[發明專利]一種基于聯合天氣信息矩陣分解的電量數據恢復方法

有效

• 申請號: 201711126675.0
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN108021538B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 祝唯微;黨倩;孫沛;何施茗;袁昊;柴京;趙博;金銘
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司信息通信公司;長沙理工大學;國網甘肅省電力公司
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06Q50/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

1.一種基于聯合天氣信息矩陣分解的電量數據恢復方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)構建電量矩陣，矩陣的行表示日期，列表示用戶數目；獲取天氣信息，對天氣信息的屬性編碼，構建天氣矩陣；

2)聯合天氣矩陣對電量矩陣進行矩陣分解，恢復缺失的電量數據；

步驟2)的具體實現過程包括：

(1)利用下式分解電量矩陣X≈UV^T，行數H表示用電電量的日期，列數N表示為用戶數目；其中，K遠小于H和N的最小值，U是日期的特征矩陣，V是用戶的特征矩陣；天氣矩陣L分解成矩陣U、Τ的乘積L≈UT，Τ是天氣的特征矩陣；

(2)求解下述優化模型：該優化模型的目標函數為：；其中，||·||_F表示Frobenius范數，·表示矩陣點乘，為二元矩陣，表示電量矩陣的元素是否已知，λ₁，λ₂分別表示天氣上下文信息分解的權重和正則化的權重；

求解所述目標函數的具體過程包括：

(a)隨機初始化

(b)設定η為步長，迭代次數t為1；

(c)如果迭代次數t小于最大迭代次數M，而且前后兩次誤差的差大于ε，執行步驟d)；否則，執行步驟g)；ε＝1e-4；

(d)對所有已知元素x_ij，計算分解后估計值根據估計值更新U,V,T；x_ij表示第i個日期第j個用戶的用電電量；

其中，U_i*為日期特征矩陣U的第i行，×表示矩陣乘法；V_j*為用戶特征矩陣V的第j行；

(e)計算誤差

(f)迭代次數t增加1，轉到步驟c)；

(g)返回U,V,T。

2.根據權利要求1所述的基于聯合天氣信息矩陣分解的電量數據恢復方法，其特征在于，步驟1)中，構建電量矩陣的方法包括：將采集的電量數據排列形成一個H*N的矩陣，行數H表示用電電量的日期，列數N表示為用戶數目；用二元矩陣表示電量矩陣的元素是否已知，ω_ij值為1時，電量x_ij已知，否則電量x_ij未知。

3.根據權利要求1所述的基于聯合天氣信息矩陣分解的電量數據恢復方法，其特征在于，步驟1)中，所述天氣矩陣行數H表示日期，列數為W，每一列分別表示最高溫度、最低溫度、天氣狀況、風向、風力；天氣矩陣L的第i行第j列元素l_ij表示第i個日期第j個天氣屬性的編碼值。

4.根據權利要求3所述的基于聯合天氣信息矩陣分解的電量數據恢復方法，其特征在于，最高溫度取值范圍為-60到50，最低溫度值取值范圍為-60到50，單位為攝氏度；天氣狀況值包括晴、多云、陰、陣雨、雷陣雨、雷陣雨伴有冰雹、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、小到中雨、中到大雨、大到暴雨、暴雨到大暴雨、大暴雨到特大暴雨、雨夾雪、陣雪、小雪、中雪、大雪、暴雪、小到中雪、中到大雪、大到暴雪、霧、濃霧、強濃霧、霜、凍雨、浮塵、揚沙、沙塵暴、強沙塵暴、特強沙塵暴輕霧、輕微霾、輕度霾、中度霾、重度霾、特強霾、霰和颮線；風向值包括東風、南風、西風、北風、東南風、東北風、西北風和西南風共8種風向；風力值包括0、1、2、3...到17共18個等級；通過編碼將屬性的取值用大于或等于零的數字表示。