[發明專利]一種基于主元降維和間隙統計的負荷聚類裝置及方法

在審

• 申請號: 202011221327.3
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112329850A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 王晞;胥威汀;張全明;陳博;張玉鴻;魏俊;劉瑩;呂學海
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F17/16
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

本發明公開了一種基于主元降維和間隙統計的負荷聚類方法，涉及電力負荷數據處理技術領域，其技術要點包括：S1：獲取海量用戶原始電力負荷數據B；S2：對數據B做主成分分析，得到數據C；S3：對數據C做間隙統計計算，得到離散度和間隙值數據D；S4：根據數據D計算聚類個數，對所述聚類個數做判斷，若聚類個數≥2時，則帶入聚類算法進行聚類，獲得聚類結果，否則結束步驟，通過對智能電表獲得的海量負荷數據進行降維，能夠減少運算的復雜度；同時方法能夠獲得降維數據后的最優聚類數，并通過離散度對數與聚類個數n的曲線關系，實現聚類數效果的可視化，本方法能夠避免聚類算法的隨機性，提高聚類速度和準確性。

技術領域

本發明涉及電力負荷數據處理技術領域，具體涉及一種基于主元降維和間隙統計的負荷聚類裝置及方法。

背景技術

隨著智能電表大規模應用，電力企業可獲得海量的負荷數據。而分析海量負荷數據的關鍵工作之一是進行負荷聚類，也是當前工業界和學術界關注的重點。

國內外負荷聚類方法可分為直接聚類法和間接聚類法。直接聚類法，是指直接以負荷數據作為輸入量的聚類方法。間接聚類法，是先對負荷數據做分析、處理和降維，再進行聚類的方法。直接法由于輸入數據維數過大，容易出現維數災和聚類時間過長；而間接法存在聚類中心和類別數確定困難。

因此解決上述問題是我們亟需的。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種基于主元降維和間隙統計的負荷聚類裝置及方法，以解決負荷聚類過程中的海量數據優化降維和聚類類別數確定的問題。

一種基于主元降維和間隙統計的負荷聚類裝置，包括：

電力數據預處理裝置，其用于調取某個時間段匯入電網的原始電力負荷數據樣本A，并于所述時間段按等間隔提取原始電力負荷數據樣本A，并生成電力負荷數據B；

電力數據采集裝置，其用于接收所述電力數據預處理裝置生成的電力負荷數據B；

電力數據篩選裝置，其用于對所述電力負荷數據B做主成分篩選，得到K維特征數據C；

電力數據聚類處理裝置，其用于對K維特征數據C做聚類處理，得到n個子集、聚類中心點Ck和子集與聚類中心的距離平方和S_k，令聚類數n＝1和n＝2，得到聚類后的離散度ω(n)；對得到的離散度取自然對數，選取一個參考數據集r，得到間隙值G(n)，并記離散度ω(n)和間隙值G(n)為數據D；

電力數據聚類判定裝置，其通過數據集r、間隙值G(n)和離散度ω(n)得到參考數據集的離散度估計值E{ln[W_r(n)]}，并計算數據集產生的分布誤差δ，通過表達式 G(n)≥G(n+1)-δ_n+1，得到最佳聚類個數，對聚類個數做判定，若聚類個數≥2時，則進行聚類處理，獲取聚類結果，得到最佳聚類個數，并帶入聚類算法中，獲取聚類結果。

數據顯示裝置，其用于顯示聚類結果圖像。

此外基于本裝置，本發明還提供一種基于主元降維和間隙統計的負荷聚類方法來實現具體處理效果。

一種基于主元降維和間隙統計的負荷聚類方法，包括步驟：S1：獲取用戶原始電力負荷數據B；S2：對數據B做主成分分析，得到K維特征數據C；S3：對K維特征數據C做聚類處理，得到n個子集、聚類中心點Ck和子集與聚類中心的距離平方和S_k，令聚類數n＝1 和n＝2，得到聚類后的離散度ω(n)；對得到的離散度取自然對數，選取一個參考數據集r，得到間隙值G(n)，將離散度ω(n)和間隙值G(n)記為數據D；S4：根據數據D計算聚類個數，對所述聚類個數做判斷，若聚類個數≥2時，則帶入聚類算法進行聚類，獲得聚類結果，否則結束步驟。