一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法和系统技术方案

一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法和系统，所述方法包括：步骤1、考虑电费关键组成，从不同的电费影响因素维度采集用户月度用电数据信息；步骤2、基于三次样条基函数构建电费变动函数，以反应不同影响因素对月度总电费的影响；步骤3、将步骤1采集得到的数据信息输入步骤2得到的电费变动函数，得到基于不同影响因素的总电费走势，实现用户用电特征提取。在获取不同行业海量电力用户数据的基础上，考虑电费关键组成，从不同的电费影响因素维度进行用户用电特征提取，精确地反映不同用户的用电规律以及电费构成，从而为用户提供更符合其需要的电力产品和服务，为制定科学的营销策略提供支撑。销策略提供支撑。销策略提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法和系统


[0001]本专利技术属于电力系统
，涉及一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法和系统。

技术介绍

[0002]随着智能电表在近几年的广泛应用，电网公司能够获取来自用户用电的海量数据信息，能够更加精确和全面地反映用户用电信息和用电规律，为提取用户用电特征、分析用户电费构成提供了充足的数据支撑。现有技术针对用户用电特征提取提出了多种研究方案。
[0003]但是以往的关于用户特征的研究局限于电力量价费系统的流程优化，而忽略了算法优化对用户用电特征提取的积极作用。例如现有技术文件1(CN112017069A)公开了一种基于用电特征的电力市场电价套餐推荐方法，根据用户类型、用电分类、用电日期、每日用电曲线以及购电电价获取不同分类的用户的用电特征，包括：通过时间维度、类属维度、响应维度对所述数据信息进行聚类分析获取不同分类的用户的用电特征。但是现有技术文件1仅注重对流程优化，而忽视了算法技术优化对系统效能提升的审视。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法和系统，基于海量用户的电量价费数据，实现基于基本电费、电度电费、力调电费等电费关键组成提取用户用电特征。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]步骤1、考虑电费关键组成，从不同的电费影响因素维度采集用户月度用电数据信息；
[0008]步骤2、基于三次样条基函数构建电费变动函数，以反应不同影响因素对月度总电费的影响；
[0009]步骤3、将步骤1采集得到的数据信息输入步骤2得到的电费变动函数，得到基于不同影响因素的总电费走势，实现用户用电特征提取。
[0010]本专利技术进一步包括以下优选方案：
[0011]优选地，步骤1中，电费关键组成包括基本电费、电度电费、力调电费、分时电费；
[0012]电费影响因素包括用户所处行业、电压等级、基本电费、电度电费、力调电费和分时电费。
[0013]优选地，步骤2具体包括以下步骤：
[0014]步骤21、设置输入变量：将年度电力量价费数据进行月度区间划分；
[0015]步骤22、基于步骤21设置的输入变量，采用三次样条基函数和不同区间电费的特征贡献度参数构建电费变动函数；
[0016]步骤23、采用最小二乘法确定电费变动函数中不同区间电费的特征贡献度参数；
[0017]步骤24、将电费变动函数中的基函数进行修匀，调和电费变动函数的曲线拟合度和光滑度，得到优化后的电费变动函数；
[0018]步骤25、对优化后的电费变动函数求导，结合特征贡献度参数，得到表示月度电费变动速度和表示月度电费变动加速度的模型，以反应不同影响因素对月度总电费的影响。
[0019]优选地，步骤21中，将年度电力量价费数据划分为n个月度区间：
[0020][(x0,x1),(x1,x2),...,(x
n
,x
n+1
)],共有n+1个区间点；
[0021]其中，两个区间端点为x0＝a,x
n
＝b。
[0022]优选地，步骤22具体包括：
[0023]步骤22.1、根据输入变量，使用i个已知的基函数{φ
i
(t)}，i＝1,2,...n来拟合月度电费连续变动曲线，所拟合的电费变动函数表示为：
[0024][0025]其中，c
i
表示电费变动函数中不同区间电费的特征贡献度参数；
[0026]步骤22.2：令月度时点间隔令基函数月度时点间隔为：h
i
＝x
i+1
‑
x
i
，
[0027]令月度电费变化率为：i＝0,...,n
‑
1，
[0028]令月度t时点处的电费变化率为：φ
i
'(x
i
)＝m
i
[0029]步骤22.3：当基函数φ
i
(t)成立时，满足以下三次样条方程成立的三个条件：
[0030]Ⅰ.在每个月度区间[x
n
‑1,x
n
]上，φ(x)＝φ
i
(x)都是一个三次方程；
[0031]Ⅱ.满足φ(x
i
)＝y
i
(i＝0,1,...,n)，即某一时间点基函数值对应电费函数拟合值；
[0032]Ⅲ.基函数曲线光滑，即φ(x)，φ'(x)，φ”(x)连续；
[0033]步骤22.4：基于步骤22.3的条件构建关于h
i
、d
i
、m
i
的关系式，用于求得月度t时点处电费的变化率m
i
：
[0034]h
i
m
i
+2(h
i
+h
i+1
)m
i+1
+h
i+1
m
i+1
＝6(d
i+1
‑
d
i
)，i＝1,...,n
‑1ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0035]步骤22.5、采用非扭结边界，令基函数φ
i
(x)与电费变动函数均是以[a,b]为周期的函数，即：
[0036][0037]可得方程组式(1)的矩阵表达式为：
[0038][0039]由此得出关于m
i
的矩阵，进而求得关于φ
i
(t)的系数及φ
i
(t)的表达式。
[0040]优选地，步骤23中，采用最小二乘法和真实的电费函数曲线确定电费变动函数中不同区间电费的特征贡献度参数，其中，真实的电费函数曲线为：
[0041][0042]其中，I为基函数φ
i
的个数；t
i
表示第i个基函数区间内的任意时点；
[0043]c
i
表示电费变动函数中不同区间电费的特征贡献度参数，i＝1,....,n，用矩阵表示时，特征贡献度c＝(Φ'Φ)
‑1Φ'x；
[0044]Φ为n
×
I阶矩阵，其元素为I个基函数在n个样本点处的值；
[0045]Φ'为矩阵的转置。
[0046]优选地，步骤24得到的优化后的电费变动函数为：
[0047][0048]其中，λ为平滑系数，用来调节拟合度和光滑度的取舍程度；
[0049]D表示取导数；D2表示取二阶导。
[0050]优选地，λ为广义交叉验证GCV达到最小时的值，具体的：
[0051][0052][0053]为平滑系数λ的取值；
[0054]j为广本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、考虑电费关键组成，从不同的电费影响因素维度采集用户月度用电数据信息；步骤2、基于三次样条基函数构建电费变动函数，以反应不同影响因素对月度总电费的影响；步骤3、将步骤1采集得到的数据信息输入步骤2得到的电费变动函数，得到基于不同影响因素的总电费走势，实现用户用电特征提取。2.根据权利要求1所述的一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法，其特征在于：步骤1中，电费关键组成包括基本电费、电度电费、力调电费、分时电费；电费影响因素包括用户所处行业、电压等级、基本电费、电度电费、力调电费和分时电费。3.根据权利要求1所述的一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法，其特征在于：步骤2具体包括以下步骤：步骤21、设置输入变量：将年度电力量价费数据进行月度区间划分；步骤22、基于步骤21设置的输入变量，采用三次样条基函数和不同区间电费的特征贡献度参数构建电费变动函数；步骤23、采用最小二乘法确定电费变动函数中不同区间电费的特征贡献度参数；步骤24、将电费变动函数中的基函数进行修匀，调和电费变动函数的曲线拟合度和光滑度，得到优化后的电费变动函数；步骤25、对优化后的电费变动函数求导，结合特征贡献度参数，得到表示月度电费变动速度和表示月度电费变动加速度的模型，以反应不同影响因素对月度总电费的影响。4.根据权利要求3所述的一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法，其特征在于：步骤21中，将年度电力量价费数据划分为n个月度区间：[(x0,x1),(x1,x2),...,(x
n
,x
n+1
)],共有n+1个区间点；其中，两个区间端点为x0＝a,x
n
＝b。5.根据权利要求4所述的一种基于电费关键组成的用户用电特征提取方法，其特征在于：步骤22具体包括：步骤22.1、根据输入变量，使用i个已知的基函数{φ
i
(t)}，i＝1,2,...n来拟合月度电费连续变动曲线，所拟合的电费变动函数表示为：其中，c
i
表示电费变动函数中不同区间电费的特征贡献度参数；步骤22.2：令月度时点间隔令基函数月度时点间隔为：h
i
＝x
i+1
‑
x
i
，
令月度电费变化率为：令月度t时点处的电费变化率为：φ
i
'(x
i
)＝m
i
步骤22.3：当基函数φ
i
(t)成立时，满足以下三次样条方程成立的三个条件：Ⅰ.在每个月度区间[x
n
‑1,x
n
]上，φ(x)＝φ
i
(x)都是一个三次方程；Ⅱ.满足φ(x
i
)＝y
i
(i＝0,1,...,n)，即某一时间点基函数值对应电费函数拟合值；Ⅲ.基函数曲线光滑，即φ(x)，φ'(x)，φ”(x)连续；步骤22.4：基于步骤22.3的条件构建关于h
i
、d
i
、m
i
的关系式，用于求得月度t时点处电费的变化率m
i
：h
i
m
i
+2(h
i
+h

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡奇新，潘熙，祝宇楠，单超，江明，左强，张江飞，朱峰，刘云鹏，范环宇，蔡明明，陈飞，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司营销服务中心，
类型：发明
国别省市：