一種利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，包括以下步驟：進(jìn)行二維分形預(yù)測(cè)日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；以日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維分形預(yù)測(cè)；計(jì)算最終電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)數(shù)值。本發(fā)明提供的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，在原有利用分形理論預(yù)測(cè)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)基礎(chǔ)上擴(kuò)展了長(zhǎng)時(shí)間維度的分形插值數(shù)據(jù)集合的查找，由于新的數(shù)據(jù)集合充分考慮了天氣、氣候、經(jīng)濟(jì)、生活習(xí)慣等各項(xiàng)因素，將弱化日內(nèi)曲線(xiàn)的波動(dòng)性和不確定性，并由有學(xué)習(xí)機(jī)制的權(quán)重系數(shù)逐步優(yōu)化趨勢(shì)擬合結(jié)果，最終計(jì)算出來(lái)的電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確度將有很大提高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電網(wǎng)穩(wěn)定分析領(lǐng)域，具體涉及一種利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分形幾何是研究無(wú)限復(fù)雜但具有一定意義下的自相似圖形和結(jié)構(gòu)的幾何學(xué)。要利用分形幾何描述電網(wǎng)變化的趨勢(shì)，首先需要找到電網(wǎng)變化規(guī)律的自相似性。電網(wǎng)的變化趨勢(shì)大致有其自相似性，例如一年的春夏秋冬、一天的高峰、低谷、平峰等負(fù)荷及其發(fā)電的曲線(xiàn)都是有其內(nèi)在變化規(guī)律的。以較長(zhǎng)時(shí)間跨度的年為衡量單位時(shí)，過(guò)去幾十年的歷史數(shù)據(jù)中基本遵循未來(lái)電網(wǎng)增長(zhǎng)趨勢(shì)。以一年中天為時(shí)間衡量單位時(shí)，隨著季節(jié)的變化每天的用電負(fù)荷將隨著一定的規(guī)律進(jìn)行變化。在每天的變化中，電網(wǎng)用電、發(fā)電基本遵守高峰、低谷和平峰等變化規(guī)律進(jìn)行變化。
[0003]通常情況下無(wú)論是外推、分形插值都是以日內(nèi)斷面曲線(xiàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行新數(shù)據(jù)的擬合，即以日內(nèi)時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)軸、負(fù)荷或者發(fā)電出力數(shù)值為縱坐標(biāo)軸的二維擬合方法。本發(fā)明在二維分形插值擬合方法的基礎(chǔ)上，增加了新的計(jì)算維度。以一年或者幾年之內(nèi)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照時(shí)間順序、氣候變化特點(diǎn)、節(jié)假日等相似因素找出一組新的相似日，以每個(gè)相似日固定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)為采樣值、以24小時(shí)為采樣間隔進(jìn)行分形插值算法，計(jì)算其IFS吸引子，從而得出預(yù)測(cè)日某一時(shí)間點(diǎn)新維度上的預(yù)測(cè)值，根據(jù)權(quán)重系數(shù)計(jì)算最終趨勢(shì)預(yù)測(cè)數(shù)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，在原有利用分形理論預(yù)測(cè)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)基礎(chǔ)上擴(kuò)展了長(zhǎng)時(shí)間維度的分形插值數(shù)據(jù)集合的查找，由于新的數(shù)據(jù)集合充分考慮了天氣、氣候、經(jīng)濟(jì)、生活習(xí)慣等各項(xiàng)因素，將弱化日內(nèi)曲線(xiàn)的波動(dòng)性和不確定性，并由有學(xué)習(xí)機(jī)制的權(quán)重系數(shù)逐步優(yōu)化趨勢(shì)擬合結(jié)果，最終計(jì)算出來(lái)的電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確度將有很大提高。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供一種利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]步驟1:進(jìn)行二維分形預(yù)測(cè)日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0008]步驟2:以日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維分形預(yù)測(cè)；
[0009]步驟3:計(jì)算最終電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)數(shù)值。
[0010]所述步驟I中，對(duì)日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行二維分形預(yù)測(cè)，具體為采用時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)軸，負(fù)荷或者可調(diào)發(fā)電出力數(shù)值為縱坐標(biāo)軸的二維分形預(yù)測(cè)。
[0011]所述步驟I具體包括以下步驟:
[0012]步驟1-1:負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除或修補(bǔ)數(shù)據(jù)為零或尖刺的點(diǎn)；[0013]步驟1-2:獲取樣本，根據(jù)預(yù)測(cè)日與歷史日的天氣情況，采用相似日算法從歷史日中選取3?5天相同或相近的類(lèi)型日的負(fù)荷歷史記錄，作為預(yù)測(cè)日的相似日；
[0014]步驟1-3:從所選擇的相似日內(nèi)選擇相似性最大的一天作為基準(zhǔn)日；
[0015]步驟1-4:分析基準(zhǔn)日的負(fù)荷曲線(xiàn)特性，把曲線(xiàn)按發(fā)電用電特點(diǎn)分為四段，找出每段中的主要特征點(diǎn)共同組成基準(zhǔn)插值點(diǎn)集合，將此集合中元素的時(shí)間坐標(biāo)作為基準(zhǔn)X軸；
[0016]所述主要特征點(diǎn)包括峰谷點(diǎn)、極值點(diǎn)和拐點(diǎn)；
[0017]步驟1-5:建立基準(zhǔn)日負(fù)荷曲線(xiàn)的IFS ;對(duì)基準(zhǔn)日的負(fù)荷曲線(xiàn)采用步驟1-2的插值點(diǎn)集合，計(jì)算該基準(zhǔn)日的分段分形插值參數(shù)；
[0018]步驟1-6:建立其他相似日負(fù)荷曲線(xiàn)的IFS ;對(duì)其他的相似日也采用同樣時(shí)間的基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行分段分形插值參數(shù)的求??；
[0019]步驟1-7:對(duì)已求得的幾個(gè)相似日的分段分形插值參數(shù)進(jìn)行加權(quán)求均，得到統(tǒng)計(jì)意義上的IFS ;考慮超短期預(yù)測(cè)，其已經(jīng)發(fā)生的數(shù)據(jù)也可產(chǎn)生對(duì)于今天更具有意義的吸引子IFS，綜合考慮其權(quán)重系數(shù)以今天發(fā)生的為最大。
[0020]所述步驟1-5具體包括以下步驟:
[0021]步驟1-5-1:選定初始點(diǎn)集合及最大迭代次數(shù)Nmax ；
[0022]步驟1-5-2:順次取集合 X {x。，X1,...xk}內(nèi)的端點(diǎn) Xi, i = I, 2, 3......k_l ;對(duì)所
取的端點(diǎn)采用迭代函數(shù)系統(tǒng){Χιωρ ω2)...ωη}依次進(jìn)行迭代，每次產(chǎn)生的新點(diǎn)將取代端
點(diǎn) Xi, Nmax = Nmax-1 ；
[0023]步驟1-5-3:若Nniax = I，轉(zhuǎn)到步驟1_5_4 ;否則，轉(zhuǎn)到步驟1_5_2 ；
[0024]步驟1-5-4:順次取集合 X {x。，X1,...xj 內(nèi)的端點(diǎn) Xi, i = I, 2, 3......k-Ι,對(duì)所
取的點(diǎn)采用迭代函數(shù)系統(tǒng){X: ω1; ω2)...ωη}依次進(jìn)行迭代，每次產(chǎn)生的新點(diǎn)將取代點(diǎn)Xi，結(jié)束。
[0025]所述步驟2中，以日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即日內(nèi)某時(shí)刻斷面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行三維分形預(yù)測(cè)；具體為在二維分形預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，以歷年一系列與預(yù)測(cè)日相關(guān)的相似日歷史斷面中指定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)趨勢(shì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成準(zhǔn)確反映天氣、氣候、經(jīng)濟(jì)、生活習(xí)慣等不確定因素的數(shù)據(jù)。
[0026]所述步驟2具體包括以下步驟:
[0027]步驟2-1:以某年或者幾年之內(nèi)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照時(shí)間順序、氣候變化特點(diǎn)、節(jié)假日等相似因素找出一組新的相似日，相似日的數(shù)目需要足夠多以進(jìn)行某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分形插值計(jì)算；
[0028]步驟2-2:以每個(gè)相似日固定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)為采樣值按照時(shí)間順序形成新的吸引子計(jì)算初值集合，以24小時(shí)為采樣間隔進(jìn)行分形插值算法，計(jì)算其IFS吸引子；
[0029]步驟2-3:通過(guò)IFS和由步驟2-1、步驟2-2得出的計(jì)算初值集合，按照步驟I的執(zhí)行順序?qū)厔?shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)權(quán)重系數(shù)計(jì)算最終趨勢(shì)預(yù)測(cè)數(shù)值。
[0030]所述步驟3中，根據(jù)某地區(qū)常年各季度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)自適應(yīng)算法總結(jié)適合此電力系統(tǒng)的日內(nèi)分形預(yù)測(cè)計(jì)算的權(quán)重系數(shù)和歷年數(shù)據(jù)分形預(yù)測(cè)計(jì)算的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算最終電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)數(shù)值。
[0031]采用可調(diào)權(quán)重的方法進(jìn)行電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)中負(fù)荷或者可調(diào)發(fā)電出力數(shù)值的預(yù)測(cè)，基于歷史的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，及時(shí)調(diào)整現(xiàn)有的兩種電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)方法的權(quán)重，從而找出比較適應(yīng)某個(gè)區(qū)域的預(yù)測(cè)權(quán)重參數(shù)，進(jìn)而自動(dòng)提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0033]本發(fā)明在原有利用分形理論預(yù)測(cè)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)基礎(chǔ)上擴(kuò)展了長(zhǎng)時(shí)間維度的分形插值數(shù)據(jù)集合的查找，由于新的數(shù)據(jù)集合充分考慮了天氣、氣候、經(jīng)濟(jì)、生活習(xí)慣等各項(xiàng)因素，將弱化日內(nèi)曲線(xiàn)的波動(dòng)性和不確定性，并由有學(xué)習(xí)機(jī)制的權(quán)重系數(shù)逐步優(yōu)化趨勢(shì)擬合結(jié)果，最終計(jì)算出來(lái)的電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確度將有很大提高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中分段分形插值曲線(xiàn)IFS擬合流程圖；
[0035]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)潮流預(yù)測(cè)三維分段分形插值示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0037]負(fù)荷預(yù)測(cè)是根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行特性、增容決策、自然條件與社會(huì)影響等諸多因素，在滿(mǎn)足一定精度要求的條件下，確定未來(lái)某特定時(shí)刻的負(fù)荷數(shù)據(jù)，其中負(fù)荷是指電力需求量(功率)或用電量；負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是能量管理系統(tǒng)(EMS)的一個(gè)重要模塊。
[0038]實(shí)時(shí)計(jì)劃校核包括日內(nèi)及實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃、檢修計(jì)劃、并網(wǎng)發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)行及輔助服務(wù)管理等四個(gè)功能模塊。實(shí)現(xiàn)了多時(shí)序發(fā)電計(jì)劃(日前、日內(nèi)和實(shí)時(shí))的閉環(huán)管理，有效提升了計(jì)劃編制的協(xié)調(diào)化、流程化、規(guī)范化和精細(xì)化。
[0039]數(shù)據(jù)整合是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的在線(xiàn)整合程序，是整個(gè)數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)的核心部分，也是數(shù)據(jù)維護(hù)的主要作業(yè)工具，其按一定規(guī)則將幾套電網(wǎng)數(shù)據(jù)(一般分別為在線(xiàn)、離線(xiàn)數(shù)據(jù))整合成一套數(shù)據(jù)供后續(xù)計(jì)算使用，通過(guò)引導(dǎo)的方式完成數(shù)據(jù)整合工作并生成后臺(tái)配置文件。
[0040]分形插值算法是一種構(gòu)造分形曲線(xiàn)的方法，是由M.F.Barnsley在迭代函數(shù)系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出來(lái)的。原理是對(duì)一組給定的插值點(diǎn)構(gòu)造相應(yīng)的迭代函數(shù)系統(tǒng)(IteratedFunct1n System,以下簡(jiǎn)稱(chēng)IFS),使IFS的吸引子為通過(guò)這組插值點(diǎn)的函數(shù)圖。分形幾何實(shí)際上是大自然幾何，分形插值函數(shù)則利用大自然中呈現(xiàn)出來(lái)的許多現(xiàn)象具有精細(xì)的自相似結(jié)構(gòu)這個(gè)特性來(lái)擬合波動(dòng)性很強(qiáng)的曲線(xiàn)，現(xiàn)已證明這是一個(gè)十分有效的工具。分形插值函數(shù)與初等函數(shù)一樣也具有其本身的幾何特征，它也能用“公式”來(lái)表示，能快速地被計(jì)算出來(lái)。它們之間的主要差別是分形插值函數(shù)的分形特征，如它有非整的維數(shù)，并且是針對(duì)集合而非針對(duì)點(diǎn)的。
[0041]外推指的是兩個(gè)或多個(gè)變量在一定范圍內(nèi)生效的函數(shù)關(guān)系延伸到生效范圍之外，或用來(lái)計(jì)算生效范圍之外的函數(shù)值，在電力系統(tǒng)中，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)演變?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)具有一定連續(xù)性的原則，而把當(dāng)前的趨勢(shì)外延到以后一段時(shí)間的方法。
[0042]考慮歷史負(fù)荷和預(yù)測(cè)負(fù)荷之間的氣溫、降水、風(fēng)力等各種因素和以時(shí)間序列“計(jì)算距離”為基礎(chǔ)的相似度進(jìn)行比較，找出與預(yù)測(cè)日最為接近的一些歷史日期，則這些歷史日期為預(yù)測(cè)日的相似日，歷史日數(shù)據(jù)作為相似日數(shù)據(jù)。
[0043]本發(fā)明提出的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其中X軸和Y軸為時(shí)間維度，X軸是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)日內(nèi)分段分形插值預(yù)測(cè)方法的日內(nèi)時(shí)間；z軸為年內(nèi)根據(jù)氣候變化以天為單位的時(shí)間軸，Y軸為根據(jù)第三維分形算法計(jì)算出來(lái)的電網(wǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0044]以X軸為時(shí)間維度的，在整體二維分形插值的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了分段的線(xiàn)性分形插值。整體線(xiàn)性分形插值法對(duì)于具有無(wú)窮層次的自仿射迭代結(jié)構(gòu)的曲線(xiàn)的擬合具有很好的效果，但是對(duì)于電網(wǎng)趨勢(shì)負(fù)荷和出力曲線(xiàn)來(lái)說(shuō)，并不具有完全的自仿射結(jié)構(gòu)，這時(shí)如果采用整體線(xiàn)性分形插值來(lái)擬合曲線(xiàn)必將產(chǎn)生較大的誤差。同時(shí)如果電網(wǎng)趨勢(shì)負(fù)荷和出力曲線(xiàn)的某一小段出現(xiàn)了誤差，采取整體分形插值的方法迭代壓縮后將會(huì)把這一小區(qū)間的誤差映射到生成后的插值曲線(xiàn)的每一段上，這無(wú)形中增加了數(shù)據(jù)擬合的誤差。為了減小這一誤差，本文采取分段分形插值的方法對(duì)預(yù)測(cè)日的電網(wǎng)趨勢(shì)負(fù)荷和出力曲線(xiàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)并擬合。
[0045]IFS的隨機(jī)性迭代算法在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中生成的復(fù)雜的分形圖形中應(yīng)用較多，可以選取任意點(diǎn)啟動(dòng)迭代，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單有效。但是也存在一些不足:由于引進(jìn)了概率，所以不論概率如何選取，在迭代的過(guò)程中所生成的點(diǎn)落在各個(gè)區(qū)域的幾率不盡相同，必然造成大量點(diǎn)的重復(fù)計(jì)算；而且在平時(shí)的計(jì)算中都只是有限次的迭代，并不能保證一定能夠生成吸引子中的所有點(diǎn)。因此本算法不采用該方法，而采用如下的確定性算法。
[0046]IFS的確定性算法采用的初始集就是分形插值中的初始插值點(diǎn)集合。在本專(zhuān)利方法中，如果是當(dāng)天開(kāi)始時(shí)間將以前一天的結(jié)束時(shí)間段作為初始值，相似日相同時(shí)段吸引子IFS參數(shù)作為迭代計(jì)算參數(shù)。在迭代過(guò)程中，下一次迭代計(jì)算的初始集就是前一次迭代結(jié)果的集合。
[0047]本發(fā)明提供的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法具體包括以下步驟:
[0048]步驟1:進(jìn)行二維分形預(yù)測(cè)日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0049]對(duì)日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行二維分形預(yù)測(cè)，具體為采用時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)軸，負(fù)荷或者可調(diào)發(fā)電出力數(shù)值為縱坐標(biāo)軸的二維分形預(yù)測(cè)。
[0050]分段線(xiàn)性分形插值是整體線(xiàn)性分形插值的一般推廣，一個(gè)隨機(jī)曲線(xiàn)的分段分形插值的基本思想是:把原曲線(xiàn)分成幾段，可以沿X軸坐標(biāo)方向等分或者不等分，也可以幾個(gè)連續(xù)插值點(diǎn)為一組把曲線(xiàn)分段，然后對(duì)每段曲線(xiàn)按照整體分形插值的方法做曲線(xiàn)擬合，得到分段分形插值曲線(xiàn)。
[0051]分段分形插值的效果相比整體分形插值具有一定的優(yōu)勢(shì)。步驟I具體包括以下步驟:
[0052]步驟1-1:負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除或修補(bǔ)數(shù)據(jù)為零或尖刺的點(diǎn)；
[0053]步驟1-2:獲取樣本，根據(jù)預(yù)測(cè)日與歷史日的天氣情況，采用相似日算法從歷史日中選取3?5天相同或相近的類(lèi)型日的負(fù)荷歷史記錄，作為預(yù)測(cè)日的相似日；
[0054]步驟1-3:從所選擇的相似日內(nèi)選擇相似性最大的一天作為基準(zhǔn)日；
[0055]步驟1-4:分析基準(zhǔn)日的負(fù)荷曲線(xiàn)特性，把曲線(xiàn)按發(fā)電用電特點(diǎn)分為四段，找出每段中的主要特征點(diǎn)共同組成基準(zhǔn)插值點(diǎn)集合，將此集合中元素的時(shí)間坐標(biāo)作為基準(zhǔn)X軸；
[0056]所述主要特征點(diǎn)包括峰谷點(diǎn)、極值點(diǎn)和拐點(diǎn)；
[0057]步驟1-5:建立基準(zhǔn)日負(fù)荷曲線(xiàn)的IFS ;對(duì)基準(zhǔn)日的負(fù)荷曲線(xiàn)采用步驟1-2的插值點(diǎn)集合，計(jì)算該基準(zhǔn)日的分段分形插值參數(shù)；
[0058]步驟1-5具體包括以下步驟:[0059]步驟1-5-1:選定初始點(diǎn)集合及最大迭代次數(shù)Nmax ；
[0060]步驟1-5-2:順次取集合 X {x。，X1,...xk}內(nèi)的端點(diǎn) Xi, i = I, 2, 3......k_l ;對(duì)所
取的端點(diǎn)采用迭代函數(shù)系統(tǒng){Χιωρ ω2)...ωη}依次進(jìn)行迭代，每次產(chǎn)生的新點(diǎn)將取代端
點(diǎn) Xi, Nmax = Nmax-1 ；
[0061]步驟1-5-3:若Nniax = I，轉(zhuǎn)到步驟1-5-4 ;否則，轉(zhuǎn)到步驟1_5_2 ；
[0062]步驟1-5-4:順次取集合 X {x。，X1,...xj 內(nèi)的端點(diǎn) Xi, i = I, 2, 3......k-Ι,對(duì)所
取的點(diǎn)采用迭代函數(shù)系統(tǒng){X: ω1; ω2)...ωη}依次進(jìn)行迭代，每次產(chǎn)生的新點(diǎn)將取代點(diǎn)Xi，結(jié)束。
[0063]步驟1-6:建立其他相似日負(fù)荷曲線(xiàn)的IFS ;對(duì)其他的相似日也采用同樣時(shí)間的基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行分段分形插值參數(shù)的求??；
[0064]步驟1-7:對(duì)已求得的幾個(gè)相似日的分段分形插值參數(shù)進(jìn)行加權(quán)求均，得到統(tǒng)計(jì)意義上的IFS ;考慮超短期預(yù)測(cè)，其已經(jīng)發(fā)生的數(shù)據(jù)也可產(chǎn)生對(duì)于今天更具有意義的吸引子IFS，綜合考慮其權(quán)重系數(shù)以今天發(fā)生的為最大。
[0065]由于所設(shè)計(jì)的趨勢(shì)分析的模型是分時(shí)段分形插值模型，得到的是分段的IFS參數(shù)。在趨勢(shì)分析曲線(xiàn)繪制的過(guò)程中，我們采用上一步得到的IFS參數(shù)進(jìn)行插值迭代，同樣也是分段進(jìn)行的。故每一段的大區(qū)間即是按照電力系統(tǒng)負(fù)荷特性進(jìn)行分段的分段區(qū)間，左端點(diǎn)為分段區(qū)間的左端點(diǎn)，右端點(diǎn)為分段區(qū)間的右端點(diǎn)。第一區(qū)間迭代完后，再進(jìn)行第二區(qū)間的迭代，第二區(qū)間的初始點(diǎn)為第一區(qū)間的最末點(diǎn)，以此類(lèi)推。圖1為點(diǎn)X的迭代繪制流程圖，其中N為分段的段數(shù)，Nmax為插值迭代次數(shù)，Nnm(X)為集合χ的端點(diǎn)數(shù)。
[0066]步驟2:以日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維分形預(yù)測(cè)；
[0067]以日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即日內(nèi)某時(shí)刻斷面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行三維分形預(yù)測(cè)；具體為在二維分形預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，以歷年一系列與預(yù)測(cè)日相關(guān)的相似日歷史斷面中指定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)趨勢(shì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成準(zhǔn)確反映天氣、氣候、經(jīng)濟(jì)、生活習(xí)慣等不確定因素的數(shù)據(jù)。
[0068]步驟2具體包括以下步驟:
[0069]步驟2-1:以某年或者幾年之內(nèi)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照時(shí)間順序、氣候變化特點(diǎn)、節(jié)假日等相似因素找出一組新的相似日，相似日的數(shù)目需要足夠多以進(jìn)行某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分形插值計(jì)算；
[0070]步驟2-2:以每個(gè)相似日固定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)為采樣值按照時(shí)間順序形成新的吸引子計(jì)算初值集合，以24小時(shí)為采樣間隔進(jìn)行分形插值算法，計(jì)算其IFS吸引子；
[0071]步驟2-3:通過(guò)IFS和由步驟2-1、步驟2-2得出的計(jì)算初值集合，按照步驟I的執(zhí)行順序?qū)厔?shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)權(quán)重系數(shù)計(jì)算最終趨勢(shì)預(yù)測(cè)數(shù)值。
[0072]步驟3:計(jì)算最終電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)數(shù)值；
[0073]根據(jù)某地區(qū)常年各季度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)自適應(yīng)算法總結(jié)適合此電力系統(tǒng)的日內(nèi)分形預(yù)測(cè)計(jì)算的權(quán)重系數(shù)和歷年數(shù)據(jù)分形預(yù)測(cè)計(jì)算的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算最終電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)數(shù)值。
[0074]由于在不同時(shí)間維度上進(jìn)行了相應(yīng)的分形插值擬合計(jì)算，以日內(nèi)斷面時(shí)間點(diǎn)為橫軸擬合的趨勢(shì)值和以長(zhǎng)時(shí)間序列中相似日時(shí)間跨度為橫軸擬合的趨勢(shì)值不會(huì)完全一致，會(huì)產(chǎn)生一些微小誤差，需要進(jìn)一步確定最終趨勢(shì)數(shù)據(jù)。采用可調(diào)權(quán)重的方法進(jìn)行電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)中負(fù)荷或者可調(diào)發(fā)電出力數(shù)值的預(yù)測(cè)，基于歷史的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，及時(shí)調(diào)整現(xiàn)有的兩種電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)方法的權(quán)重，從而找出比較適應(yīng)某個(gè)區(qū)域的預(yù)測(cè)權(quán)重參數(shù)，進(jìn)而自動(dòng)提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。
[0075]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 步驟1:進(jìn)行二維分形預(yù)測(cè)日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)； 步驟2:以日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維分形預(yù)測(cè)； 步驟3:計(jì)算最終電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟I中，對(duì)日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行二維分形預(yù)測(cè)，具體為采用時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)軸，負(fù)荷或者可調(diào)發(fā)電出力數(shù)值為縱坐標(biāo)軸的二維分形預(yù)測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟I具體包括以下步驟: 步驟1-1:負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除或修補(bǔ)數(shù)據(jù)為零或尖刺的點(diǎn)； 步驟1-2:獲取樣本，根據(jù)預(yù)測(cè)日與歷史日的天氣情況，采用相似日算法從歷史日中選取3~5天相同或相近的類(lèi)型日的負(fù)荷歷史記錄，作為預(yù)測(cè)日的相似日； 步驟1-3:從所選擇的相似日內(nèi)選擇相似性最大的一天作為基準(zhǔn)日； 步驟1-4:分析基準(zhǔn)日的負(fù)荷曲線(xiàn)特性，把曲線(xiàn)按發(fā)電用電特點(diǎn)分為四段，找出每段中的主要特征點(diǎn)共同組成基準(zhǔn)插值點(diǎn)集合，將此集合中元素的時(shí)間坐標(biāo)作為基準(zhǔn)X軸；所述主要特征點(diǎn)包括峰 谷點(diǎn)、極值點(diǎn)和拐點(diǎn)； 步驟1-5:建立基準(zhǔn)日負(fù)荷曲線(xiàn)的IFS ;對(duì)基準(zhǔn)日的負(fù)荷曲線(xiàn)采用步驟1-2的插值點(diǎn)集合，計(jì)算該基準(zhǔn)日的分段分形插值參數(shù)； 步驟1-6:建立其他相似日負(fù)荷曲線(xiàn)的IFS ;對(duì)其他的相似日也采用同樣時(shí)間的基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行分段分形插值參數(shù)的求??； 步驟1-7:對(duì)已求得的幾個(gè)相似日的分段分形插值參數(shù)進(jìn)行加權(quán)求均，得到統(tǒng)計(jì)意義上的IFS ;考慮超短期預(yù)測(cè)，其已經(jīng)發(fā)生的數(shù)據(jù)也可產(chǎn)生對(duì)于今天更具有意義的吸引子IFS，綜合考慮其權(quán)重系數(shù)以今天發(fā)生的為最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟1-5具體包括以下步驟: 步驟1-5-1:選定初始點(diǎn)集合及最大迭代次數(shù)Nmax ； 步驟1-5-2:順次取集合x(chóng){xQ, X1,...xk}內(nèi)的端點(diǎn)Xi, i = I, 2, 3......k_l ;對(duì)所取的端點(diǎn)采用迭代函數(shù)系統(tǒng){X: ω1; ω2，...ωη}依次進(jìn)行迭代，每次產(chǎn)生的新點(diǎn)將取代端點(diǎn)Xi，Nmax = Nmax-1.步驟1-5-3:若Nniax = I，轉(zhuǎn)到步驟1-5-4 ;否則，轉(zhuǎn)到步驟1-5-2 ； 步驟1-5-4:順次取集合x(chóng){xd，X1,...xk}內(nèi)的端點(diǎn)Xi, i = 1，2，3......k_l,對(duì)所取的點(diǎn)采用迭代函數(shù)系統(tǒng){X: ω1; ω2)...ωη}依次進(jìn)行迭代，每次產(chǎn)生的新點(diǎn)將取代點(diǎn)Xi,結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟2中，以日內(nèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即日內(nèi)某時(shí)刻斷面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行三維分形預(yù)測(cè)；具體為在二維分形預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，以歷年一系列與預(yù)測(cè)日相關(guān)的相似日歷史斷面中指定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)趨勢(shì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成準(zhǔn)確反映天氣、氣候、經(jīng)濟(jì)、生活習(xí)慣等不確定因素的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟2具體包括以下步驟: 步驟2-1:以某年或者幾年之內(nèi)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照時(shí)間順序、氣候變化特點(diǎn)、節(jié)假日等相似因素找出一組新的相似日，相似日的數(shù)目需要足夠多以進(jìn)行某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分形插值計(jì)算； 步驟2-2:以每個(gè)相似日固定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)為采樣值按照時(shí)間順序形成新的吸引子計(jì)算初值集合，以24小時(shí)為采樣間隔進(jìn)行分形插值算法，計(jì)算其IFS吸引子； 步驟2-3:通過(guò)IFS和由步驟2-1、步驟2-2得出的計(jì)算初值集合，按照步驟I的執(zhí)行順序?qū)厔?shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)權(quán)重系數(shù)計(jì)算最終趨勢(shì)預(yù)測(cè)數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:所述步驟3中，根據(jù)某地區(qū)常年各季度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)自適應(yīng)算法總結(jié)適合此電力系統(tǒng)的日內(nèi)分形預(yù)測(cè)計(jì)算的權(quán)重系數(shù)和歷年數(shù)據(jù)分形預(yù)測(cè)計(jì)算的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算最終電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)測(cè)數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用分形算法對(duì)電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其特征在于:采用可調(diào)權(quán)重的方法進(jìn)行電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)中負(fù)荷或者可調(diào)發(fā)電出力數(shù)值的預(yù)測(cè)，基于歷史的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，及時(shí)調(diào)整現(xiàn)有的兩種電網(wǎng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)方法的權(quán)重，從而找出比較適應(yīng)某個(gè)區(qū)域 的預(yù)測(cè)權(quán)重參數(shù)，進(jìn)而自動(dòng)提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK104036356SQ201410260697
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】解梅, 嚴(yán)劍峰, 李柏青, 才洪全, 丁平, 徐洪濤, 呂穎, 胡建勇, 劉天賦, 奚江惠 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 江蘇省電力公司, 國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司華中分部