[發明專利]一種利用分形算法對電網未來運行狀態進行預測的方法

有效

• 申請號: 201410260697.6
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104036356B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 解梅;嚴劍峰;李柏青;才洪全;丁平;徐洪濤;呂穎;胡建勇;劉天賦;奚江惠
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;江蘇省電力公司;國網黑龍江省電力有限公司;國家電網公司華中分部
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電網穩定分析領域，具體涉及一種利用分形算法對電網未來運行狀態進行預測的方法。

背景技術

分形幾何是研究無限復雜但具有一定意義下的自相似圖形和結構的幾何學。要利用分形幾何描述電網變化的趨勢，首先需要找到電網變化規律的自相似性。電網的變化趨勢大致有其自相似性，例如一年的春夏秋冬、一天的高峰、低谷、平峰等負荷及其發電的曲線都是有其內在變化規律的。以較長時間跨度的年為衡量單位時，過去幾十年的歷史數據中基本遵循未來電網增長趨勢。以一年中天為時間衡量單位時，隨著季節的變化每天的用電負荷將隨著一定的規律進行變化。在每天的變化中，電網用電、發電基本遵守高峰、低谷和平峰等變化規律進行變化。

通常情況下無論是外推、分形插值都是以日內斷面曲線數據為基礎進行新數據的擬合，即以日內時間點為橫坐標軸、負荷或者發電出力數值為縱坐標軸的二維擬合方法。本發明在二維分形插值擬合方法的基礎上，增加了新的計算維度。以一年或者幾年之內數據為基礎，按照時間順序、氣候變化特點、節假日等相似因素找出一組新的相似日，以每個相似日固定時間點的數據為采樣值、以24小時為采樣間隔進行分形插值算法，計算其IFS吸引子，從而得出預測日某一時間點新維度上的預測值，根據權重系數計算最終趨勢預測數值。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種利用分形算法對電網未來運行狀態進行預測的方法，在原有利用分形理論預測電網未來運行狀態基礎上擴展了長時間維度的分形插值數據集合的查找，由于新的數據集合充分考慮了天氣、氣候、經濟、生活習慣等各項因素，將弱化日內曲線的波動性和不確定性，并由有學習機制的權重系數逐步優化趨勢擬合結果，最終計算出來的電網未來運行狀態準確度將有很大提高。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種利用分形算法對電網未來運行狀態進行預測的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：進行二維分形預測日內預測數據；

步驟2：以日內預測數據為基礎數據進行三維分形預測；

步驟3：計算最終電網未來運行狀態的預測數值。

所述步驟1中，對日內預測數據進行二維分形預測，具體為采用時間點為橫坐標軸，負荷或者可調發電出力數值為縱坐標軸的二維分形預測。

所述步驟1具體包括以下步驟：

步驟1-1：負荷數據預處理，剔除或修補數據為零或尖刺的點；

步驟1-2：獲取樣本，根據預測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天相同或相近的類型日的負荷歷史記錄，作為預測日的相似日；

步驟1-3：從所選擇的相似日內選擇相似性最大的一天作為基準日；

步驟1-4：分析基準日的負荷曲線特性，把曲線按發電用電特點分為四段，找出每段中的主要特征點共同組成基準插值點集合，將此集合中元素的時間坐標作為基準X軸；

所述主要特征點包括峰谷點、極值點和拐點；

步驟1-5：建立基準日負荷曲線的IFS；對基準日的負荷曲線采用步驟1-2的插值點集合，計算該基準日的分段分形插值參數；

步驟1-6：建立其他相似日負荷曲線的IFS；對其他的相似日也采用同樣時間的基準點，進行分段分形插值參數的求取；

步驟1-7：對已求得的幾個相似日的分段分形插值參數進行加權求均，得到統計意義上的IFS；考慮超短期預測，其已經發生的數據也可產生對于今天更具有意義的吸引子IFS，綜合考慮其權重系數以今天發生的為最大。

所述步驟1-5具體包括以下步驟：

步驟1-5-1：選定初始點集合及最大迭代次數N^max；

步驟1-5-2：順次取集合x{x₀,x₁,...x_k}內的端點x_i，i＝1,2,3......k-1；對所取的端點采用迭代函數系統{X:ω₁,ω₂,...ω_n}依次進行迭代，每次產生的新點將取代端點x_i，N^max＝N^max-1；

步驟1-5-3：若N^max＝1，轉到步驟1-5-4；否則，轉到步驟1-5-2；