用于電力用戶分類的隸屬度確定方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于電力用戶分類的隸屬度確定方法和系統(tǒng)，其方法包括：獲取用戶數(shù)量及每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)，并建立原始數(shù)據(jù)矩陣；將所述原始數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得標準化矩陣；基于聚類中心的編碼方式對初始聚類中心進行粒子編碼，生成初始種群；將初始種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，采用橫向交叉法和縱向交叉法計算第二種群；判斷迭代次數(shù)是否大于設(shè)定迭代次數(shù)，若否，則將第二種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，繼續(xù)迭代；若是，將第二種群中最小適應(yīng)度對應(yīng)的粒子拆分為c個聚類中心，并計算每個用戶的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中心的隸屬度，其中，c表示預(yù)設(shè)的聚類數(shù)目。本方案提高了確定隸屬度的準確率和穩(wěn)定性。
【專利說明】用于電力用戶分類的隸屬度確定方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)據(jù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是設(shè)及一種用于電力用戶分類的隸屬度確定 方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在進行電力用戶分類時，往往會對電力指標數(shù)據(jù)進行處理。電力指標數(shù)據(jù)是電力 數(shù)據(jù)中的一種指標數(shù)據(jù)，比如，將用電量作為電力用戶分類指標時，則電力指標數(shù)據(jù)可W包 括用電量，將電壓等級作為電力用戶分類指標時，則電力指標數(shù)據(jù)可W包括電壓等級。將模 糊聚類的分析方法引入電力用戶分類中是現(xiàn)階段一種比較新的研究方向。通過確定用戶的 電力指標數(shù)據(jù)與聚類中屯、的隸屬度，從而可W實現(xiàn)對電力用戶的分類。其中，F(xiàn)CM聚類是一 種常用的模糊聚類方法，雖然FCM聚類具有簡單快速的優(yōu)點，但傳統(tǒng)的FCM聚類法過于依賴 初始聚類中屯、；FCM聚類過程是基于梯度下降的，容易陷入局部最優(yōu)；傳統(tǒng)的FCM聚類法分 類時間復(fù)雜度較高。從而導(dǎo)致用戶的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中屯、的隸屬度的準確率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，有必要針對用戶的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中屯、的隸屬度的準確率低的問 題，提供一種用于電力用戶分類的隸屬度確定方法和系統(tǒng)。
[0004] 一種用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，包括：
[0005] 從電力營銷系統(tǒng)中獲取用戶數(shù)量及每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述用 戶數(shù)量和電力指標數(shù)據(jù)建立原始數(shù)據(jù)矩陣；
[0006] 將所述原始數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得標準化矩陣；
[0007] 基于聚類中屯、的編碼方式對初始聚類中屯、進行粒子編碼，生成初始種群；
[000引將初始種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算所述橫向交叉的 父代種群中每個粒子的適應(yīng)值；
[0009] 根據(jù)橫向交叉的父代種群和其粒子的適應(yīng)值采用橫向交叉法計算第一種群，將第 一種群設(shè)為縱向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算所述縱向交叉的父代種群中每 個粒子的適應(yīng)值，根據(jù)縱向交叉的父代種群和其粒子的適應(yīng)值采用縱向交叉法計算第二種 群；
[0010] 判斷迭代次數(shù)是否大于設(shè)定迭代次數(shù)，若否，則將第二種群設(shè)為橫向交叉的父代 種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算該橫向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值，采用橫向交 叉法和縱向交叉法進行迭代計算第二種群；若是，將第二種群中最小適應(yīng)度對應(yīng)的粒子拆 分為C個聚類中屯、，并計算每個用戶的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中屯、的隸屬度，其中，C表示預(yù) 設(shè)的聚類數(shù)目。
[0011] 一種用于電力用戶分類的隸屬度確定系統(tǒng)，包括：
[0012] 原始數(shù)據(jù)矩陣建立模塊，用于從電力營銷系統(tǒng)中獲取用戶數(shù)量及每個用戶對應(yīng)的 電力指標數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述用戶數(shù)量和電力指標數(shù)據(jù)建立原始數(shù)據(jù)矩陣；
[0013] 歸一化處理模塊，用于將所述原始數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得標準 化矩陣；
[0014] 初始種群生成模塊，用于基于聚類中屯、的編碼方式對初始聚類中屯、進行粒子編 碼，生成初始種群；
[0015] 隸屬度確定模塊，用于將初始種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩 陣計算所述橫向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值；根據(jù)橫向交叉的父代種群和其粒子 的適應(yīng)值采用橫向交叉法計算第一種群，將第一種群設(shè)為縱向交叉的父代種群，根據(jù)所述 標準化矩陣計算所述縱向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值，根據(jù)縱向交叉的父代種群 和其粒子的適應(yīng)值采用縱向交叉法計算第二種群；判斷迭代次數(shù)是否大于設(shè)定迭代次數(shù)， 若否，則將第二種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算該橫向交叉的父 代種群中每個粒子的適應(yīng)值，采用橫向交叉法和縱向交叉法進行迭代計算第二種群；若是， 將第二種群中最小適應(yīng)度對應(yīng)的粒子拆分為C個聚類中屯、，并計算每個用戶的電力指標數(shù) 據(jù)與聚類中屯、的隸屬度，其中，C表示預(yù)設(shè)的聚類數(shù)目。
[0016] 上述用于電力用戶分類的隸屬度確定方法和系統(tǒng)，通過建立原始數(shù)據(jù)矩陣，并進 行歸一化處理，后續(xù)將標準化矩陣進行處理，可W提高處理效率。基于聚類中屯、的編碼方式 對初始聚類中屯、進行粒子編碼，生成初始種群。在第一次迭代時，將初始種群設(shè)為橫向交叉 的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算所述橫向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值，并 采用橫向交叉法和縱向交叉法計算第二種群，在沒有達到設(shè)定迭代次數(shù)時，將第二種群設(shè) 為橫向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算該橫向交叉的父代種群中每個粒子的適 應(yīng)值，采用橫向交叉法和縱向交叉法進行迭代計算第二種群，直到達到設(shè)定迭代次數(shù)，此時 可W得到最優(yōu)的第二種群，將第二種群中最小適應(yīng)度對應(yīng)的粒子拆分為C個聚類中屯、，從 而得到最優(yōu)的聚類中屯、，并計算每個用戶的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中屯、的隸屬度，提高了確 定隸屬度的準確率和穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明用于電力用戶分類的隸屬度確定方法實施例的流程示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明用于電力用戶分類的隸屬度確定系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于 此。
[0020] 如圖1所示，為本發(fā)明用于電力用戶分類的隸屬度確定方法實施例的流程示意 圖，包括：
[0021] 步驟S101 ;從電力營銷系統(tǒng)中獲取用戶數(shù)量及每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)，并 根據(jù)所述用戶數(shù)量和電力指標數(shù)據(jù)建立原始數(shù)據(jù)矩陣；
[0022] 電力指標數(shù)據(jù)是電力數(shù)據(jù)中的一種指標數(shù)據(jù)?？蒞建立原始矩陣X = (xJnxd。 a G (l，n)，n表示總共的電力用戶數(shù)量，b G (l，d)，d表示每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù) 的數(shù)量，Xgb表示第a個用戶、第b列的電力指標數(shù)據(jù)。
[0023] 步驟S102 ;將所述原始數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得標準化矩陣；
[0024] 本步驟的目的是為了簡化后續(xù)計算，提高計算效率。
[0025] 進一步的，步驟S102可W包括：
[0026] 采用W下公式計算歸一化數(shù)據(jù)：
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，其特征在于，包括： 從電力營銷系統(tǒng)中獲取用戶數(shù)量及每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述用戶數(shù) 量和電力指標數(shù)據(jù)建立原始數(shù)據(jù)矩陣； 將所述原始數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得標準化矩陣； 基于聚類中心的編碼方式對初始聚類中心進行粒子編碼，生成初始種群； 將初始種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算所述橫向交叉的父代 種群中每個粒子的適應(yīng)值； 根據(jù)橫向交叉的父代種群和其粒子的適應(yīng)值采用橫向交叉法計算第一種群，將第一種 群設(shè)為縱向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算所述縱向交叉的父代種群中每個粒 子的適應(yīng)值，根據(jù)縱向交叉的父代種群和其粒子的適應(yīng)值采用縱向交叉法計算第二種群； 判斷迭代次數(shù)是否大于設(shè)定迭代次數(shù)，若否，則將第二種群設(shè)為橫向交叉的父代種群， 根據(jù)所述標準化矩陣計算該橫向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值，采用橫向交叉法和 縱向交叉法進行迭代計算第二種群；若是，將第二種群中最小適應(yīng)度對應(yīng)的粒子拆分為C 個聚類中心，并計算每個用戶的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中心的隸屬度，其中，C表示預(yù)設(shè)的聚 類數(shù)目。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，其特征在于，所述根 據(jù)橫向交叉的父代種群和其粒子的適應(yīng)值采用橫向交叉法計算第一種群步驟，包括： 將橫向交叉的父代種群中的粒子進行兩兩不重復(fù)組合，獲得粒子對，并進行編號； 按編號順序依次取出粒子對，并在設(shè)定的橫向交叉概率下采用以下公式對粒子對的第 屯維執(zhí)行橫線交叉： MShc (i,d0) =T1 ?X(i, (!0) + (1^^ ?X(j, (!〇)+〇! ? (X(i,d〇)-X(j,d〇)) MShc (j,d0) =T1?X(j,d0) + (l-r2) ?X(i,d0)+C1?(X(j,d0)-X(i,d0)) 其中，(1?！?1，〇)，0 = 〇\(1，(1表示每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)的數(shù)量；1￡(1，吣； jG(1，N)，N表示初始種群粒子個數(shù)；ri，1~2為[0, 1]上的均勻分布隨機數(shù)；cuc2為[-1，1] 之間的均勻分布隨機數(shù)；X(i，(Ici)表示第i個粒子的第Cltl維數(shù)據(jù)；X(j，(Itl)表示第j個粒子 的第Cltl維數(shù)據(jù)；MShc;(i，(Ici)和MShc;(j，(Ici)分別表示第i個粒子和第j個粒子橫向交叉后的 中庸解； 將各個粒子對應(yīng)的中庸解保存在第一矩陣中，計算所述第一矩陣中每個中庸解的適應(yīng) 值，并與橫向交叉的父代種群中每個粒子對應(yīng)的適應(yīng)值進行比較，將適應(yīng)度小的粒子存儲 在第一種群中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，其特征在于，所述根 據(jù)縱向交叉的父代種群采用縱向交叉法計算第二種群步驟，包括： 將縱向交叉的父代種群的粒子的每一維進行歸一化處理，將各維進行兩兩不重復(fù)組 合，并進行編號； 按編號順序依次取出每一對； 根據(jù)設(shè)定縱向交叉率采用以下公式對每一對數(shù)據(jù)執(zhí)行縱向交叉： MSvc (i, (I1) =r?X(i, (I1)+ (1-r) ?X(i,d2) 式中，X(i，(I1)表示第i個粒子的第屯維數(shù)據(jù)，X(i，d2)表示第i個粒子的第(12維數(shù)據(jù)， (I1,d2G(1，D)，d聲d2，D=cXd，d表示每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)的數(shù)量；iG(1，N); r為[0, 1]上的均勻分布隨機數(shù)；MSvc;(i，(I1)表示第i個粒子的第Cl1維子代數(shù)據(jù)，根據(jù)第i個粒子的各子代數(shù)據(jù)獲得第i個粒子的縱向交叉后的初始中庸解； 將每個粒子縱向交叉后的初始中庸解進行反歸一化，得到對應(yīng)的中庸解，并將其保存 在第二矩陣中，計算所述第二矩陣中每個中庸解的適應(yīng)值，并與縱向交叉的父代種群中每 個粒子的適應(yīng)值進行比較，將適應(yīng)度小的粒子存儲在第二種群中，其中，縱向交叉的父代種 群為橫向交叉法得到的第一種群。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，其特征 在于，所述將所述原始數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得標準化矩陣步驟包括： 采用以下公式計算歸一化數(shù)據(jù)：
其中，ae(l，n)，n表示用戶數(shù)量，be(l，d)，d表示每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)的 數(shù)量，1^11^表示原始數(shù)據(jù)矩陣中第b列中最小電力指標數(shù)據(jù)，maxx#b表示原始數(shù)據(jù)矩陣中 第b列中最大電力指標數(shù)據(jù)，x'ab表示第a個用戶、第b列的電力指標數(shù)據(jù)對應(yīng)的歸一化數(shù) 據(jù)； 根據(jù)各歸一化數(shù)據(jù)獲得標準化矩陣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，其特征 在于，所述根據(jù)所述標準化矩陣計算所述橫向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值步驟， 包括： 將橫向交叉的父代種群中每個粒子分別拆分為c個聚類中心，獲得每個粒子對應(yīng)的聚 類中心； 采用以下公式計算所述標準化矩陣中每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中心之間 的隸屬度：
其中，I<x<c，l<y<n，n表示用戶數(shù)量，m表示模糊系數(shù)，dxy表示所述標準化矩 陣中第y個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)與第X個聚類中心之間的歐氏距離，dky表示所述標準 化矩陣中第y個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)與第k個聚類中心之間的歐氏距離，Uxy表示所述 標準化矩陣中每個用戶y對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)與聚類中心X之間的隸屬度； 采用以下公式計算橫向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值；
其中，fit表示聚類中心對應(yīng)的粒子的適應(yīng)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，其特征在于，采用以 下公式將縱向交叉的父代種群的粒子的每一維進行歸一化處理：
式中，Cl1G(1，D)，PdlMX為第di維控制變量的上限，PdlDlin為第di維控制變量的下限，k為當前迭代次數(shù)，Xk(i，(I1)表示迭代次數(shù)為k時第i個粒子的第屯維數(shù)據(jù)，XH(i，Cl1)表示 迭代次數(shù)為k-1時第i個粒子的第屯維數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定方法，其特征在于，采用以 下公式將每個粒子縱向交叉后的初始中庸解進行反歸一化： MSvc' (I1Cl1) =MSvc(I1Cl1) ? (Pdlmax-Pdlmin)+Pdlmin 其中，MSvc;(i，(I1)表示第i個粒子的第Cl1維子代數(shù)據(jù)，MSv。'（i，(I1)表示第i個粒子的 第Cl1維子代數(shù)據(jù)反歸一化后的數(shù)據(jù)。
8. -種用于電力用戶分類的隸屬度確定系統(tǒng)，其特征在于，包括： 原始數(shù)據(jù)矩陣建立模塊，用于從電力營銷系統(tǒng)中獲取用戶數(shù)量及每個用戶對應(yīng)的電力 指標數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述用戶數(shù)量和電力指標數(shù)據(jù)建立原始數(shù)據(jù)矩陣； 歸一化處理模塊，用于將所述原始數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)進行歸一化處理，獲得標準化矩 陣； 初始種群生成模塊，用于基于聚類中心的編碼方式對初始聚類中心進行粒子編碼，生 成初始種群； 隸屬度確定模塊，用于將初始種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計 算所述橫向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值；根據(jù)橫向交叉的父代種群和其粒子的適 應(yīng)值采用橫向交叉法計算第一種群，將第一種群設(shè)為縱向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準 化矩陣計算所述縱向交叉的父代種群中每個粒子的適應(yīng)值，根據(jù)縱向交叉的父代種群和其 粒子的適應(yīng)值采用縱向交叉法計算第二種群；判斷迭代次數(shù)是否大于設(shè)定迭代次數(shù)，若否， 則將第二種群設(shè)為橫向交叉的父代種群，根據(jù)所述標準化矩陣計算該橫向交叉的父代種群 中每個粒子的適應(yīng)值，采用橫向交叉法和縱向交叉法進行迭代計算第二種群；若是，將第二 種群中最小適應(yīng)度對應(yīng)的粒子拆分為c個聚類中心，并計算每個用戶的電力指標數(shù)據(jù)與聚 類中心的隸屬度，其中，C表示預(yù)設(shè)的聚類數(shù)目。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定系統(tǒng)，其特征在于，所述隸 屬度確定模塊，用于： 將橫向交叉的父代種群中的粒子進行兩兩不重復(fù)組合，獲得粒子對，并進行編號； 按編號順序依次取出粒子對，并在設(shè)定的橫向交叉概率下采用以下公式對粒子對的第 屯維執(zhí)行橫線交叉： MShc (i,d0) =T1 ?X(i, (!0) + (1^^ ?X(j, (!〇)+〇! ? (X(i,d〇)-X(j,d〇)) MShc (j,d0) =T1?X(j,d0) + (l-r2) ?X(i,d0)+C1?(X(j,d0)-X(i,d0)) 其中，(1?！?1，〇)，0 = 〇\(1，(1表示每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)的數(shù)量；1￡(1，吣； jG(1，N)，N表示初始種群粒子個數(shù)；ri，1~2為[0, 1]上的均勻分布隨機數(shù)；cuc2為[-1，1] 之間的均勻分布隨機數(shù)；X(i，(Ici)表示第i個粒子的第Cltl維數(shù)據(jù)；X(j，(Itl)表示第j個粒子 的第Cltl維數(shù)據(jù)；MShc;(i，(Ici)和MShc;(j，(Ici)分別表示第i個粒子和第j個粒子橫向交叉后的 中庸解； 將各個粒子對應(yīng)的中庸解保存在第一矩陣中，計算所述第一矩陣中每個中庸解的適應(yīng) 值，并與橫向交叉的父代種群中每個粒子對應(yīng)的適應(yīng)值進行比較，將適應(yīng)度小的粒子存儲 在第一種群中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電力用戶分類的隸屬度確定系統(tǒng)，其特征在于，所述隸 屬度確定模塊，用于： 將縱向交叉的父代種群的粒子的每一維進行歸一化處理，將各維進行兩兩不重復(fù)組 合，并進行編號； 按編號順序依次取出每一對； 根據(jù)設(shè)定縱向交叉率采用以下公式對每一對數(shù)據(jù)執(zhí)行縱向交叉： MSvc (i, (I1) =r?X(i, (I1)+ (1-r) ?X(i,d2) 式中，X(i，(I1)表示第i個粒子的第屯維數(shù)據(jù)，X(i，d2)表示第i個粒子的第(12維數(shù)據(jù)， (I1,d2G(1，D)，d聲d2，D=cXd，d表示每個用戶對應(yīng)的電力指標數(shù)據(jù)的數(shù)量；iG(1，N); r為[0, 1]上的均勻分布隨機數(shù)；MSV。(i，(I1)表示第i個粒子的第Cl1維子代數(shù)據(jù)，根據(jù)第i 個粒子的各子代數(shù)據(jù)獲得第i個粒子的縱向交叉后的初始中庸解； 將每個粒子縱向交叉后的初始中庸解進行反歸一化，得到對應(yīng)的中庸解，并將其保存 在第二矩陣中，計算所述第二矩陣中每個中庸解的適應(yīng)值，并與縱向交叉的父代種群中每 個粒子的適應(yīng)值進行比較，將適應(yīng)度小的粒子存儲在第二種群中，其中，縱向交叉的父代種 群為橫向交叉法得到的第一種群。
【文檔編號】G06F17/30GK104504127SQ201410853595
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】黎高程, 李超, 李海亮, 康峰, 譚火超, 孟安波 申請人:廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局