[發(fā)明專利]缺失數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910029581.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109726503B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚景春;袁凌;于天笑;胡陽(yáng);奚蕓華;丁亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司;華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F113/06
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 鄧超

1.一種缺失數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法，其特征在于，包括：

獲取待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中，所述風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)包括清洗之后的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)；

提取所述風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中的采樣時(shí)間，建立所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的時(shí)間序列；

基于所述時(shí)間序列，將所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)離散化狀態(tài)；

判斷任意相鄰的兩個(gè)所述離散化狀態(tài)的時(shí)間間隔是否大于預(yù)先設(shè)置的間隔閾值；

如果是，按照預(yù)先建立的插值模型計(jì)算所述時(shí)間間隔內(nèi)的填補(bǔ)值，以對(duì)所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)；

其中，所述插值模型為雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型；所述按照預(yù)先建立的插值模型計(jì)算所述時(shí)間間隔內(nèi)的填補(bǔ)值的步驟包括：

獲取多個(gè)所述離散化狀態(tài)，按照所述時(shí)間序列建立前向馬爾可夫鏈和后向馬爾可夫鏈；

根據(jù)所述前向馬爾可夫鏈計(jì)算所述時(shí)間間隔內(nèi)的前向離散狀態(tài)值，以及，根據(jù)所述后向馬爾可夫鏈計(jì)算所述時(shí)間間隔內(nèi)的后向離散狀態(tài)值；

基于所述前向離散狀態(tài)值和所述后向離散狀態(tài)值計(jì)算所述時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的前向功率實(shí)際值和后向功率實(shí)際值；

提取所述雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型中的加權(quán)函數(shù)，對(duì)所述前向功率實(shí)際值和所述后向功率實(shí)際值進(jìn)行加權(quán)，輸出所述時(shí)間間隔內(nèi)的填補(bǔ)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述時(shí)間序列，將所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)離散化狀態(tài)的步驟包括：

按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔對(duì)所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，得到多個(gè)所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的離散化狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

獲取預(yù)先建立的數(shù)據(jù)樣本庫(kù)，其中，所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)為指定時(shí)間段內(nèi)風(fēng)速和風(fēng)電功率數(shù)據(jù)的樣本庫(kù)；

提取所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)中的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)，建立所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)的前向正序時(shí)間序列和后向逆序時(shí)間序列；

根據(jù)所述樣本庫(kù)包含的樣本數(shù)量和預(yù)先設(shè)置的插值精度，選擇指定的馬爾可夫鏈階數(shù)，以統(tǒng)計(jì)前向馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和后向馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，建立所述前向馬爾可夫鏈和所述后向馬爾可夫鏈；

采用馬爾可夫鏈滾動(dòng)插值機(jī)制對(duì)建立的所述前向馬爾可夫鏈和所述后向馬爾可夫鏈進(jìn)行訓(xùn)練。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述回歸加權(quán)模型為基于核極限學(xué)習(xí)機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的回歸加權(quán)模型，所述方法還包括：

選取所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)中指定數(shù)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)所述核極限學(xué)習(xí)機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

計(jì)算所述填補(bǔ)值的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中，所述評(píng)價(jià)指標(biāo)為所述填補(bǔ)值的誤差值，所述誤差值包括平均絕對(duì)誤差和/或均方根誤差；

判斷所述誤差值是否滿足預(yù)先設(shè)置的誤差閾值；

如果否，對(duì)所述雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，其中，所述設(shè)定參數(shù)包括：所述時(shí)間間隔、所述馬爾可夫鏈階數(shù)、隨機(jī)噪聲幅值、樣本數(shù)量和采樣時(shí)間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

基于所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)，隨機(jī)抽取指定數(shù)量的驗(yàn)證數(shù)據(jù)樣本；

根據(jù)所述雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型的精度，以及隨機(jī)抽取的所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)樣本的數(shù)據(jù)量對(duì)所述雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型進(jìn)行交叉驗(yàn)證；或者，

根據(jù)所述評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)所述雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型進(jìn)行交叉驗(yàn)證。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)更新機(jī)制和/或事件驅(qū)動(dòng)更新機(jī)制對(duì)所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)進(jìn)行更新；

其中，所述時(shí)間驅(qū)動(dòng)更新機(jī)制為以預(yù)先設(shè)置的時(shí)間寬度為間隔，定期對(duì)所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)進(jìn)行更新的機(jī)制；

所述事件驅(qū)動(dòng)更新機(jī)制為當(dāng)所述評(píng)價(jià)指標(biāo)的持續(xù)增量大于預(yù)設(shè)增量閾值時(shí)，觸發(fā)的對(duì)所述數(shù)據(jù)樣本庫(kù)進(jìn)行更新的機(jī)制。

8.一種缺失數(shù)據(jù)填補(bǔ)裝置，其特征在于，包括：

獲取模塊，用于獲取待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中，所述風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)包括清洗之后的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)；

提取模塊，用于提取所述風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中的采樣時(shí)間，建立所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的時(shí)間序列；

劃分模塊，用于基于所述時(shí)間序列，將所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)離散化狀態(tài)；

判斷模塊，用于判斷任意相鄰的兩個(gè)所述離散化狀態(tài)的時(shí)間間隔是否大于預(yù)先設(shè)置的間隔閾值；

填補(bǔ)模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)，按照預(yù)先建立的插值模型計(jì)算所述時(shí)間間隔內(nèi)的填補(bǔ)值，以對(duì)所述待填補(bǔ)的風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)；

其中，所述插值模型為雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型；所述填補(bǔ)模塊用于：

獲取多個(gè)所述離散化狀態(tài)，按照所述時(shí)間序列建立前向馬爾可夫鏈和后向馬爾可夫鏈；

根據(jù)所述前向馬爾可夫鏈計(jì)算所述時(shí)間間隔內(nèi)的前向離散狀態(tài)值，以及，根據(jù)所述后向馬爾可夫鏈計(jì)算所述時(shí)間間隔內(nèi)的后向離散狀態(tài)值；

基于所述前向離散狀態(tài)值和所述后向離散狀態(tài)值計(jì)算所述時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的前向功率實(shí)際值和后向功率實(shí)際值；

提取所述雙向馬爾可夫鏈插值-回歸加權(quán)模型中的加權(quán)函數(shù)，對(duì)所述前向功率實(shí)際值和所述后向功率實(shí)際值進(jìn)行加權(quán)，輸出所述時(shí)間間隔內(nèi)的填補(bǔ)值。