一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法及系统技术方案

一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法及系统，包括：利用架空输电线路舞动和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动和未舞动时对应的二维散点图；采用贪心思想优化的单位方格覆盖算法对架空输电线路舞动和未舞动时对应的二维散点图中的散点进行聚类，并将每个以方格形式聚类的结果作为一个状态；获取各状态间转移和各层间状态转移的泊松过程的参数；基于所述泊松过程的参数定义平稳分布函数；基于各状态间和满足平稳分布的连通性矩阵确定马尔科夫链的状态转移矩阵；基于所述状态转移矩阵生成伪在线序列；其中各层间状态包括：架空输电线路在舞动和未舞动时的状态。本发明专利技术基于马尔科夫链生成带序列的数据，提高了数据的完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法及系统
本专利技术涉及数据的构建领域，具体涉及一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法及系统。
技术介绍
随着人工智能、大数据技术的发展，电网中越来越多技术应用到了机器学习算法来进行预测、预警。一个好的机器学习算法需要有大量、优质的数据来进行模型训练。但是对于目前的应用中，高质量数据是很少的，主要由于目前传感器与存储设备的硬件配置、网络通信等原因，数据经常是不完整，并且没有了原有的时序信息，以乱序形式保存在数据库中。数据的不完整性导致数据无法用于对在线学习算法的训练，进而导致很多模型无法应用到实际系统中。
技术实现思路
针对现有技术中存在的架空输电线路舞动数据大多缺少时间序列，无法用于训练架空输电线路舞动状态在线预测模型的问题，本专利技术提供一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法，其特征在于，包括：分别利用架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图；采用贪心思想优化的单位方格覆盖算法分别对架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图中的散点进行聚类，并将每个以单位方格形式聚类的结果作为一个状态；获取各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态转移的泊松过程的参数；基于所述各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态间转移的泊松过程的参数定义平稳分布函数；基于各状态间的连通性矩阵和满足平稳分布的连通性矩阵确定马尔科夫链的状态转移矩阵；基于马尔科夫链的状态转移矩阵生成伪在线序列；其中，所述各层间状态包括：架空输电线路处于舞动时的状态和处于未舞动时的状态。优选的，所述分别利用架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图，包括：以温度和湿度分别作为横、纵坐标构建坐标系，并将所述架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据输入到所述坐标系中，得到架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图。优选的，所述平稳分布函数的计算式如下：π＝(πN,πG)式中，π为平稳分布函数，πN为未舞动时的温湿度归一化数据的平稳分布函数，πG为舞动时的温湿度归一化数据平稳分布函数。优选的，所述未舞动时的温湿度归一化数据的平稳分布函数中状态i对应的平稳分布函数，按下式确定：式中，πN(i)为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中状态i对应的平稳分布函数，Ci为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中状态i包含的温湿度归一化数据，CN为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中包含的所有未舞动时的温湿度归一化数据的总和，λ1为各状态间转移的泊松过程的参数，λ2为各层间状态转移的泊松过程的参数；其中，所述状态i的取值范围如下式所示：i∈[1,m]式中，m为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中的状态总数。优选的，所述舞动时的温湿度归一化数据平稳分布函数中状态j对应的平稳分布函数，按下式确定：式中，πG(j)为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中状态j对应的平稳分布函数，Cj为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中状态j中包含的温湿度归一化数据，CG为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中包含的所有舞动时的温湿度归一化数据的总和；其中，所述状态j的取值范围如下式所示：j∈[1,n]式中，n为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中的状态总数。优选的，所述基于各状态间的连通性矩阵和满足平稳分布的连通性矩阵确定马尔科夫链的状态转移矩阵，包含：各状态间的连通性矩阵为(m+n)×(m+n)的矩阵，且矩阵中的元素值为各状态之间的连通性；其中，m为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中的状态总数，所述n为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中的状态总数；若状态j为状态i对应的可转移状态，则状态i与状态j之间的连通性等于1，否则，状态i与状态j之间的连通性等于0；所述状态i对应的可转移状态为状态i对应的方格分别在架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图中距离最近的设定数量个方格对应的状态。优选的，所述马尔科夫链的状态转移矩阵的计算式如下：式中，为马尔科夫链的状态转移矩阵，‖·‖F为矩阵的Frobenius范数，P为满足平稳分布的连通性矩阵，P0为各状态间的连通性矩阵。优选的，所述基于马尔科夫链的状态转移矩阵生成伪在线序列，包括：S1模拟生成参数为λ1+λ2的指数分布随机数，并将该随机数作为状态转移的转移时刻；S2初始化当前时刻t＝0，初始状态为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中随机的一个状态，伪在线序列为空；S3在当前状态中随机采集一个温湿度归一化数据对应的采样数据，并将该数据填入伪在线序列；S4判断t是否等于T，如是，则输出伪在线序列，否则，转至步骤S5；S5判断当前时刻是否到达状态转移的转移时刻，若是，则令t＝t+1并转至步骤S6，若否，则令t＝t+1并返回所述步骤S3；S6基于所述马尔科夫链的状态转移矩阵进行状态转移，更新当前状态并返回所述步骤S3；其中，λ1为各状态间转移的泊松过程的参数，λ2为各层间状态转移的泊松过程的参数，T为总采样时刻。优选的，所述采样数据至少包括下述中的一种：温度、湿度、风速、风向、输电线路覆冰厚度、降水量、输电线路角度和线路振动幅度。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成系统，包括：散点图构建模块，用于利用架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图；聚类模块，用于采用贪心思想优化的单位方格覆盖算法分别对架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图中的散点进行聚类，并将每个以单位方格形式聚类的结果作为一个状态；参数获取模块，用于获取各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态转移的泊松过程的参数；平稳分布函数定义模块，用于基于所述各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态转移的泊松过程的参数定义平稳分布函数；转移矩阵确定模块，用于基于各状态间的连通性矩阵和满足平稳分布的连通性矩阵确定马尔科夫链的状态转移矩阵；序列生成模块，用于基于马尔科夫链的状态转移矩阵生成伪在线序列；其中，所述各层间状态包括：架空输电线路处于舞动时的状态和处于未舞动时的状态。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法及系统，包括：分别利用架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法，其特征在于，包括：/n分别利用架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图；/n采用贪心思想优化的单位方格覆盖算法分别对架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图中的散点进行聚类，并将每个以单位方格形式聚类的结果作为一个状态；/n获取各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态转移的泊松过程的参数；/n基于所述各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态间转移的泊松过程的参数定义平稳分布函数；/n基于各状态间的连通性矩阵和满足平稳分布的连通性矩阵确定马尔科夫链的状态转移矩阵；/n基于马尔科夫链的状态转移矩阵生成伪在线序列；/n其中，所述各层间状态包括：架空输电线路处于舞动时的状态和处于未舞动时的状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种架空输电线路舞动数据的伪在线序列生成方法，其特征在于，包括：
分别利用架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图；
采用贪心思想优化的单位方格覆盖算法分别对架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图中的散点进行聚类，并将每个以单位方格形式聚类的结果作为一个状态；
获取各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态转移的泊松过程的参数；
基于所述各状态间转移的泊松过程的参数和各层间状态间转移的泊松过程的参数定义平稳分布函数；
基于各状态间的连通性矩阵和满足平稳分布的连通性矩阵确定马尔科夫链的状态转移矩阵；
基于马尔科夫链的状态转移矩阵生成伪在线序列；
其中，所述各层间状态包括：架空输电线路处于舞动时的状态和处于未舞动时的状态。


2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述分别利用架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据构建架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图，包括：
以温度和湿度分别作为横、纵坐标构建坐标系，并将所述架空输电线路舞动时的温湿度归一化数据和未舞动时的温湿度归一化数据输入到所述坐标系中，得到架空输电线路舞动时对应的二维散点图和未舞动时对应的二维散点图。


3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述平稳分布函数的计算式如下：
π＝(πN,πG)
式中，π为平稳分布函数，πN为未舞动时的温湿度归一化数据的平稳分布函数，πG为舞动时的温湿度归一化数据平稳分布函数。


4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述未舞动时的温湿度归一化数据的平稳分布函数中状态i对应的平稳分布函数，按下式确定：



式中，πN(i)为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中状态i对应的平稳分布函数，Ci为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中状态i包含的温湿度归一化数据，CN为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中包含的所有未舞动时的温湿度归一化数据的总和，λ1为各状态间转移的泊松过程的参数，λ2为各层间状态转移的泊松过程的参数；
其中，所述状态i的取值范围如下式所示：
i∈[1,m]
式中，m为架空输电线路未舞动时对应的二维散点图中的状态总数。


5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述舞动时的温湿度归一化数据平稳分布函数中状态j对应的平稳分布函数，按下式确定：



式中，πG(j)为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中状态j对应的平稳分布函数，Cj为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中状态j中包含的温湿度归一化数据，CG为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中包含的所有舞动时的温湿度归一化数据的总和；
其中，所述状态j的取值范围如下式所示：
j∈[1,n]
式中，n为架空输电线路舞动时对应的二维散点图中的状态总数。


6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述基于各状态间的连通性矩阵和满足平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹煜，刘彬，周翔，吴辰晔，程永锋，马潇，曹松鹏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，清华大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11