[发明专利]基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法

权利要求书

1.一种基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法，其特征在于，包括：

对PMU数据矩阵进行归一化，根据PMU数据矩阵中各元素对应位置缺失情况，构造掩码矩阵和噪声矩阵；

将归一化后的数据矩阵、噪声矩阵和掩码矩阵输入至GAIN模型，所述GAIN模型中的生成器生成插补矩阵来逼近所述归一化后的数据矩阵，所述GAIN模型中的判别器根据提示信息判断插补矩阵中各元素是所述归一化后的数据矩阵中真实数据的概率，所述生成器与判别器博弈训练，使所述生成器学习到所述归一化后的数据矩阵中真实数据的分布；

对于包含丢失数据的PMU数据矩阵，不同提示率的提示信息会使生成器生成满足不同分布的生成矩阵，通过在设定的区间遍历提示率，选择与实际情况差异最小的作为最优恢复数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法，其特征在于，使用MinMaxScaler对PMU数据进行归一化，表示为：

其中，X表示归一化之前的数据矩阵，X_max表示PMU数据的最大值，X_min表示PMU数据的最小值，X^N表示归一化后的数据矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法，其特征在于，所述根据PMU数据矩阵中各元素对应位置缺失情况，构造掩码矩阵和噪声矩阵包括：

建立一个与PMU数据矩阵X，维度一致的掩码矩阵M，其元素值为0表示对应PMU数据出现缺失，否则为1，表示为：

其中，X_ij表示PMU数据矩阵X的第i行第j列位置元素，M_ij表示掩码矩阵M的第i行第j列位置元素；

建立一个与PMU数据矩阵X维度一致的噪声矩阵Z，其元素值为z_ij表示对应PMU数据出现缺失，否则为0，表示为：

其中，z_ij表示噪声矩阵Z的第i行第j列位置元素。

4.根据权利要求1所述的一种基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法，其特征在于，所述GAIN模型中的生成器生成插补矩阵来逼近所述归一化后的数据矩阵包括：

所述生成器利用归一化后的数据矩阵X^N、噪声矩阵Z和掩码矩阵M，生成生成矩阵利用生成矩阵填补归一化后的数据矩阵X^N中缺失的部分，输出插补矩阵

5.根据权利要求4所述的一种基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法，其特征在于，所述生成矩阵与插补矩阵公式形式为：

其中，⊙表示哈达玛积运算，G表示生成器。

6.根据权利要求1所述的一种基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法，其特征在于，所述判别器根据提示信息判断插补矩阵中各元素是所述归一化后的数据矩阵中真实数据的概率包括：

所述插补矩阵记为所述提示信息为提示矩阵H，所述判别器根据插补矩阵与提示矩阵H输出的各元素是所述归一化后的数据矩阵中真实数据的概率即为预测的掩码矩阵表示为：

其中，D表示判别器。

7.根据权利要求6所述的一种基于生成对抗插补网络的PMU连续丢失数据恢复方法，其特征在于，所述提示矩阵H的维数和归一化后的数据矩阵一致，提示矩阵H生成方式如下：

H＝B⊙M+0.5(1-B)

其中，B是一个维数和掩码矩阵M一致的二值随机矩阵，B中元素随机为0或1。