[發(fā)明專利]一種基于孤立森林算法的電力調(diào)度流數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711016716.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN107657288B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧文元;高欣;郭子明;賈慶軒;李新鵬;馬龍;穆永錚;李軍良;徐建航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司;北京郵電大學(xué);北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06F16/215;G06Q50/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于孤立森林算法的電力調(diào)度流數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法，包括：通過系統(tǒng)抽樣方法對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行抽樣，構(gòu)建子森林，并將其組成基森林異常檢測(cè)器；通過基森林異常檢測(cè)器判斷進(jìn)入滑動(dòng)窗口數(shù)據(jù)的異常情況；對(duì)進(jìn)入滑動(dòng)窗口的數(shù)據(jù)進(jìn)行伯努利抽樣，判定其是否存入緩存區(qū)，當(dāng)滑動(dòng)窗口數(shù)據(jù)充滿時(shí)，實(shí)時(shí)判斷窗口數(shù)據(jù)異常率；根據(jù)緩存區(qū)數(shù)據(jù)量與滑動(dòng)窗口數(shù)據(jù)異常率是否超過閾值，選擇較小或者較大更新比例的模型更新策略；基于更新數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)子森林與基森林的異常率差值，去除差值較大的子森林，并構(gòu)建多個(gè)子森林進(jìn)行補(bǔ)充，組成新的基森林異常檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)更新。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，能夠提高電力流數(shù)據(jù)異常檢測(cè)準(zhǔn)確率。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電力調(diào)度數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法，尤其涉及一種基于孤立森林算法的電力調(diào)度流數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】

統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)，其包含發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度環(huán)節(jié)。在電力系統(tǒng)實(shí)際工作中，調(diào)度承擔(dān)指揮、監(jiān)督和管理電力生產(chǎn)運(yùn)行的職能，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。隨著電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來(lái)越高，調(diào)度電網(wǎng)數(shù)據(jù)的異常檢測(cè)也愈顯重要。當(dāng)前調(diào)度數(shù)據(jù)的分析模式以靜態(tài)離線數(shù)據(jù)分析為主，這種方式與生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)合不緊密，存在不能快速反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象等問題。而且，如今的調(diào)度信息數(shù)據(jù)采集量增多且隨著時(shí)間推移數(shù)據(jù)不斷到來(lái)，具有流數(shù)據(jù)順序、大量、快速、連續(xù)到達(dá)的特點(diǎn)。因此，如何對(duì)實(shí)時(shí)到達(dá)的調(diào)度流數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理并檢測(cè)其是否存在異常，對(duì)于加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、保障電網(wǎng)安全有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于孤立森林算法的電力調(diào)度流數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法，以提高電力調(diào)度流數(shù)據(jù)異常檢測(cè)的性能。

本發(fā)明提出一種基于孤立森林算法的電力調(diào)度流數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法，具體包括：

通過系統(tǒng)抽樣方法對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，運(yùn)用訓(xùn)練得到的隔離樹構(gòu)建多個(gè)子森林異常檢測(cè)器，將多個(gè)子森林異常檢測(cè)器組成基森林異常檢測(cè)器；

通過基森林異常檢測(cè)器判斷進(jìn)入滑動(dòng)窗口數(shù)據(jù)的異常情況；

對(duì)進(jìn)入滑動(dòng)窗口的流數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣，判斷其是否存入緩沖區(qū)；當(dāng)滑動(dòng)窗口中數(shù)據(jù)充滿時(shí)，實(shí)時(shí)判斷此時(shí)滑動(dòng)窗口數(shù)據(jù)異常率；

觸發(fā)檢測(cè)器更新的判斷；

基于更新數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)子森林異常檢測(cè)器和基森林異常檢測(cè)器異常率差值，去除差值較大的子森林異常檢測(cè)器，同時(shí)構(gòu)建多個(gè)子森林異常檢測(cè)器進(jìn)行補(bǔ)充，以組成新的基森林異常檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)更新。

上所述方法中，通過系統(tǒng)抽樣方法對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，運(yùn)用訓(xùn)練得到的隔離樹構(gòu)建多個(gè)子森林異常檢測(cè)器，將多個(gè)子森林異常檢測(cè)器組成基森林異常檢測(cè)器的方法為：采集N條電力調(diào)度數(shù)據(jù)樣本，組成原始電力調(diào)度數(shù)據(jù)集；構(gòu)建一個(gè)隔離樹時(shí)，從N條數(shù)據(jù)中均勻抽樣(一般是無(wú)放回抽樣)出ψ條數(shù)據(jù)樣本，作為這個(gè)隔離樹的訓(xùn)練樣本；在每個(gè)隔離樹樣本中，隨機(jī)選一個(gè)特征，并在這個(gè)特征的所有值范圍內(nèi)(最小值與最大值之間)隨機(jī)選一個(gè)值，對(duì)樣本進(jìn)行二叉劃分，將樣本中小于該值的數(shù)據(jù)樣本劃分到節(jié)點(diǎn)的左邊，大于等于該值的數(shù)據(jù)樣本劃分到節(jié)點(diǎn)的右邊，得到了一個(gè)分裂條件和左、右兩邊的數(shù)據(jù)集；分別在左右兩邊的數(shù)據(jù)集上重復(fù)上面的過程，直接達(dá)到終止條件，終止條件有兩個(gè)：

1)數(shù)據(jù)本身不可再分(只包括一個(gè)樣本，或者全部樣本相同)；

2)樹的高度達(dá)到log₂(ψ)；

運(yùn)用系統(tǒng)抽樣的方法將隔離樹分為n組，構(gòu)建n個(gè)子森林異常檢測(cè)器，記為iForest(1)～iForest(n)，其中組成iForest(i)的隔離樹編號(hào)為：

iTree(i+k*L/n) k＝0,1,2,...,(L-n)/n