[发明专利]一种水电站生活区用电分析方法

摘要

本发明涉及一种水电站生活区用电分析方法，从发电量、温度、降雨和其他潜在的影响因素四个方面来寻求估算生活区的用电量。首先综合考虑各项影响因素对用电量的影响。通过分析各影响因素的历史数据变化与用电量的变化，来确定各因素和发电量的关系；进而建立生活区用电模型；然后利用改进的最小二乘法对不同的温度区间内的模型求解系数矩阵和常数项；利用已建立的模型计算生活区用电量。本发明解决了没有在生活区单独安装表计就无法得到生活区用电量的问题。

主权项

1.一种水电站生活区用电分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获得生活区历史实测数据、历史数据和当前数据；所述生活区历史实测数据包括生活区的历史的电压、电流和功率因素，将生活区历史实测数据进行计算得到历史生活区用电量；所述历史数据包括历史的降雨、温度、发电量和直接厂用电量；所述当前数据包括当前的降雨、温度、发电量和直接厂用电量；步骤2：制作出历史生活区用电量与历史的温度构成的曲线图，找出曲线图中历史生活区用电量的曲线与历史的温度的曲线相交部分所对应的温度范围，由相关转折点域的概念确定相关转折点域（T1,T2）；在相关转折点域（T1,T2）内平均取点m个，各点对应的温度为：Ti=T1+T2-T1m*i(i=1,2...m)---(1)]]>利用最小二乘法，分别求出m个点的前域相关系corr[Y(Temp>T_i)]和后域相关系数corr[Y(Temp<T_i)]，Y为历史生活区用电量，Temp为历史的温度，然后求前后域相关系数差，找出满足公式（2）条件的点，该点即为最优相关转折点，求得最优转折点的温度为T_p：max(corr[Y(Temp>T_i)]-corr[Y(Temp<T_i)])   （2）步骤3：建立生活区用电模型，生活区用电量y_{生活区用电量}的表达式如下：其中，x₁为最低温度，x₂为降雨，x₃为发电量，c_i和c_j均为常数；步骤4：求解生活区用电量与各影响因素的关系，当温度x₁<T_p时，以周为单位计算生活区用电量，模型求解过程如下：4.1：初始化：在七维空间随机生成一定数量的粒子，并给定粒子的初始位置、速度和历史最优位置，粒子群中第i个粒子是的三个向量分别为：目前位置：c_i=(c_i1,c_i2,c_i3,c_i4,c_i5,c_i6,c_i7)   （6）历史最优位置：p_i=(p_i1,p_i2,p_i3,p_i4,p_i5,p_i6,p_i7)   （7）速度：v_i=(v_i1,v_i2,v_i3,v_i4,v_i5,v_i6,v_i7)   （8）整个粒子群中迄今为止搜索到的最好位置标记为：p_g=(p_g1,p_g2,p_g3,p_g4,p_g5,p_g6,p_g7)   （9）4.2：建立系数矩阵，对每个粒子，根据其空间位置，建立如下方程组：θ0ci1+θ1x111+θ2x112+θ3x113=y11θ0ci2+θ1x121+θ1x122+θ3x123=y12...θ0ci7+θ1x171+θ2x172+θ3x173=y17θ0ci1+θ1x211+θ2x212+θ3x213=y21...θ0ci7+θ1x271+θ2x272+θ3x273=y27θ0ci1+θ1x311+θ2x312+θ3x313=y31...θ0ci7+θ1xn71+θ2xn72+θ3xn73=yn7---(10)]]>式中x_1ij要满足x_1ij<T_p，θ₀为潜在因素对生活区用电量的影响因素系数，θ₁为温度对生活区用电量的影响因素系数，θ₂为降雨对生活区用电量的影响因素系数，θ₃为发电量对生活区用电量的影响因素系数；4.3：首先，利用最小二乘法求解系数矩阵，公式（10）中的方程组为超定方程，可由最小二乘法求得上式中系数矩阵θ最小二乘估计为：θ'=(Χ^TΧ)^-1Χ^TY   （11）其中Y=y11y12...yn7,X=ci1x111x112x113ci2x121x122x123......ci7xn71xn72xn73,θ=θ0θ1θ2θ3]]>然后，评价第i个粒子的适应度，由如下公式计算：Φi=Σk=1nΣj=17(ykj-θ0cij-θ1xkj1-θ2xkj2-θ3xkj3)2---(12)]]>4.4：更新最优位置：首先，对第i个粒子，比较粒子适应度Φ_i与它的个体最优值的适应度，个体的最初最优值适应度由最初给定的历史最优位置确定，计算如下：Φpi=Σk=1nΣj=17(ykj-θ0pij-θ1xkj1-θ2xkj2-θ3xkj3)2---(13)]]>如果，则将当前点作为该粒子的历史最优位置，否则，历史最优位置保持不变，然后比较全局粒子适应度，如果，则用p_i替换当前p_g；4.5：更新粒子：对于每一个粒子，其第d维根据如下等式变化，其中，1≤d≤7：v_id=v_id+c₁×rand(1)×(p_id-c_id)+c₂×rand(1)×(p_gd-c_id)   （14）c_id=c_id+v_id   （15）其中v_id表示第i个粒子速度向量中的第d维的值，p_id表示表示第i个粒子历史最优位置向量中的第d维的值，c_id表示第i个粒子目前位置向量中的第d维的值，加速常数c1和c2是两个非负值，rand（1）是在范围[0,1]内取值的随机数，粒子的速度被限制在一个范围[-Vmax,Vmax]内，Vmax为用来限制速度的最大值，判断粒子的速度是否在限制范围内，如果在限制范围内，则执行公式（15），如果超限，则按照最大限制速度更新位置；4.6：终止条件：当粒子群收敛到一定直径的邻域时，且满足公式（16）时，结束计算，否则跳回步骤2重复循环直至满足公式（16）为止，max(Σk=17(cik-cjk)2)≤ϵ(i=1,2,3...)(j=1,2,3...)---(16)]]>式中c_ik，c_jk为所求粒子位置，ε为预先给定的小正数；当温度x₁>T_p时，重复过程4.1-4.6，其中在步骤4.2中，x_1ij要满足x_1ij>T_p；步骤5：根据当前数据利用步骤3建立的生活区用电模型计算出当前的生活区用电量。