判定開始条件を満たす場合には第一の判定結果とその他の更新判定基準により再度各モデルの更新の要否判定を行った第二の判定結果を生成し、新たな第二の判定結果を示したモデル更新制御データ3114Aを生成してもよい。なお判定用予測結果とは、例えばモデル更新判定部31073が、予測用因子データ3112Aに含まれる日射量などの因子の予測値に基づき予測した、所定の予測対象日時において太陽光発電の発電量などの影響により各変電所の電力需要が所定の値の範囲を逸脱するか否かの予測結果である。具体的には、例えば予測用因子データ3112Aに含まれる日射量の値が所定の値未満なら所定の予測対象日時の電力需要が所定の値の範囲を逸脱しないと予測し、所定の値以上なら所定の予測対象日時の電力需要が所定の値の範囲を逸脱すると予測する。なお再判定開始条件とは、例えば所定の予測対象日時において太陽光発電の発電量などの影響により電力需要が所定の値の範囲を逸脱しない変電所があるという判定用予測結果を得たという条件である。その他の更新判定基準とは、例えば第一の判定結果で更新が必要と判定された予測モデルのうち、判定用予測結果を参照し、所定の予測対象日時において太陽光発電の発電量などの影響により電力需要が所定の値の範囲を逸脱しないと予測された変電所については更新を不要と判定し、残りの予測モデル及び第一の判定結果で更新が不要と判定された予測モデルは更新が不要と判定する判定基準である。これにより、更新を行わなくても系統設備41の制御精度の悪化を招かない予測モデルの不要な更新を回避でき、処理負荷の低減が可能となる。
(6-9)モデル同定部31081の変形例
The model
(6-9) Modification of the
1つ又は複数の予測対象のうちの少なくとも1つの予測対象について、プロセッサは、当該予測対象について算出された相違度合に基づいて、当該予測対象についての各標本データに、当該標本データの他の標本データとの相対的な重要度である標本加重値を設定し、設定した標本加重値に基づいて当該予測対象に対応の予測モデルの同定を行ってよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 For at least one prediction target among one or more prediction targets, the processor may set a sample weighting value, which is the relative importance of the sample data to other sample data, for each sample data for the prediction target based on the degree of difference calculated for the prediction target, and identify a prediction model corresponding to the prediction target based on the set sample weighting value. Specifically, for example, it may be as follows.
モデル同定部31081は、予測モデルの同定を行う際に各標本に標本加重値を設定し、標本加重値に基づいて同定をしてもよい。標本加重値とは、他の標本との相対的な重要度を示す値である。標本加重値に基づく同定とは、標本加重値が大きい標本に特に適合するように予測モデルを同定することである。標本加重値の設定方法は、標本の観測日時に基づき観測日時が新しい標本の標本加重値を大きな値に設定する時間加重方法や、モデル更新制御データ3114Aの相違度合を示す指標値に基づき相違度合を示す指標値が所定の値以上の場合は観測日時が新しい標本の標本加重値を大きな値に設定する相違度加重方法などがある。なお標本加重値の設定方法は時間加重方法と相違度加重方法の両方を組み合わせて用いてもよい。時間加重方法により設定された標本加重値に基づく同定により、より最新の応答特性に追従した予測モデルへの更新が可能となるため、予測精度の劣化の抑制が可能となる。相違度加重方法により設定された標本加重値に基づく同定により、応答特性の変化が大きい場合には、より最新の応答特性に追従した予測モデルへの更新が可能となるため、予測精度の劣化の抑制が可能となる。
(6-10)予測値算出部3109の変形例
The
(6-10) Modification of the predicted
1つ又は複数の予測対象のうちの少なくとも1つの予測対象について、プロセッサは、当該予測対象に対応の同定された予測モデルを用いて、当該予測対象の予測値の算出を行ってよい。相違度合に関する所定の条件が満たされる場合、プロセッサは、当該算出された予測値に補正処理を行い新たな予測値を算出してよい。具体的には、例えば、下記の通りでよい。 For at least one prediction target among one or more prediction targets, the processor may calculate a predicted value of the prediction target using the identified prediction model corresponding to the prediction target. If a predetermined condition regarding the degree of difference is satisfied, the processor may perform a correction process on the calculated predicted value to calculate a new predicted value. Specifically, for example, the following may be performed.
予測値算出部3109は、予測用因子データ3112Aの各予測モデルと因子データに基づき各予測対象の所定の日時の電力需要の予測値を算出するが、条件が満たされる場合には算出された電力需要の予測値に対して補正処理を行ってもよい。なお条件とは、相違度合を示す指標値に基づく条件であり、例えばモデル更新制御データ3114Aの各予測モデルの相違度合を示す指標値が所定の値以上であることなどである。すなわち、予測値算出部3109はモデル管理データ3115A、モデルデータ3116A及び予測用因子データ3112Aを受信し、予測用因子データ3112Aの各予測モデルに対応する所定の因子データを各予測モデルに入力し、各予測対象の所定の日時の電力需要の予測値を算出する。次いで予測値算出部3109は、条件を満たす予測モデルの算出された電力需要の予測値に対して補正処理を行い新たな予測値を算出し、新たな予測値を系統制御演算装置21に送信する。なお補正処理とは、予測値を現在の電力需要の観測値に追従するように補正する処理で、例えば所定の範囲の電力需要の予測値の平均値と現在の電力需要の観測値との差分を計算し、計算した差分を電力需要の予測値に加算した新たな予測値を算出する処理である。これにより、応答特性の急激な変化により予測モデルの予測精度が低下する可能性のある状況下でも、現在の観測値に電力需要の予測値を適合させることで、予測精度の劣化の抑制が可能となる。
The forecast
なお補正処理として、電力需要の観測値のデータから、直近の電力需要の観測値と同傾向を示す電力需要の観測値を、電力需要の予測値の時間範囲が含まれるように抽出し、予測値と抽出した同傾向を示す電力需要の観測値の加重平均をした新たな予測値を算出する処理を用いてもよい。これにより、応答特性の急激な変化により予測モデルの予測精度が低下する可能性のある状況下でも、過去の同様の傾向を示す観測値に電力需要の予測値を適合させることで、予測精度の劣化の抑制が可能となる。
(6-11)その他の変形例
As a correction process, a process may be used in which an observed value of power demand showing the same trend as the most recent observed value of power demand is extracted from the data of observed values of power demand so that the time range of the predicted value of power demand is included, and a new predicted value is calculated by taking a weighted average of the predicted value and the extracted observed value of power demand showing the same trend. This makes it possible to suppress deterioration of the prediction accuracy by adapting the predicted value of power demand to the observed value showing a similar trend in the past, even in a situation where the prediction accuracy of the prediction model may decrease due to a sudden change in the response characteristics.
(6-11) Other Modifications
また本実施形態における電力需要予測システム3では、説明の簡単のために、表示部を省いているが、各処理部の算出結果や、各処理部の中間結果を、ディスプレイやプリンタなどの出力装置を通じて、適宜算出してもよい。
In addition, in the electricity
以上、本発明の一実施形態及び幾つかの変形例を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施形態及び変形例に限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。 Although one embodiment of the present invention and several modified examples have been described above, these are merely examples for the purpose of explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention to these embodiments and modified examples. The present invention can also be implemented in various other forms.
例えば、上述した変形例のうちの任意の二つ以上の変形例を組み合わせることが可能である。 For example, any two or more of the above-mentioned modifications can be combined.
また、予測モデルの構築手法は、例えば、下記のいずれでもよい。
・リッジ回帰、ラッソ回帰、エラスティックネットなどの線形モデル。
・回帰木、ランダムフォレスト、ブースティングツリーなどのツリーモデル。
・サポートベクトル回帰、カーネルリッジ回帰、ガウス過程回帰などのカーネル法。
・リカレントネットやLong Short-Term Memoryなどのニューラルネットなどの非線形モデル。
The prediction model may be constructed by any of the following methods.
- Linear models such as ridge regression, lasso regression, and elastic net.
- Tree models such as regression trees, random forests, and boosted trees.
- Kernel methods such as support vector regression, kernel ridge regression, and Gaussian process regression.
-Nonlinear models such as recurrent networks and neural networks such as Long Short-Term Memory.
1 系統管理システム
3 電力需要予測システム
1. Power
Claims (15)
前記予測対象観測データと前記因子観測データとが格納される記憶装置と、
前記インターフェース装置及び前記記憶装置に接続されており、1つ又は複数の予測対象にそれぞれ対応した1つ又は複数の予測モデルのうち更新が必要と判定された予測モデルを更新するプロセッサと
を備え、
各予測対象について、予測モデルは、前記1つ又は複数の予測対象に影響し得る1つ又は複数の因子の各々について将来の期間の予測値を含んだデータである因子予測値を入力とし、当該将来の期間において当該予測対象について得られる観測値の予測値を出力とするモデルであり、
前記予測対象観測データは、前記1つ又は複数の予測対象の各々について、当該予測対象について得られた過去の観測値の時系列のデータを含み、
前記因子観測データは、前記1つ又は複数の因子の各々について、当該因子について得られた過去の観測値の時系列のデータを含み、
前記プロセッサが、前記予測対象観測データと前記因子観測データから、更新用データを生成し、
前記更新用データは、前記1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データを含み、
各予測対象について、観測期間毎に、標本データは、当該予測対象について当該観測期間に得られた1つ以上の観測値と、前記1つ又は複数の因子の各々について当該観測期間に得られた観測値とを含み、
前記プロセッサが、各予測対象について、第一の標本群と第二の標本群の相違度合を算出し、
各予測対象について、
前記第一の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に使用された1つ又は複数の標本データであり、
前記第二の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に未だ使用されていない1つ又は複数の標本データであり、
前記プロセッサが、各予測対象について、相違度合が閾値以上か否かの判定である更新要否判定を行い、且つ、当該更新要否判定の結果を出力し、
前記更新要否判定の結果が真である予測モデルが、更新必要の予測モデルであり、
前記更新要否判定の結果が偽である予測モデルが、更新不要の予測モデルである、
予測システム。 an interface device that receives input of prediction target observation data and factor observation data;
a storage device in which the prediction target observation data and the factor observation data are stored;
a processor connected to the interface device and the storage device, the processor updating a prediction model determined to require updating among one or more prediction models corresponding to one or more prediction objects,
For each prediction target, the prediction model is a model that receives as input a factor prediction value, which is data including a prediction value for a future period for each of one or more factors that may affect the one or more prediction targets, and outputs a prediction value of an observation value obtained for the prediction target in the future period;
the prediction target observation data includes, for each of the one or more prediction targets, time series data of past observation values obtained for the prediction target;
the factor observation data includes, for each of the one or more factors, time series data of past observation values obtained for the factor;
The processor generates update data from the prediction target observation data and the factor observation data;
The update data includes sample data for each observation period for each of the one or more prediction targets,
For each prediction object, for each observation period, the sample data includes one or more observations obtained in that observation period for the prediction object and an observation obtained in that observation period for each of the one or more factors;
The processor calculates a degree of difference between the first sample group and the second sample group for each prediction target;
For each prediction target,
The first sample group is one or more sample data used to identify a prediction model corresponding to the prediction target,
The second sample group is one or more sample data that have not yet been used to identify a prediction model corresponding to the prediction target,
The processor performs an update necessity determination, which is a determination of whether or not a degree of difference is equal to or greater than a threshold, for each prediction target, and outputs a result of the update necessity determination;
A prediction model for which the result of the update necessity determination is true is a prediction model that needs to be updated,
A prediction model for which the result of the update necessity determination is false is a prediction model that does not need to be updated.
Prediction system.
第一の標本群の各標本データと第二の標本群の各標本データとの間の相違を示す指標値の代表値を算出し、
前記代表値を基に、前記相違度合を算出する、
請求項1に記載の予測システム。 For at least one prediction object of the one or more prediction objects, the processor:
Calculating a representative value of an index value indicating a difference between each sample data of the first sample group and each sample data of the second sample group;
Calculating the degree of difference based on the representative value.
The prediction system of claim 1 .
請求項1に記載の予測システム。 For at least one prediction target among the one or more prediction targets, the processor identifies a threshold value when a performance index value, which is a value based on at least one of a processing load of updating a prediction model corresponding to the prediction target and a prediction accuracy of the prediction model, is optimal, and sets the identified threshold value as a threshold value of a degree of discrepancy.
The prediction system of claim 1 .
請求項1に記載の予測システム。 For at least one prediction target among the one or more prediction targets, the processor calculates a dissimilarity based on a distance or similarity between a first sample group and a second sample group.
The prediction system of claim 1 .
請求項1に記載の予測システム。 For at least one prediction target among the one or more prediction targets, the processor detects unsuitable sample data, which is sample data having an abnormal value, from the update data, and performs a process to deal with the unsuitable sample data.
The prediction system of claim 1 .
請求項1に記載の予測システム。 The processor generates the factor predicted value for each prediction target based on factor prediction data including a predicted value of each of the one or more factors and the factor observation data.
The prediction system of claim 1 .
当該予測対象について算出された相違度合に基づいて、当該予測対象についての各標本データに、当該標本データの他の標本データとの相対的な重要度である標本加重値を設定し、
設定した標本加重値に基づいて当該予測対象に対応の予測モデルの同定を行う、
請求項1に記載の予測システム。 For at least one prediction object of the one or more prediction objects, the processor:
Based on the calculated degree of difference for the prediction target, a sample weight is set for each sample data for the prediction target, which is the relative importance of the sample data to other sample data;
Identifying a prediction model corresponding to the prediction target based on the set sample weighting value;
The prediction system of claim 1 .
当該予測対象に対応の同定された予測モデルを用いて、当該予測対象の予測値の算出を行い、
相違度合に関する所定の条件が満たされる場合、当該算出された予測値に補正処理を行い新たな予測値を算出する、
請求項1に記載の予測システム。 For at least one prediction object of the one or more prediction objects, the processor:
Calculating a predicted value of the prediction target using the identified prediction model corresponding to the prediction target;
If a predetermined condition regarding the degree of difference is satisfied, a correction process is performed on the calculated predicted value to calculate a new predicted value.
The prediction system of claim 1 .
前記更新用データにおいて、前記1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データは、当該予測対象が属するグループについて得られた統合された標本データである、
請求項1に記載の予測システム。 The processor calculates a similarity between the prediction objects based on the prediction object observation data, classifies the plurality of prediction objects into a predetermined number of groups such that prediction objects having high similarity based on the similarity are grouped together, and for each group, integrates sample data of all prediction objects belonging to the group;
In the update data, for each of the one or more prediction targets, sample data for each observation period is integrated sample data obtained for a group to which the prediction target belongs.
The prediction system of claim 1 .
請求項1に記載の予測システム。 For at least one prediction target among the one or more prediction targets, the processor sets a value obtained by multiplying the standard deviation of the distance between sample data in the first sample group by a predetermined multiple as a threshold value of the degree of dissimilarity.
The prediction system of claim 1 .
更新必要と判定された予測モデルの数が所定の時間内に更新処理可能な予測モデルの数であるモデル上限数を超えているという再判定開始条件が満たされるか否かの判定を行い、
前記再判定開始条件が満たされる場合には、更新必要と判定された予測モデルのうち、前記モデル上限数以下の予測モデルであって相違度合が相対的に高い予測モデルを表すデータを、前記更新要否判定の結果として出力する、
請求項1に記載の予測システム。 The processor,
A determination is made as to whether or not a re-determination start condition is satisfied, that is, the number of prediction models determined to require updating exceeds an upper limit number of models, which is the number of prediction models that can be updated within a predetermined time period;
When the re-determination start condition is satisfied, data representing a prediction model that is equal to or less than the upper limit number of models and has a relatively high degree of difference among the prediction models determined to require updating is output as a result of the update necessity determination.
The prediction system of claim 1 .
前記因子予測値と前記1つ又は複数の因子の各々の予測値を含んだ因子予測データとのうちの少なくとも一つに基づき、予測モデルを用いて出力される予測値が条件を満たさないことが予測される予測対象である不適予測対象の有無を判定し、
不適予測対象があるという再判定開始条件が満たされるか否かの判定を行い、
前記再判定開始条件が満たされる場合には、更新必要と判定された予測モデルのうち不適予測対象に対応の予測モデルを除いた予測モデルを表すデータを、前記更新要否判定の結果として出力する、
請求項1に記載の予測システム。 The processor,
determining whether or not there is an inappropriate prediction target, which is a prediction target for which a predicted value outputted using a prediction model is predicted not to satisfy a condition, based on at least one of the factor predicted value and factor prediction data including a predicted value of each of the one or more factors;
A determination is made as to whether or not a re-evaluation start condition, that is, that there is an inappropriate prediction target, is satisfied;
When the re-evaluation start condition is satisfied, data representing prediction models excluding prediction models corresponding to inappropriate prediction targets from among the prediction models determined to require updating is output as a result of the update necessity determination.
The prediction system of claim 1 .
前記1つ又は複数の予測対象の各々は、変電所の電力需要である、
請求項1に記載の予測システム。 The one or more factors include at least one of weather and an amount of energy supply by renewable energy;
Each of the one or more prediction targets is a power demand of a substation.
The prediction system of claim 1 .
コンピュータが、予測対象観測データと因子観測データから、更新用データを生成し、
前記予測対象観測データは、1つ又は複数の予測対象の各々について、当該予測対象について得られた過去の観測値の時系列のデータを含み、
前記因子観測データは、前記1つ又は複数の予測対象に影響し得る1つ又は複数の因子の各々について、当該因子について得られた過去の観測値の時系列のデータを含み、
前記更新用データは、前記1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データを含み、
各予測対象について、観測期間毎に、標本データは、当該予測対象について当該観測期間に得られた1つ以上の観測値と、前記1つ又は複数の因子の各々について当該観測期間に得られた観測値とを含み、
コンピュータが、各予測対象について、第一の標本群と第二の標本群の相違度合を算出し、
各予測対象について、
前記第一の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に使用された1つ又は複数の標本データであり、
前記第二の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に未だ使用されていない1つ又は複数の標本データであり、
各予測対象について、予測モデルは、前記1つ又は複数の因子の各々について将来の期間の予測値を含んだデータである因子予測値を入力とし、当該将来の期間において当該予測対象について得られる観測値の予測値を出力とするモデルであり、
コンピュータが、各予測対象について、相違度合が閾値以上か否かの判定である更新要否判定を行い、且つ、当該更新要否判定の結果を出力し、
前記更新要否判定の結果が真である予測モデルが、更新必要の予測モデルであり、
前記更新要否判定の結果が偽である予測モデルが、更新不要の予測モデルであり、
コンピュータが、前記1つ又は複数の予測対象にそれぞれ対応した1つ又は複数の予測モデルのうち更新が必要と判定された予測モデルを更新する、
予測方法。 A prediction method for making a prediction using a prediction model,
A computer generates update data from the prediction target observation data and the factor observation data,
The prediction target observation data includes, for each of one or more prediction targets, time series data of past observation values obtained for the prediction target,
The factor observation data includes, for each of one or more factors that may affect the one or more prediction targets, time series data of past observation values obtained for the factor,
The update data includes sample data for each observation period for each of the one or more prediction targets,
For each prediction object, for each observation period, the sample data includes one or more observations obtained in that observation period for the prediction object and an observation obtained in that observation period for each of the one or more factors;
The computer calculates the degree of difference between the first sample group and the second sample group for each prediction target;
For each prediction target,
The first sample group is one or more sample data used to identify a prediction model corresponding to the prediction target,
The second sample group is one or more sample data that have not yet been used to identify a prediction model corresponding to the prediction target,
For each prediction target, the prediction model is a model that receives as input a factor prediction value, which is data including a prediction value for a future period for each of the one or more factors, and outputs a prediction value of an observation value obtained for the prediction target in the future period;
The computer performs an update necessity determination for each prediction target, which is a determination of whether or not the degree of difference is equal to or greater than a threshold, and outputs the result of the update necessity determination;
A prediction model for which the result of the update necessity determination is true is a prediction model that needs to be updated,
The prediction model for which the result of the update necessity determination is false is a prediction model that does not need to be updated,
The computer updates a prediction model that is determined to require updating among one or more prediction models corresponding to the one or more prediction targets.
Forecasting methods.
前記1つ又は複数の予測対象の各々について得られた予測値を出力する予測システムと、
前記1つ又は複数の予測対象の各々について出力された予測値に基づく制御指示を含んだ制御データを生成し、前記制御データを出力する系統制御演算装置と、
前記制御データに基づき前記系統設備の制御を行う系統設備管理装置と
を備え、
前記予測システムは、
予測対象観測データと因子観測データとの入力を受け付けるインターフェース装置と、
前記予測対象観測データと前記因子観測データとが格納される記憶装置と、
前記インターフェース装置及び前記記憶装置に接続されており、1つ又は複数の予測対象にそれぞれ対応した1つ又は複数の予測モデルのうち更新が必要と判定された予測モデルを更新するプロセッサと
を備え、
各予測対象について、予測モデルは、前記1つ又は複数の予測対象に影響し得る1つ又は複数の因子の各々について将来の期間の予測値を含んだデータである因子予測値を入力とし、当該将来の期間において当該予測対象について得られる観測値の予測値を出力とするモデルであり、
前記予測対象観測データは、前記1つ又は複数の予測対象の各々について、当該予測対象について得られた過去の観測値の時系列のデータを含み、
前記因子観測データは、前記1つ又は複数の因子の各々について、当該因子について得られた過去の観測値の時系列のデータを含み、
前記プロセッサが、前記予測対象観測データと前記因子観測データから、更新用データを生成し、
前記更新用データは、前記1つ又は複数の予測対象の各々について、観測期間毎の標本データを含み、
各予測対象について、観測期間毎に、標本データは、当該予測対象について当該観測期間に得られた1つ以上の観測値と、前記1つ又は複数の因子の各々について当該観測期間に得られた観測値とを含み、
前記プロセッサが、各予測対象について、第一の標本群と第二の標本群の相違度合を算出し、
各予測対象について、
前記第一の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に使用された1つ又は複数の標本データであり、
前記第二の標本群は、当該予測対象に対応の予測モデルの同定に未だ使用されていない1つ又は複数の標本データであり、
前記プロセッサが、各予測対象について、相違度合が閾値以上か否かの判定である更新要否判定を行い、且つ、当該更新要否判定の結果を出力し、
前記更新要否判定の結果が真である予測モデルが、更新必要の予測モデルであり、
前記更新要否判定の結果が偽である予測モデルが、更新不要の予測モデルである、
系統管理システム。 System equipment in a power system;
a prediction system that outputs a prediction value obtained for each of the one or more prediction objects;
a system control arithmetic device that generates control data including a control instruction based on the prediction value output for each of the one or more prediction objects, and outputs the control data;
a system equipment management device that controls the system equipment based on the control data,
The prediction system comprises:
an interface device that receives input of prediction target observation data and factor observation data;
a storage device in which the prediction target observation data and the factor observation data are stored;
a processor connected to the interface device and the storage device, the processor updating a prediction model determined to require updating among one or more prediction models corresponding to one or more prediction objects,
For each prediction target, the prediction model is a model that receives as input a factor prediction value, which is data including a prediction value for a future period for each of one or more factors that may affect the one or more prediction targets, and outputs a prediction value of an observation value obtained for the prediction target in the future period;
the prediction target observation data includes, for each of the one or more prediction targets, time series data of past observation values obtained for the prediction target;
the factor observation data includes, for each of the one or more factors, time series data of past observation values obtained for the factor;
The processor generates update data from the prediction target observation data and the factor observation data;
The update data includes sample data for each observation period for each of the one or more prediction targets,
For each prediction object, for each observation period, the sample data includes one or more observations obtained in that observation period for the prediction object and an observation obtained in that observation period for each of the one or more factors;
The processor calculates a degree of difference between the first sample group and the second sample group for each prediction target;
For each prediction target,
The first sample group is one or more sample data used to identify a prediction model corresponding to the prediction target,
The second sample group is one or more sample data that have not yet been used to identify a prediction model corresponding to the prediction target,
The processor performs an update necessity determination, which is a determination of whether or not a degree of difference is equal to or greater than a threshold, for each prediction target, and outputs a result of the update necessity determination;
A prediction model for which the result of the update necessity determination is true is a prediction model that needs to be updated,
A prediction model for which the result of the update necessity determination is false is a prediction model that does not need to be updated.
Grid management system.
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