[發明專利]一種基于KH與FCM的低壓臺區歸屬識別方法及系統

在審

• 申請號: 202011606586.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112686308A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 葛玉磊;鄭亞崗;杜志國;臧人霖
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于KH(磷蝦優化)與FCM(模糊C均值聚類)的低壓臺區歸屬識別系統，包含數據采集單元、算法執行單元和結果處理單元，其特征在于：

數據采集單元，用于采集數據并針對智能電表和集中器進行對時操作，確保所采集的電表和變壓器端變壓器端電壓數據為同一時刻電壓數據

算法執行單元，用于獲取電表及變壓器電壓數據并執行算法分析分析，并上報執行算法結果至結果處理單元；

結果處理單元，接收算法執行單元上報的算法執行結果，并根據結果分析確定智能電表與變壓器的臺區歸屬關系，同時更新主站檔案。

2.一種基于KH與FCM的低壓臺區歸屬識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：數據采集單元采集低壓臺區智能電表和變壓器端電壓過零偏移數據，并進行數據預處理，剔除其中異常數據，避免異常值干擾；

步驟2：算法執行單元使用模糊C均值聚類方法快速生成多組聚類中心，構成磷蝦優化算法的初始磷蝦種群；

步驟3：設置磷蝦優化算法參數；

步驟4：更新隸屬度矩陣，計算磷蝦優化算法的適應度函數；

步驟5：使用磷蝦優化算法對模糊C均值聚類的聚類中心進行優化；

步驟6：結果處理單元分析算法結果，將所得智能電表電壓過零偏移數據聚類中心與變壓器電壓過零偏移數據進行比較，得到智能電表的臺區歸屬。

3.根據權利要求2所述的一種基于KH與FCM的低壓臺區歸屬識別方法，其特征在于，所述步驟2生成多組聚類中心具體包括以下步驟：

步驟a：設置模糊C均值聚類參數：模糊指數m，迭代次數a，其中迭代次數不宜過大，實現快速初步聚類即可；

步驟b：在聚類可行域內隨機選M個點作為初始聚類中心，計算隸屬度，隸屬度計算公式如下：

其中，第j個樣本屬于第i類的隸屬度為μ_ij,i＝1,2,...,M,j＝1,2,...,N，電壓過零偏移樣本個數為N，臺區個數即聚類中心個數為M，模糊度指數為m，第j個樣本屬于第i個聚類中心的歐式距離為d_ij,i＝1,2,...,M,j＝1,2,...,N；

步驟c：交替迭代更新隸屬度和聚類中心，迭代a次后，得到一組聚類中心，聚類中心計算公式如下：

其中，x_j為第j個電壓過零偏移樣本，c_i為第i個聚類中心；

步驟d：重復步驟b和步驟c，得到多組聚類中心，作為磷蝦優化算法初始種群。

4.根據權利要求2所述的一種基于KH與FCM的低壓臺區歸屬方法，其特征在于，所述步驟4根據公式(1)更新隸屬度矩陣，并由此計算適應度函數J，計算公式如下：

5.根據權利要求2所述的一種基于KH與FCM的低壓臺區歸屬識別方法，其特征在于，所述步驟5中使用磷蝦優化算法優化聚類中心具體包括以下步驟：

步驟a：評價適應度函數，確定當前最優磷蝦個體(適應度函數最小)，令迭代次數I＝1；

步驟b：根據下述公式(4)(5)(6)(7)執行磷蝦三種位置移動，

其中，X_i＝(x_i1,x_i2,…,x_iM)代表第i(i＝1,2,…n)個磷蝦個體的位置矢量，此處磷蝦個體即為聚類中心，x_iM中M是搜索空間的維數，即為聚類中心個數，n是磷蝦種群的數目，N_i代表由其他磷蝦引起的移動，F_i代表覓食活動，D_i代表隨機物理擴散，各移動分量公式如下，

其中，N^max是最大移動步長，ω_n是位于[0,1]之間的慣性權重，代表受感知鄰域內磷蝦吸引的速度矢量，代表受當前最優個體吸引的速度矢量，代表上一次運動的速度矢量；

其中，V_f是最大覓食步長，ω_f是位于[0,1]之間的慣性權重，β_i^food代表受食物位置吸引的速度矢量，β_i^best代表受最好覓食位置影響的速度矢量，代表上一次覓食速度矢量；

其中，D^max是最大擴散步長，δ是隨機方向矢量，它是由[-1,1]之間的隨機數組成的數組，I_max是最大迭代次數；

步驟c：根據下述公式(8)更新磷蝦種群，再次評價適應度值，確定當前最優磷蝦個體，第i個磷蝦個體的位置更新公式如下：

其中，C_t是速度因子，它決定了算法對空間搜索的精細程度，是磷蝦優化算法唯一一個需要調節的參數。UB_j和LB_j是第j維變量的上下界；

步驟d：根據下述公式(9)計算磷蝦種群平均速度，令變異次數k＝1，具體公式如下：

其中，V_i是第i個磷蝦個體的速度，n是磷蝦個體數量，是磷蝦種群平均速度；

步驟e：根據公式(10)在當前最優磷蝦個體處執行自適應柯西變異，將得到新磷蝦個體適應度值與原最優磷蝦個體適應度值進行比較，若更好，則取代為當前最優個體；具體公式如下：

其中，X_best代表最優磷蝦個體，C(0,1)是均值為0偏差為1的柯西分布產生的隨機數；

步驟f：令k＝k+1，若未到最大變異次數，則回到步驟(e)，重復運行，否則進行下一步；

步驟g：令I＝I+1，若未到最大迭代次數，則回到步驟(b)，重復運行，否則結束算法。