一种电网用户用电功率曲线数据填补方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电网用户用电功率曲线数据填补方法和装置，该方法包括根据台区线路T的状态估计线损率，并根据用户日曲线状态估计缺失的用户功率数据；微调线损率估计值和缺失的用户功率估计值，完成缺失数据的填补。该装置包括估计单元和调节单元。本发明专利技术提供的技术方案采用纵横结合的方式填补数据并作微调，能够得到更优更稳健的结果，提高了曲线数据填补的正确性。

Data filling method and device for power consumption curve of power grid user

The present invention provides electric power curve data filling method and device for power users, the method including the Taiwan area T line according to the state estimation of line loss rate, and according to the user on the curve of state estimation of user power missing data; trimming line loss rate estimate user power value and the lack of complete estimates, fill the missing data. The device includes an estimation unit and an adjustment unit. The technical proposal provided by the invention adopts the method of vertical and horizontal combination to fill data and fine tune, and can obtain more favorable and more stable results, thereby improving the correctness of the curve data filling.

【技术实现步骤摘要】
一种电网用户用电功率曲线数据填补方法和装置
本专利技术涉及大数据的数据填补领域，具体讲涉及一种电网用户用电功率曲线数据填补方法和装置。
技术介绍
随着大数据时代的到来和电力系统信息化程度的不断提高，电力大数据呈爆炸式增长，且种类也越来越多。现有电力系统分析中多用采集的数据建立模型实现用户用电分析，对后续窃电检测、负荷预测等提供帮助，对智能电网业务模式创新和发展极为重要。电力系统中的各类数据的监控与采集是电力系统调度运行、安全稳定分析、设备状态与风险评估的基础。然而，在电力系统的实际运行中，由于数据采集通道错误、远程终端单元故障等原因会导致观测数据出现反常态势，与大多数观测值不一致，此外由于线路的检修、切负荷停电和大事件冲击有可能会导致观测数据违背常规，使电力系统数据对智能电网系统的分析造成困难，因此在数据分析前需采用一种数据补充方法将缺失的数据补充完整，提高电力系统数据分析的准确性和曲线类数据的可用性，为后续分析提供支持。
技术实现思路
为满足现有技术发展的需要，本专利技术提供了一种电网用户用电功率曲线数据填补方法。本专利技术提供的电网用户用电功率曲线数据填补方法，其改进之处在于，所述方法包括：根据台区线路T的状态估计线损率，并根据用户日曲线状态估计缺失的用户功率；微调线损率估计值和缺失的用户功率估计值。进一步的，所述线损率的估计包括：按下式计算样本Rdm在时刻(d,m)∈G时的线损率rdm0：其中，样本Rdm＝[rdm1,rdm2,…,rdmN]，PdmT：台区总功率；rdmn：用户n在d天时刻m的功率占台区总功率的比率，Pdmn：用户n的功率；Pdm0：线损功率；N：台区下的用户数目；n：用户编号，为从1到N的整数；时刻(d,m)：第d天的时刻m的记录，d∈D，D：记录日的集合；m∈M,M：记录时刻的集合；G：台区所有用户功率记录的时刻集合。进一步的，所述线损率的估计包括：时刻样本Rdm不完整，则通过“城市块距离”的K-近邻算法在u个用户有记录的数据中节选最近的k1个样本按下式估计样本Rdm的线损率式中，i：天数，i∈D；j：时刻数，j∈M；n1,n2,…,nu：表示u个用户；第i天第j时刻用户nu的功率占台区总功率的比率；u个用户在第i天第j时刻的线损率。进一步的，所述缺失的用户功率的估计包括：设第d天用户n的功率日曲线记录为Ldn＝[Pd1n,Pd2n,…,PdMn]，在时刻通过“相关性距离”的K-近邻算法在第i天用户t的功率日曲线记录中节选相关性最大的k2个样本按下式估计缺失的用户功率数据式中，ml:采集数据的时刻；第i天t个用户记录mw时刻点的功率,w＝1,2,3…,l；l：样本数量；进一步的，在所述微调前，根据用户功率记录和估计的线损率按下式估计缺失功率的总和其中，e：记录了功率的用户n1,n2,…,nu；f：缺失功率记录的用户q1,q2,…,qv；有不完整记录时刻时，样本Rdm的线损率。进一步的，所述微调包括：在时刻选择k2个中的值作为需要填补的的估计值分别计算并与比较，设差值最小的为进一步的，计算线损率设置阈值r1，r2并与比较，确定最终估计的线损率：若则线损率的估计值为若则线损率的估计值为若则线损率的估计值为进一步的，根据估计的线损率按下式计算缺失用户功率的和对估计的用户功率按比例缩放，得最终的缺失功率估计一种电网用户用电功率曲线的数据填补装置，所述装置包括：估计单元，用于根据台区线路T的状态估计线损率，并根据用户日曲线状态估计缺失的用户功率数据；调节单元，用于微调线损率估计和缺失的用户功率估计，完成缺失数据的填补。进一步的，所述估计单元包括：第一估计子单元，用于根据台区线路T的状态估计线损率；第二估计子单元，用于根据用户日曲线状态估计缺失的用户功率数据；所述调节单元包括：第一调节子单元，用于根据设置的阈值和修正的线损率确定线损率的最终估计值；第二调节子单元，用于根据线损率的最终估计值计算缺失用户功率值的最终估计值。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：(1)本专利技术提供的技术方案不对台区状态进行分类即可估计线路线损，可通过近邻算法快速便捷的找到状态最接近的台区时刻；不必对用户日曲线进行用电行为分类，可直接匹配最相似的日曲线进行缺失功率数据填补，有效提高数据填补的准确性和实效性，为电力系统数据分析提供数据支撑。(2)本专利技术提供的技术方案用横纵结合的方式，通过两个维度方向分别对状态和缺失数据进行估计，并综合考虑进行微调，能够得到更优更稳健的结果，能有效提高曲线数据填补的正确性。附图说明图1为本专利技术提供的数据填补方法流程图；图2为本专利技术提供的对缺失率和线损率微调的细节图。具体实施方式以下将结合说明书附图，以具体实施例的方式详细介绍本专利技术提供的技术方案。本专利技术提供的技术方案针对电网台区用户的用电曲线类数据的缺失问题，进行数据填补。在用电用户的电流、功率等曲线类数据的采集过程中，通常会出现缺失现象，以功率曲线类数据为例，本专利技术提供的技术方案包括：已知一个电网单相台区或多相台区的某一相线T，下面接有N个用电用户C1,C2,…,CN。智能电表每隔一定时间t0分钟记录台区和每个用户的功率，每天记录M点，其中M×t0＝1440，共连续记录D天，即M×D个记录时刻的数据。对时刻(d,m)，即第d天的第m时刻的记录，T的输出功率为PdmT，为全部已知；N个用户的功率分别为Pdm1,Pdm2,…,PdmN，为全部已知或部分已知；线损功率为Pdm0≥0，并满足Pdm0＝PdmT-(Pdm1+Pdm2+…+PdmN)，当台区所有用户的功率都已知时，可以通过计算得到线损。问题需求就是要填补缺失部分的用户功率数据Pdmn。本专利技术提供的电网用户用电功率曲线数据缺失的填补方法基于K-近邻算法，该方法中，为防止出现分母为0的情况，仅对台区总功率PdmT＞0的记录进行后续工作，对于总功率PdmT＝0的记录，下面所有缺失的用户功率全部记为0。首先通过估计台区T的状态来估计线损率，然后通过估计用户日曲线的状态来估计缺失的用户功率数据，技术路线图如附图1所示，具体流程如下：(1)根据台区线路T的状态估计线损率rdm0对于时刻(d,m)的功率记录，用户n的功率占台区总功率的比率为通过每个用户功率占台区总功率的比率来估计当前时刻的线损率，具体细节如下：设时刻(d,m)对应的样本数据为Rdm＝[rdm1,rdm2,…,rdmN]，其中N表示用电用户数量，设G是台区所有用户功率记录完整的时刻集合，即对于时刻(d,m)∈G，台区下所有用户的功率都已知，所以此时样本数据Rdm是完整的，线损率可按下式计算得到：将{(Rij,rij0)|(i,j)∈}作为已知的(样本,线损率)集合，其中，i：天数，i∈D；j：时刻，j∈M。而对于时刻台区下用户功率记录不完整，因此样本Rdm不完整，线损率未知，下面对Rdm进行线损率估计。设某时刻记录了u个用户n1,n2,…,nu的功率，节选Rdm中有记录的部分并对所有已知样本进行相同的节选操作，通过“城市块距离”的K-近邻方法，在节选的已知样本中寻找最近的k1个节选样本用它们对应的原样本的线损率的算术平均值来对样本Rdm的线损率进行初步估计，即(2)根据用户日曲线状态估计缺失的用户功率数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用户用电功率曲线数据填补方法，其特征在于，所述方法包括：根据台区线路T的状态估计线损率，并根据用户日曲线状态估计缺失的用户功率；微调线损率估计值和缺失的用户功率估计值。

【技术特征摘要】
1.一种用户用电功率曲线数据填补方法，其特征在于，所述方法包括：根据台区线路T的状态估计线损率，并根据用户日曲线状态估计缺失的用户功率；微调线损率估计值和缺失的用户功率估计值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线损率的估计包括：按下式计算样本Rdm在时刻(d,m)∈G时的线损率rdm0：其中，样本Rdm＝[rdm1,rdm2,…,rdmN]，PdmT：台区总功率；rdmn：用户n在d天时刻m的功率占台区总功率的比率，Pdmn：用户n的功率；Pdm0：线损功率；N：台区用户数；n：用户编号，为从1到N的整数；时刻(d,m)：第d天的时刻m的记录，d∈D，D：记录日的集合；m∈M,M：记录时刻的集合；G：台区所有用户功率记录的时刻集合。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线损率的估计包括：时刻样本Rdm不完整，则通过“城市块距离”的K-近邻算法在u个用户有记录的数据(i,j)∈G中节选最近的k1个样本按下式估计样本Rdm的线损率式中，i：天数，i∈D；j：时刻数，j∈M；n1,n2,…,nu：表示u个用户；第i天第j时刻用户nu的功率占台区总功率的比率；u个用户在第i天第j时刻的线损率。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缺失的用户功率的估计包括：设第d天用户n的功率日曲线记录为Ldn＝[Pd1n,Pd2n,…,PdMn]，在时刻通过“相关性距离”的K-近邻算法在第i天用户t的功率日曲线记录中节选相关性最大的k2个样本按下式估计缺失的用户功率数据

【专利技术属性】
技术研发人员：陈江琦，陈其鹏，杨訸，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国网上海市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11