[發明專利]一種計量數據恢復方法及系統

在審

• 申請號: 202010423811.8
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111625399A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 趙紫敬;李剛;肖杰;何澤昊;楊光;李野;季浩;馬玉瑩;孔祥玉;董得龍;竇健;顧強;郄爽;孫虹;盧靜雅;李靜;劉浩宇;張兆杰;喬亞男;翟術然;許迪;呂偉嘉
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;天津大學
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14;G06Q10/00;G06Q50/06
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種計量數據恢復方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一，采集需要進行處理的計量數據；

步驟二，對采集的計量數據進行歸一化處理，得到歸一化矩陣；

步驟三，利用歸一化矩陣中的計量數據構建iTree組成的孤立森林模型；

步驟四，利用建立的孤立森林模型計算計量數據的異常分數，判斷數據是否為異常數據；

步驟五，剔除由孤立森林模型檢測出的異常數據，形成計量數據集；

步驟六，利用計量數據集定義待修復數據矩陣、修復矩陣及描述丟失數據點位的矩陣；

步驟七，利用定義的待修復數據矩陣、修復矩陣及描述丟失數據點位的矩陣建立計量數據恢復優化模型并求解以獲得最佳修復矩陣；

步驟八，將最佳修復矩陣進行反歸一化，得到修復后的計量數據。

2.根據權利要求1所述的一種計量數據恢復方法，其特征在于：所述對采集的計量數據進行歸一化處理，得到歸一化矩陣，采用如下公式：

其中，元素x_ij,norm為歸一化后的值，取值范圍在[0,1]之間；元素x_ij表示第j個臺區或用戶在第i時刻的用電量，x_ij,min是矩陣X中元素的最小值，x_ij,max是矩陣X中元素的最大值。

3.根據權利要求2所述的一種計量數據恢復方法，其特征在于：所述利用歸一化矩陣中的計量數據構建iTree組成的孤立森林模型的方法為：

步驟1，從歸一化矩陣X_norm中均勻選取ψ條計量數據，作為iTree的樣本；

步驟2，從iTree的樣本中選取一個負荷特征量，并在該負荷特征量的取值范圍內確定特征值k；

步驟3，對iTree的樣本進行二叉劃分，將樣本中小于特征值k的數據放在左邊，把大于等于特征值k的數據放在右邊，遞歸執行此過程，直至數據不可再分或樹的深度達到log₂ψ；

步驟4，通過步驟1-3可生成多個iTree，將其組合為孤立森林模型。

4.根據權利要求3所述的一種計量數據恢復方法，其特征在于：所述利用建立的孤立森林模型計算計量數據的異常分數，判斷數據是否為異常數據的方法為：

將數據遍歷每個iTree，計算其在每個iTree的深度和平均深度，按照下式計算計量數據的異常分數，

其中，h(x_ij,norm)是被計量數據x_ij,norm在iTree中檢索到的深度，E(h(x_ij,norm))是平均深度，H(ψ)＝ln(ψ)+ζ，ζ為歐拉常數，s(x_ij,norm)越接近1表示其為異常數據的可能性越大。

5.根據權利要求4所述的一種計量數據恢復方法，其特征在于：所述利用計量數據集定義待修復數據矩陣、修復矩陣及描述丟失數據點位的矩陣的方法包括：

所述定義待修復數據矩陣的方法為：將剔除異常數據的計量數據集表示為N×M階待修復矩陣R，如式下式所示：

所述定義修復矩陣的方法為：生成K×N階隨機矩陣U和K×M階隨機矩陣V，使得修復矩陣R′，如式下式所示：

其中，K表示U和V中的潛在特征列向量的數量；

所述定義描述丟失數據點位的矩陣I，其維度與R相同，

其中，I中的元素值I_ij如下式所示：

所述定義隨機矩陣中潛在特征向量的數據分布方法為：令U和V的每一列都是具有均值μ＝0的多元高斯且方差是單位矩陣I的倍數，對于U的倍數是σ_U，對于V的倍數是σ_V，如下式所示：

定義計量數據的條件分布，基于上兩式中的先驗分布，將計量數據的條件分布定義如下式所示：