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专利号: 2018114246842
申请人: 电子科技大学中山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电力负荷预测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1、计算电力负荷数据R的K-距离集合D:对于数据集合R={c1,c2,c3,...,cm},计算元素ci到R的子集S={c1,c2,c3,...,ci-1,ci+1,...,cm}中所有元素的距离,距离按照从小到大排序,获得排序后的距离集合D′={d1,d2,d3,...,dk,dk+1,...,dm},dk即为K-距离,对集合R中每一个元素ci都计算K-距离,得到所有点的K-距离集合D={dk1,dk2,...,dkm};

S2、初始化DBSCAN算法的领域半径Eps和最小密度MinPts:MinPts的值由用户指定,其值即为S1中的K-距离的K值;领域半径Eps为S1中计算的K-距离曲线D中斜率最大的点所对应的值,若存在多个点均为斜率最大点,则取这些点的平均值作为领域半径Eps的值;

S3、使用DBSCAN算法对电力负荷数据R进行聚类:根据S1和S2所确定的DBSCAN算法的参数,对R进行聚类,获得聚类结果C;

S4、计算C的类中心ci:

其中,Xi,Xj均为聚类结果C的第i类簇中的元素;r为第i类簇中包含的元素个数;d(Xi,Xj)为Xi,Xj的欧氏距离;

S5、建立LSTM神经网络:

首先是遗忘门,通过Sigmoid函数将ft转化成0到1之间的值,0表示全部遗忘,1表示全部保留,其计算式如下:ft=Sigmoid(Wf·Xt+Uf·Ht-1+bf)    (2)其中,Wf表示遗忘门的输入向量的权值矩阵;Uf为遗忘门中神经元上一状态值Ht-1的权值矩阵;bf为遗忘门的偏置项;

其次为输入门,输入门的计算由it和 两部分组成,其计算式如下:it=Sigmoid(Wi·Xt+Ui·Ht-1+bi)    (3)其中Wi为当前输入向量Xt的权值矩阵;Ui为神经元上一状态值Ht-1的权值矩阵;bi为偏置项;

其中WC~为当前输入向量Xt的权值矩阵;UC~为神经元上一状态值Ht-1的权值矩阵;bc~为偏置项;

当前时刻的神经元状态值Ct由前一时刻的神经元状态值Ct-1、遗忘门的输出值ft和输入门的it和 的积组成,计算式如下:最后为输出门,输出门输出值ot的计算式如下所示:ot=Sigmoid(Wo·Xt+Uo·Ht-1+bo)     (6)其中Wo为输出门对输入向量Xt的权值矩阵,Uo为神经元上一状态值Ht-1的权值矩阵;bo为偏置项;

将输出门的输出值ot与当前神经元状态值Ct通过tanh函数转化得到的值进行相乘,得到当前神经元的输出值Ht,即:Ht=ot·tanh(Ct)      (7)S6、初始化LSTM神经网络;

S7、计算预测日负荷特征向量Vf;

S8、计算预测日负荷特征向量Vf与聚类结果C中的类中心的欧式距离:S9、计算预测日的负荷相似类别F;

S10、合并预测日相似类别负荷数据与原始电力负荷数据;

S11、初始化LSTM神经网络;

S12、将S10中得到的组合电力负荷数据作为LSTM神经网络的输入训练数据,输出预测日的电力负荷曲线。

2.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,所述的步骤S7计算预测日负荷特征向量Vf,进一步包括:将预测日前N天的负荷特征数据作为LSTM神经网络的输入训练数据,计算输出预测日的8点负荷特征vf1,vf2,...,vf8,组成预测日负荷特征向量Vf:其中Vf的各个分量定义如下:

vf1:全天电力负荷最大值;

vf2:全天电力负荷最小值;

vf3:全天电力负荷平均值;

vf4:06:15至12:00的电力负荷平均值;

vf5:12:15至14:00的电力负荷平均值;

vf6:14:15至19:00的电力负荷平均值;

vf7:19:15至23:45的电力负荷平均值;

vf8:00:00至06:00的电力负荷平均值。

3.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,所述的步骤S9计算预测日的负荷相似类别F,进一步包括:预测日的相似负荷类别F由与预测日负荷特征向量Vf的欧氏距离最小的DBSCAN聚类后的类中心ci所对应的类别决定,即:F={i|min(d(Vf,ci))}

其中d(Vf,ci)为Vf与ci的欧氏距离。

4.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,所述的步骤S10合并预测日相似类别负荷数据与原始电力负荷数据,进一步包括:将预测日的负荷相似类别的负荷数据,放在原始电力负荷数据之后,拼接在一起,合并为组合电力负荷数据,作为LSTM神经网络的输入训练数据。

5.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,所述的步骤S6初始化LSTM神经网络,进一步包括:将LSTM神经网络的所有参数进行随机初始化,随机区间为(0,1)。

6.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,所述的步骤S11初始化LSTM神经网络,进一步包括:将LSTM神经网络的所有参数进行随机初始化,随机区间为(0,1)。

7.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,在所述的步骤S1之前,进一步包括:获取原始电力负荷数据。

8.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,MinPts的取值为4。

9.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,Eps的取值为1.25。

10.根据权利要求1所述的电力负荷预测方法,其特征在于,LSTM神经网络的输入节点为12,时序步为12,隐藏层节点为16。