[发明专利]一种基于局部时空特征融合的覆冰预测方法在审
申请号: | 202110910698.0 | 申请日: | 2021-08-09 |
公开(公告)号: | CN113642235A | 公开(公告)日: | 2021-11-12 |
发明(设计)人: | 文屹;吴建蓉;曾华荣;何锦强;赵林杰;李昊;朱登杰;范强;黄欢;肖书舟;杨涛;王冕 | 申请(专利权)人: | 贵州电网有限责任公司;南方电网科学研究院有限责任公司 |
主分类号: | G06F30/27 | 分类号: | G06F30/27;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06Q10/04;G06Q50/06 |
代理公司: | 贵阳中新专利商标事务所 52100 | 代理人: | 商小川 |
地址: | 550002 贵*** | 国省代码: | 贵州;52 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 局部 时空 特征 融合 预测 方法 | ||
本发明公开了一种基于局部时空特征融合的覆冰预测方法,它包括:步骤1、采集传感器覆冰拉力以及气象数据构建数据集;步骤2、进行数据预处理;步骤3、图网络构建;步骤4、模型训练,直到训练条件终止,生成训练好的模型,用于预测未来覆冰拉力值;解决了现有技术对电网的覆冰情况预测由于覆冰形成过程复杂,环境影响因素多样,覆冰状况具有时空差异性,相关的理论分析不充分,尚未建立鲁棒性强、适应性好的覆冰预测模型;覆冰预测精度差等问题等技术问题。
技术领域
本发明属于电网覆冰预测技术领域,尤其涉及一种基于局部时空特征融合的覆冰预测方法。
背景技术
随着国民的家用以及商用对电力需求的日益增涨,我国电力系统及电网逐渐朝着大规模、智能化的方向发展。输电线路具有覆盖区域广、分散性大、线路距离长、途经荒芜地区环境恶劣、微气象条件复杂等特性,极易遭遇恶劣天气以及多种自然灾害影响。其中,覆冰作为一种常见的自然现象,对电网的安全稳定运行有着极大威胁。电网覆冰是指由于线路电压、温度、湿度、风速、水滴直径、地形等因素综合影响的线路发生结冰的一类物理现象。电网覆冰是电网安全运行最为严重的威胁之一,可能引起的电路过负载、不均匀覆冰、脱冰及导线舞动会造成输电线路跳闸等问题,严重时甚至引发地线断线、倒塔等事故,从而导致大范围停电,给电网及工农业生产造成巨大的经济损失,给人们生活用电造成极大困扰,由线路覆冰引起的电气和机械事故也会给电网带来巨大的经济损失。对电网的覆冰情况进行预测,及时发现覆冰厚度的变化趋势,能够有效防止覆冰事故的发生,给电网的防冰和除冰提供决策依据。
由于覆冰序列数据受微气象等因素影响,具有非线性和相互关联性等问题,如何有效地构建更准确的预测模型是覆冰预测的关键技术问题之一。研究学者针对这一关键问题提出了很多的研究模型与方法,现有的电网覆冰预测模型可以分为两类,一类是基于物理过程的预测模型,一类是基于数据驱动的预测模型。基于物理过程的预测模型研究,主要是从电网覆冰的形成过程和产生机理出发,结合流体力学、热力学等相关理论进行覆冰模型的构建。然而,由于覆冰形成过程复杂,环境影响因素多样,覆冰状况具有时空差异性,相关的理论分析不充分,尚未建立鲁棒性强、适应性好的覆冰预测模型。基于数据驱动的覆冰预测模型研究,主要以历史的电网覆冰数据为主,分析覆冰过程的影响因素,结合深度神经网络的非线性映射以及深度特征抽取能力,对复杂的气象数据和覆冰之间的关系进行学习。
由于不同环境气象数据之间通常存在复杂的非线性关系,传统方法模型难以挖掘与覆冰相关的各类序列数据之间的关系,导致覆冰预测精度差等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种基于局部时空特征融合的覆冰预测方法,以解决现有技术对电网的覆冰情况预测由于覆冰形成过程复杂,环境影响因素多样,覆冰状况具有时空差异性,相关的理论分析不充分,尚未建立鲁棒性强、适应性好的覆冰预测模型;覆冰预测精度差等问题等技术问题。
本发明的技术方案是:
一种基于局部时空特征融合的覆冰预测方法,它包括:
步骤1、采集传感器覆冰拉力以及气象数据构建数据集;
步骤2、进行数据预处理;
步骤3、图网络构建;
步骤4、模型训练,直到训练条件终止,生成训练好的模型,用于预测未来覆冰拉力值。
步骤5、为了验证基于局部空间的时序覆冰预测方法的有效性,采用真实数据集对LSTM、GRU和基于局部空间的时序覆冰预测方法进行覆冰预测对比实验,将RMSE和MAE作为模型误差分析指标,用于评估各种方法的序列预测性能。
它还包括:所述误差分析指标计算公式如下:
其中代表预测的覆冰拉力,yi代表真实的覆冰拉力值,n是测试数据集样本数量。
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