[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的k-means異常負(fù)荷檢測方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210033466.6
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114358207A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳峰;陸海清;郭云鵬;葉炯;章姝俊;周升彧;張曉;周興華;張慧敏;李磐旎;華文;陸承宇;吳俊;王松;陸翌
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)浙江省電力有限公司;北京中恒博瑞數(shù)字電力科技有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;H02J3/00
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.一種改進(jìn)的k-means異常負(fù)荷檢測方法，其特征在于，包括步驟：

1)獲取配電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，得到負(fù)荷數(shù)據(jù)集；

2)標(biāo)準(zhǔn)化處理負(fù)荷數(shù)據(jù)集，去除量綱對聚類的影響；并計(jì)算負(fù)荷數(shù)據(jù)集不同維度的權(quán)重；

3)利用手肘法確定聚類個數(shù)K，并記錄最佳聚類個數(shù)K時的聚類結(jié)果作為第一次聚類結(jié)果；

4)計(jì)算每個數(shù)據(jù)之間的加權(quán)相異度，并計(jì)算相異度參數(shù)、總體數(shù)據(jù)的平均相異度以及總體數(shù)據(jù)的平均相異度參數(shù)，根據(jù)相異度參數(shù)剔除離群點(diǎn)；根據(jù)聚類中心與其他點(diǎn)相異度參數(shù)較大的原則，找出K個初始聚類中心；

5)將聚類個數(shù)K與K個初始聚類中心輸入到k-means算法中，利用k-means算法輸出聚類結(jié)果；

6)異常數(shù)據(jù)判定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的k-means異常負(fù)荷檢測方法，其特征在于，步驟1)的具體內(nèi)容為：采集配電網(wǎng)每個用戶的日負(fù)荷數(shù)據(jù)，假設(shè)為n個，每1h為一點(diǎn)，即每日包含24個采樣點(diǎn)的日負(fù)荷，作為負(fù)荷數(shù)據(jù)集X；將負(fù)荷數(shù)據(jù)集X轉(zhuǎn)化為矩陣形式，行代表不同用戶的日負(fù)荷數(shù)據(jù)，列代表不同時刻的負(fù)荷，數(shù)據(jù)維度為n×24。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的k-means異常負(fù)荷檢測方法，其特征在于，步驟2)中，負(fù)荷數(shù)據(jù)集不同維度的權(quán)重計(jì)算過程如下：

21)計(jì)算維度權(quán)重

P_ij為第i個樣本第j列屬性占的比重，x_ij為負(fù)荷數(shù)據(jù)集X的第i行第j列數(shù)據(jù)樣本；

22)計(jì)算信息熵

E_j為第j列屬性的信息熵；

23)計(jì)算權(quán)重

w_j為第j列屬性的權(quán)重，0≤w_j≤1，m代表24個時刻。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的k-means異常負(fù)荷檢測方法，其特征在于，步驟3)的具體內(nèi)容如下：

假設(shè)負(fù)荷數(shù)據(jù)集X分為K類，K取值范圍在1至之間，對每一個K值進(jìn)行k-means聚類，k-means聚類具體過程如下：首先k-means聚類會隨機(jī)選擇K個數(shù)據(jù)作為隨機(jī)初始聚類中心c_i，i＝1,...K；然后通過計(jì)算每一個數(shù)據(jù)到每一個聚類中心的歐式距離，公式如下：

x_p代表第p個用戶負(fù)荷數(shù)據(jù)，c_i代表隨機(jī)初始聚類中心，j代表不同時刻，m代表24個時刻；根據(jù)類內(nèi)距離最小化原則，將每一個數(shù)據(jù)劃入到離它距離最近的類中，然后計(jì)算每個聚類中心的新值，公式如下：

其中，c′_i代表新的聚類中心，M_p代表第p個聚類，|M_p|代表M_p聚類中的數(shù)據(jù)的個數(shù)，p＝1，2，...n，x代表第p個聚類中的數(shù)據(jù)，直到聚類中心不再發(fā)生變化為止，最后輸出聚類結(jié)果；SSE公式如下：

最后記錄K與SSE的數(shù)據(jù)，并形成關(guān)系圖，選取肘部對應(yīng)的K作為最佳聚類數(shù)，記錄最佳聚類個數(shù)K時的聚類結(jié)果為第一次聚類結(jié)果。