一種實時在線的用戶電量數(shù)據(jù)修正方法

1、一種實時在線的用戶電量數(shù)據(jù)修正方法一種實時在線的用戶電量數(shù)據(jù)修正方法王華佑1，孫云蓮1，謝文旺1，徐冰涵1，王慶斌2，張眾發(fā)2（1.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢430072；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司云浮供電局，云浮527300）摘要：為提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫儲存的用戶日電量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量，提出一種實時在線的用戶電量數(shù)據(jù)修正方法。該方法結(jié)合改進(jìn)外推法和基于最小二乘法的二次修正，實時在線修正電量數(shù)據(jù)并儲存到數(shù)據(jù)庫。首先，通過提取當(dāng)前日期的相似日電

2、量數(shù)據(jù)計得電量數(shù)據(jù)的縱向變化和對應(yīng)的權(quán)重因子；然后結(jié)合當(dāng)前電量數(shù)據(jù)的橫向變化，進(jìn)行電量數(shù)據(jù)的修正；同時采集到正確數(shù)據(jù)時利用最小二乘法對符合二次修正原則的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次修正；最后將電量數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的標(biāo)識位儲存于數(shù)據(jù)庫。文中采用武漢某地區(qū)居民用戶的日電量數(shù)據(jù)檢驗方法的有效性，結(jié)果表明該方法在一定程度上提高了電量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。關(guān)鍵詞：電量數(shù)據(jù)修正；改進(jìn)外推法；二次修正；實時在線中圖分類號：TM764.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AArealtimeonline

3、methodfmodificationofconsumerpowerdataWangHuayou1SunYunlian1XieWenwang1XuBinghan1WangQingbin2ZhangZhongfa2(1.SchoolofElectricalEngineeringWuhanUniversityWuhan430072China.2.YunfuPowerSupplyCompanyGuangdongPowerGridCpation

4、Yunfu527300GuangdongChina)Abstract:InderTotoimprovetheaccuracyqualityofconsumerdailypowerdatainsystemdatabasearealtimeonlinemethodfmodificationofconsumerpowerdataisproposedinthispaper.Themethodcombinestheimprovedextrapol

5、ationsecondarymodificationbasedontheleastsquaremethodtoquicklymodifythepowerdataonlinesteitinthedatabase.Firstlythemethodobtainsthelongitudinalchangesthecrespondingweightingfactbyextractingthesimilardailyelectricitydatao

6、fthecurrentdatethencombinedwiththelateralchangesofthecurrentpowerdatatomodifythepowerdata.Finallytheleastsquaremethodisusedfthesecondarymodificationofthepowerdatawhichconfmstotheprincipleofthesecondarymodification.Thedai

7、lypowerdataofaconsumerinWuhanisadoptedtovalidatetheeffectivenessofthemethodtheresultsshowthatthequalityofpowerdataisimprovedtoacertainextent.Keywds：modificationofconsumerpowerdataimprovedextrapolationsecondarymodificatio

8、nrealtimeonline.0引言低壓配電網(wǎng)覆蓋范圍廣，是用電信息采集系統(tǒng)最方便經(jīng)濟(jì)的信道。但由于低壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電網(wǎng)污染嚴(yán)重等，造成載波信號衰減嚴(yán)重、信噪比下降大的局面[1]，因此集中器請求智能電表數(shù)據(jù)時會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)錯誤等情況。因此，需要對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行修正來提高數(shù)據(jù)的可靠性和實用性。本文針對的采集數(shù)據(jù)是實時測量數(shù)據(jù)中的正向有功電能量，即電量數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)也是用戶重點關(guān)注的數(shù)據(jù)。目前電能數(shù)據(jù)的研究主要集中在負(fù)荷預(yù)測及其

9、樣本處理，電量數(shù)據(jù)的修正和負(fù)荷預(yù)測及其樣本處理有相似之處。目前負(fù)荷預(yù)測常用方法有時間序列法、外推法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)SVM等[26]。文獻(xiàn)[2]研究了基于時間序列法的預(yù)測模型，該模型簡易、運算時間短，對變化較平穩(wěn)的負(fù)荷預(yù)測效果較好，但突變點的預(yù)測精度低。文獻(xiàn)[3]通過指數(shù)平滑法實現(xiàn)外推算法，模型計算速度快、實用性高，但在節(jié)假日和天氣變化幅度大的時刻預(yù)測精度不足。文獻(xiàn)[4]將粒子群算法應(yīng)用于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，同時改時間電量Kwhctbta

10、t0aWcWbW圖1電量數(shù)據(jù)修正錯誤Fig.1Wrongmodificationfpowerdata本文的二次修正通過改進(jìn)外推法修正時刻后續(xù)時刻的實際電量數(shù)據(jù)與修正電量數(shù)據(jù)比較，確定是否需要二次修正后進(jìn)行二次修正。每采集到正確數(shù)據(jù)都進(jìn)行二次修正原則的判斷，符合則進(jìn)行二次修正。二次修正原則為：(6)max()irWW?式中，是改進(jìn)外推法修正的當(dāng)日電量數(shù)據(jù)?序列，是最后采集到的正確數(shù)據(jù)。2.2最小二乘法修正最小二乘法是一種常用于曲線擬合的數(shù)

11、學(xué)優(yōu)化技術(shù)，通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。本文二次修正采用最小二乘法對電量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，將二次修正值替代改進(jìn)外推法的錯誤修正值，保證二次修正的實時性和可靠性。當(dāng)主站采集到正確數(shù)據(jù)時，得到電量數(shù)據(jù)序列，則時間序號序列為=12，表示當(dāng)日數(shù)據(jù)的序號。那么，存=12i在電量數(shù)據(jù)序列和對應(yīng)時間=?1?序列，表示前一個采集到的=?1?1正確數(shù)據(jù)，表示改進(jìn)外推法的修正值，滿足修?正原則時，。通過最小二乘法線性擬合得，n該段序列的電

12、量數(shù)據(jù)二次修正值為：(7)=nnWabt?(8)21()()riiirLabWabt??????式中擬合參數(shù)a、b可通過最小二乘法求解。令式(7)取得最小值，即：(9)112()02()0riiirriiiirLWabtaLWabttb???????????????????????????最終得到擬合參數(shù)如下：(10)11111221111222()2rriiirirrrriiiiiririrrriiiriraWbtWtWtbtt???

13、????????????????????????????????3修正過程3.1特殊點處理日電量數(shù)據(jù)存在特殊點，特殊點無法直接應(yīng)用改進(jìn)外推法修正或進(jìn)行二次修正。日電量數(shù)據(jù)序列的第一個數(shù)據(jù)點無法應(yīng)用改進(jìn)外推法和進(jìn)行二次修正，第二個數(shù)據(jù)點無法得到改進(jìn)外推法的橫向變化值，最后的數(shù)據(jù)點是錯誤數(shù)據(jù)則最后的正確數(shù)1W?據(jù)點后的錯誤數(shù)據(jù)點無法進(jìn)行二次修正。因此特殊點需要進(jìn)行處理后才可進(jìn)行電量數(shù)據(jù)的修正。日電量數(shù)據(jù)的特點之一是從當(dāng)日零點至當(dāng)日的二十四點

14、持續(xù)增大，且數(shù)值從零開始到當(dāng)日最大值。據(jù)此，日電量數(shù)據(jù)序列的第一個數(shù)據(jù)點處理方法為：該數(shù)據(jù)點默認(rèn)為0。第二個數(shù)據(jù)點的采集時kWh?刻處于當(dāng)日凌晨時段，該數(shù)據(jù)點無法得到數(shù)據(jù)的橫向變化且用戶在凌晨時段用電行為基本相似，?1因此第二個數(shù)據(jù)點在應(yīng)用改進(jìn)外推法修正時僅考慮電量數(shù)據(jù)的縱向變化，即式(3)中權(quán)重因子?2。錯誤數(shù)據(jù)點進(jìn)行二次修正的前提是采集到=0正確數(shù)據(jù)。若當(dāng)日最后的電量數(shù)據(jù)是錯誤數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)與前一個正確數(shù)據(jù)之間的錯誤數(shù)據(jù)無法進(jìn)行二次

15、修正。本文利用智能電表的日凍結(jié)功能實現(xiàn)最后數(shù)據(jù)點的修正。智能電表具有電量日凍結(jié)的功能，每日凌晨零點進(jìn)行電量凍結(jié)并上傳至集中器。因此，每日凌晨可得前一日的日總電量為：(11)max1iididWWW???式中，表示第i日的總電量，表1d示第i1日的凍結(jié)量，表示第i日的凍結(jié)量。d當(dāng)日最后采集的電量數(shù)據(jù)即當(dāng)日總電量，則最后時刻采集到的錯誤數(shù)據(jù)的修正值為日總電量，從而上述情況的錯誤數(shù)據(jù)可進(jìn)行二次修正。3.2修正流程圖本文的修正方法建立于以15m

16、in為采集間隔的用電信息采集試點系統(tǒng)，針對電量數(shù)據(jù)。利用該修正方法對采集到的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行實時在線修正并儲存于數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用于儲存電量數(shù)據(jù)的表有一字段作為電量數(shù)據(jù)的標(biāo)識位：標(biāo)識位“0”對應(yīng)經(jīng)過改進(jìn)外推法修正的電量數(shù)據(jù)或未經(jīng)任何處理的電量數(shù)據(jù)，標(biāo)識位“1”對應(yīng)正確的電量數(shù)據(jù)，標(biāo)識位“2”對應(yīng)進(jìn)行二次修正后的電量數(shù)據(jù)，通過設(shè)定標(biāo)識位方便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。修正方法流程如圖2和圖3所示，分為當(dāng)日和前一日的電量數(shù)據(jù)處理兩部分。修正流程結(jié)合改進(jìn)外