[發(fā)明專利]一種基于LSTM和相似日的配電網(wǎng)線路超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110624737.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN113361195B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜建;吳舜裕;樓健;朱理;李衡;趙斌炎;劉海瓊;鮑威;鄭夢(mèng)娜;尤孝廳;王燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 王曉燕

1.一種基于LSTM和相似日的配電網(wǎng)線路超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：

1)收集預(yù)測(cè)線路信息，包括各線路歷史電流負(fù)荷數(shù)據(jù)；

2)數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括線路歷史電流負(fù)荷數(shù)據(jù)補(bǔ)齊及數(shù)據(jù)歸一化；

3)獲取預(yù)處理后數(shù)據(jù)，通過LSTM模型訓(xùn)練，得到各線路的LSTM模型；

4)利用線路的LSTM模型定時(shí)預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)線路的全天預(yù)測(cè)負(fù)荷數(shù)據(jù)；

5)用線路的LSTM模型進(jìn)行滾動(dòng)周期預(yù)測(cè)得到對(duì)應(yīng)線路的修正前的周期滾動(dòng)負(fù)荷預(yù)測(cè)值，并利用歷史相似日的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行滾動(dòng)周期負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果修正，得到修正后的周期滾動(dòng)負(fù)荷預(yù)測(cè)值；修正時(shí)，以當(dāng)天全天預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算與相似日各時(shí)刻的差值，按時(shí)刻累加到周期流動(dòng)負(fù)荷預(yù)測(cè)值中，即負(fù)荷周期滾動(dòng)預(yù)測(cè)值為修正前的周期滾動(dòng)負(fù)荷預(yù)測(cè)值加上對(duì)應(yīng)時(shí)刻的相似日負(fù)荷數(shù)據(jù)與全天預(yù)測(cè)負(fù)荷數(shù)據(jù)的差；

6)定時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行驗(yàn)證，若是誤差超過設(shè)定閾值，則對(duì)線路的LSTM模型進(jìn)行修正。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LSTM和相似日的配電網(wǎng)線路超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于：在步驟2)中：

在數(shù)據(jù)補(bǔ)齊時(shí)，假定短時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)呈線性變化，以缺失數(shù)據(jù)值所在時(shí)刻的前后兩個(gè)臨近時(shí)刻的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)均值作為該缺失值；

數(shù)據(jù)歸一化采用MinMax法，利用公式(1)進(jìn)行歸一化后的數(shù)據(jù)值域變換到[0,1]； 其中：x為待歸一化向量；x^*為歸一化后向量；x_max，x_min分別為向量最大、最小值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LSTM和相似日的配電網(wǎng)線路超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于：在步驟3)中，對(duì)當(dāng)前預(yù)測(cè)時(shí)刻t，將t-n至t-1時(shí)刻的線路負(fù)荷數(shù)據(jù)作為LSTM模型的輸入序列X，當(dāng)前時(shí)刻的線路負(fù)荷數(shù)據(jù)作為LSTM模型的輸出y；即：

X_t＝[d_t-n,d_t-n+1,...d_t-1]

y_t＝d_t

其中，d表示線路負(fù)荷數(shù)據(jù)；

模型訓(xùn)練時(shí)，輸入序列中的負(fù)荷數(shù)據(jù)與輸出負(fù)荷數(shù)據(jù)均為實(shí)際負(fù)荷值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LSTM和相似日的配電網(wǎng)線路超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于：在步驟4)中，預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)線路的全天預(yù)測(cè)負(fù)荷數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)于每一個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)刻，該時(shí)刻的預(yù)測(cè)輸出值將加入預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的輸入序列中；

即：以X_t＝[d_t-n,d_t-n+1,...d_t-1]預(yù)測(cè)得到時(shí)刻t的負(fù)荷值y_t，再將預(yù)測(cè)值y_t加入輸入序列中，即以X_t+1＝[d_t-n+1,d_t-n+2,...d_t-1,y_t]預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻t+1的負(fù)荷y_t+1；依此類推，直到預(yù)測(cè)出待預(yù)測(cè)時(shí)段的所有負(fù)荷數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LSTM和相似日的配電網(wǎng)線路超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于：在步驟5)中，歷史相似日選取，是以預(yù)測(cè)日滾動(dòng)計(jì)算時(shí)刻為基準(zhǔn)，往前推算n小時(shí)作為計(jì)算時(shí)段；提取待選相似日范圍內(nèi)每天處于該計(jì)算時(shí)段的數(shù)據(jù)，以及預(yù)測(cè)日計(jì)算時(shí)段的實(shí)際數(shù)據(jù)，分別用公式：計(jì)算歐式距離，以歐式距離最小的日期為相似日；

其中，為待選相似日時(shí)刻t的實(shí)際負(fù)荷值，為預(yù)測(cè)日時(shí)刻t的實(shí)際負(fù)荷值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LSTM和相似日的配電網(wǎng)線路超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于：步驟6)中，采用相對(duì)均方誤差E_RMSE和平均相對(duì)誤差E_MAPE對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行驗(yàn)證，

式中：y_i為實(shí)際負(fù)荷值，為預(yù)測(cè)負(fù)荷值，n為預(yù)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)。