优选平滑系数的指数平滑法电量预测系统

第�� 卷 第 期 !∀ ∀ 年 月 电 网 技 术 #∃ % & ∋ ( )∗ +& , − & & . / ∃ 0∃ 1 ) 2 ∃ 03 �� 45 / 3 6 ∃ 3 ! ∀ ∀ 优选平滑系数的指数平滑法电量预测系统 吉培荣 张玉 文 简作群 葛洲坝水 电工程学院 电 气系 , 77 8 � � � 湖北宜昌 宜昌供电局 , 77 8� �� 湖北宜昌 9 6 : ;: < − = >< >− ? ≅Α = : < 9 ( − >6 Β (? (− : Χ Δ ? : Ε #Α 6 : 6 − 一(Χ Α Α − Φ >6 Β Χ : − Φ Α Γ 4Η #& Η∋ ∃ / 1 Ι . ϑ / 1 ? 5 % & / 4Ηϑ / Ι 5 ∃ Κ 5 / Β & Λ .∃ 5 Μ ϑ >/ ∗ + Η+5 +& ∃ Ν Φ )Ο ∋ ∃ & 0& & +∋ Η& : / 1 Η/ & & ∋Η/ 1 ? Η& .ϑ / 1 #∃ % & ∋ ( 5 Π Π 0) < ∃ , Π ϑ / ) ? Η& . ϑ / 1 , 7 7 8 � � � < . Η/ ϑ ? Η& . ϑ / 1 , 7 7 8 � � � < . Η/ ϑ 9 Δ ∗− = 9 < − >/ + .Η∗ Π ϑ Π & ∋ ϑ / & 0& &+ ∋Η& Η+) Ν∃ ∋ & &ϑ ∗+ Η/ 1 ∗ ) ∗+ & , Μ ) & Θ Π ∃ / & / +一∗ , ∃ ∃ +. Η/ 1 , & +. ∃ Ο !Ρ Π ∋ & ∗ & / +& Ο 3 − . & ∗ , ∃ ∃ +. & ∃ & ΝΝΗ& Η& / + !Ρ & . ∃ ∗ & / % Η+ . ϑ / & % 0) #∋ ∃ # ∃ ∗& Ο ∃ #+ Η, ΗΛ ϑ +Η∃ / , & +. ∃ Ο 3 − .Η∗ ∗ ) ∗ +& , !Ρ & ∃ / Σ & / Η& / + Ν∃ ∋ 5 ∗ & , ϑ / Ο !Ρ ∃ Ν . Η1 . ϑ Τ & 5 ∋ ϑ & ) ϑ / Ο ∗ #& & Ο 3 Υ : ? % � = Γ ( ≅ ∃ ∋ & & ϑ ∗ +Η/ 1 ∗ )∗ +& , : 0& & +∋ ΗΤ & / & ∋ 1 ) : Θ ς Π ∃ / & / +一 ∗ , ∃ ∃ +. Η/ 1 , & +. ∃ Ο � 3 ! Ω ∃ Π +Η, 5 , ∗& & ΞΗ/ 1 , & +. ∃ Ο 摘要 本文介绍一个用指数平滑法开发的电量预测系统 。系 统中平滑系数的选择采用了新近提出的 � 3 ! Ω优选法 。系统 具有预测精度高 、 运行速度快和使用方便的特点 。 关锐词 预测系统 电量 指数平滑法 � 3 !Ω 优选法 电量预测 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 有很多种Ψ0Ζ , 指数平滑法是其中 的一种 。它具有方法简单 , 适应性强等特点 , 不仅常 用在对未来周 、 日以每小时负荷量为统计样本的短 期 、超短期预测中川 , 也可以用来进行中长期电量预 测 Ψ8, ‘〕。本文介绍一个用 � 3 !Ω 法优选平滑系数的指 数平滑法电量预测系统 。 ! 指数平滑法预测公式 [!∴ 线性模型 指数平滑法线性模型预测公式为 戈] ⊥ , _ 9 , ⊥ 丑‘ · , [0 ∴ 式中 , 为预测超前期 ,义⊥ , 为 + 十 , 期的预测值 。 式 [0∴ 中 9 , 、Δ ] 参数用下列公式计算 ] 9 ‘ _ � Ρ , ‘一 (气 [� ∴ Δ , _ ϑ [( , ‘ 一 ( 00+ ∴ ⎯ [0 一 ϑ ∴ [8 ∴ (“_ 口Ε ] ⊥ [0 一 ϑ ∴( ‘+α ! [7 ∴ ( ,’+ _ ϑ( ‘ ] ⊥ [! 一 ϑ ∴(气一 , [Ρ ∴ 式中 ϑ 为平滑系数 , Ε , 为时刻 + 的观察值 , (0 , 、 (0 卜 ! 分别为时刻 + 、 + 一 ! 的一次平滑值 , (气、(气一 ! 分 别为时刻 + 、 + 一 ! 的二次平滑值 , 且夕 ! 一 (’, 、 β Ε 0 。 [�∴ 二次曲线模型 指数平滑法二次曲线模型预测公式为 戈] ⊥ 二 _ 八 ‘ ⊥ 召‘ · , ⊥ <+ · , , [ ∴ 式中 , 、么⊥ 。 的意义同线性模型 。 式 [ ∴ 中 9 ] 、Δ ‘、 Τ ] 各参数用下列公式计算 ] 9 ‘ _ 8Ρ “一 8Ρ ,,+ ⊥ ( 厉‘ [χ ∴ Δ ] β ϑ 〔[ 一 ∗ϑ ∴(“一 � [Ρ 一 7 ϑ ∴( 气 ⊥ [7 一 8ϑ ∴( 解‘〕⎯ 〔� [! 一 ϑ ∴勺 [Ω ∴ <‘ _ ϑ Ι [( ‘, 一 � Ρ ,’+ ⊥ ( 价‘∴ ⎯ 〔� [! 一 ϑ ∴�〕 [∀ ∴ ( 邢 ] 一 ϑ( ‘几⊥ [0 一 ϑ ∴( 气一 ! [! � ∴ 式 中 ( , 。、( 气一 , 分别为时刻 + 、 + 一 ! 的三次平滑值 , 其余各项含义同线性模型 , 且 (’ , 一 酬0 β ( 邢 ! 一 Ε > 。 � 平滑系数的选择 平滑系数 ϑ 对预测结果影响很大 。常用的平滑 系数的选择方法有经验估计法陈 ‘〕、 试凑法圈等 , 最 近有人提出了� 3 !Ω 优选法 Ψ δ 。文献 仁 〕取均方误差 Χ ( : 作为目标函数搜寻最优的平滑系数 , 我们通过 实际计算发现用平均绝对百分比误差 Χ 9 #: 作为 目标函数结果更好 。故预测系统采用 Χ 9 #: 作为 目 标函数 , 其计算公式为 Χ9 Π : 一 [Λ ⎯ / ∴艺 >Ε ‘ 一 戈‘ !ΛΕ , [! ! ∴ 式中 Θ , 为 Η时的观察值 , 戈, 为 Η时的拟合值[模型 值 ∴ 。 � 3 !Ω 法优选搜寻平滑系数 ϑ 的过程如下 ] 设 。 _ � 3 � ! , 将 ϑ 任 [� , ! ∴ 分为 ! � 个等距子区 间 ] ϑ , 任 [∃ , � 3 ! ∴ , ϑ ] 任 [� 3 ! , � 3 � ∴ , ⋯ , ϑ 0。 任 [� 3 ∀ , ! ∴ 。依次选子区间 代 任 [Ε ‘, 艺 ∴ Η 一 ! , � , ⋯ , !� 按 以下步骤进行计算 ] 第�� 卷 第 期 电 网 技 术 [! ∴ 求出第一个试点 久 _ � 3 ! ΩΕ 、 ⊥ � 3 8 ∗Ι) ‘ [� ∴求出第二个试点 ϑ> ‘ _ � 3 8 Ω �Ε 、 ⊥ � 3 ! Ω? 、 [8 ∴ 当 队 一 丫‘>ε 。时 , 分别求出 隽 和 口 ‘相对 应 的 Χ9 #: 的值 五[ϑ3 ∴ 和 几 [ϑ,3 ∴ 。 若 人[ϑ3 ∴ φ 几[ϑ,3 ∴ , 则令 戈 不变 ,艺 β 了‘ , ϑ, ‘ 一 久 , ΝΛ [ϑ,+ ∴ ς Ν0 俩 ∴ , 并转入步骤 [!∴ 计算 隽 , 然后转入步骤 [8 ∴ γ 若人 [ϑΗ ∴ ε 几“ γ ∴ ,则令矶 不变 , Ε ‘一 久 , ϑΗ 一 丫 ‘, 人[ϑ3 ∴ β 几 [ϑ, , ∴ , 并转入步骤[� ∴计算 Ο ‘ , 然后转入 步骤[8 ∴ 。 [7 ∴当 !代 一丫‘η《 ‘时 , 取该子区间平滑系数的 最优值为 ϑΝ’ _ [ϑΗ ⊥ ϑ, ‘∴⎯ � , 将其代入式 [0∴ 或 [ ∴ 求出相对应的Χ 9 #: 的值 Ν[ ϑΗ’ ∴ 。 [Ρ ∴ 求出 !� 个子区间的全部 ϑ3’ 和相对应的 Ν[ ϑΗ’ ∴ 后 , 选最小 Ν [ϑΗ’ ∴ Η β ! , � , ⋯ , !� 对应的 ϑΗ’ 为最终平滑系数 ϑ , 至此优选过程结束 。 计 ϑ 的缺点 , 大大提高了模型的预测精度 。通过对线 性模型和二次曲线模型的优选 , 使预测精度进一步 提高 。 �∴ 运算速度快 。系统采用的方法通常只需 8� 多 次运算即可得到最优平滑系数 , 而在同样精度 [。β � 3 �! ∴ 条件下 , 用试凑法川优选 ϑ 则需进行 ! �� 次运 算 。由于整个预测过程中的计算量主要集中在优选 。 上 , 故本系统的运算速度较采用试凑法优选 ϑ 的 系统快近两倍 , 且模型预测精度也略高一些 。 [8∴ 使用方便 。系统模块化程度高 , 具有汉字提 示及菜单选择 。计算时只需输入三个系统运行参数 和必要的历史数据 。系统运行的控制采用触键方式 , 使用极为方便 。 8 平滑法预测系统 [Γ 系统结构 系统用汉化 Δ 9 (> < 语言编成 , 在 >Ε 〕Ρ Ρ 3 �支持 下运行 , 其模块结构如下 应用举例 吉林省某市! ∀ Ω !一 ! ∀ ∀ 7年用 电量数据见表 0 。 表! 用电+ 数据 [单位 ] Β % 句− ϑ Μ0& ! : 0&Τ +∋ Η& & / &∋1 ) Ο ϑ 扭 [ι / Η+ ] Β ϕ 00 ∴ 开开始始 菜菜单选项项 输输入入入 计算算算 输出出出 退出出 系系统统统 历史史史 线性性性 二次次次 两模模模 两模模模 两模模模 模型型运运行行行 数据据据 模型型型 曲线线线 型 的的的 型的的的 型的的的 参数数琳琳抿抿抿抿抿抿抿 模型型型 拟合合合 预测测测 参数数数 及预预值值值值值值值值值值值值和和和 值和和和 和性性性 测值值拟拟拟拟拟拟拟拟拟拟合合合 预测测测 能能能能精精精精精精精精精精度度度 精度度度度度度 年年份份 !∀ Ω !!! ! ∀ Ω ��� ! ∀Ω 888 !∀ Ω 777 ! ∀ Ω ΡΡΡ 用用电量量 8∀ 7 7 3 χχχ 8 ∀ Ρ Ρ 3 7 888 7 !Ω � 3 � ��� 7 8 χ 3 8 777 7 Ρ Ρ χ。 ��� 年年份份 ! ∀Ω ! ∀ Ω χχχ !∀ Ω ΩΩΩ ! ∀ Ω ∀∀∀ ! ∀∀ ��� 用用电量量 7 ∀� � 3 Ω ��� Ρ � � χ 3 ∀ Ρ ! ∀Ω 3 χ Ρ � Ω � 3 8 ��� Ρ ! χ 。 888 年年份份 ! ∀ ∀ !!! ! ∀ ∀ ��� !∀ ∀ 888 ! ∀ ∀ 77777 用用电量量 Ρ Ω 8 Ω。 ��� ! χ � 3 ! !!! Ρ 8Ω 。 � χ χ 3 !88888 将 ! ∀ Ω !一 ! ∀ ∀ �年数据用于建模 , ! ∀ ∀ 8一 ! ∀ ∀ 7年 两年数据用于考察模型的预测性能 , 由相应模块输 出的结果见表� 。 表� 模型参数及性能检验结果 − ϑ Μ 0& � #ϑ ∋ ϑ , & +& ∋∗ ∃ Ν , ∃ Ο & 0∗ ϑ / Ο & .& & Ξ Η/ 1 ∋ & ∗ 5 0+∗ � � Π& ∋ Ν∃ ∋ , ϑ / && ∃ Ν , ∃ Ο & 0∗ [�∴ 系统流程 输入系统运行数据 ; 、Χ 、6 和 ; 个历史数据 β 分别用前 Χ 个历史数据优选 ϑ , 建立线性模型和二 次曲线模型 β 输出两模型的拟合值 、拟合精度 、预 测值 、预测精度 [与后 ;一Χ 个历史数据比较得到 ∴ 、 模型参数 、绝对平均拟合精度 、绝对平均预测精度 β 根据输出结果选定模型 β 用全部历史数据优选 ϑ , 建立线性模型或二次曲线模型 β 输出模型参数 、 6 个预测值 β 结束或继续进行 。 [8 ∴ 系统特点 0∴ 预测精度高 。系统采用的优选方面使得平滑 系数 ϑ 为最优值 , 克服了经验估计法 Ψ8, ‘〕无法准确估 育育矿β 巡翌翌 线性模型型 二次曲线模型型 κκκκκ � 3 Ω 7 � χ � Ρ��� � 3 ! ∀ !� � !!! 999 +++ ! Ω � Ω。 777 ! χ� � 3 !!! ΔΔΔ +++ 8 � 8 χ ! 3 ∀ 777 8 � ∀ ∀ 。 ΩΩΩ <<< +++ ��� ! ∀ � χ 3 � ! 777 绝绝对平均拟合精度度 ! 3 ∀ 7λλλ � 3 ! λλλ 绝绝对平均预测精度度 � 3 Ρ !λλλ ! 3 ! !λλλ 从表 �可以看出 , 线性模型的拟合性能和预测性 能均优于二次曲线模型 , 故用线性模型建模进行预 测 。用 ! ∀ Ω !一 ! ∀ ∀ 7年全部数据建立的线性模型为 ] 戈∀ 7 ⊥ , _ χ χ Ρ 3 Ρ ∀ ⊥ � χ ! 3 ∗ 0, 由此可得 ! ∀ ∀ Ρ 、 ! ∀ ∀ 、 ! ∀ ∀ χ年三年用电量的预 测值为 ] 父∀ 。 β χ � Ρ � 3 χ ∃Β ϕ . , 父∀。 _ χ Ρ � � 3 Ρ !Β ϕ . , 父, χ 一 χ Ρ ∀ 7 3 8 � Β ϕ . 。 [− 转第Ρ 页 & ∃ / +Η/ 5 & Ο ∃ / Π ϑ 1 & Ρ ∴ #∃ % & ∋ ( )∗ +& , − & & . / ∃ 0∃ 1 ) 2 ∃ 03 � � 6 ∃ 3 的各种 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 指标 [功率 、 电量 、 控制时段 ∴ , 选定后 , 退出对话框 , 同时完成通信打包 , 装帧送入申请缓 冲区排队 。 [� ∴ 模块名 ] < Α 6 − 编号 ] ! 3 ! 功能 ] 本模块是遥控申请模块 , 首先调用密码 识别模块 , 若正确 , 则选择用户 , 确定分合操作内 容 , 装帧送入申请缓冲区排队 。 [8 ∴ 模块名 ] Χ : 9 ( 编号 ] ! 3 � 功能 ] 是遥测 申请模块 , 首先选择双向用户 , 确 定遥测项目 , 装帧送入申请缓冲区排队 。 [7 ∴ 模块名 ] ( − 9 − 编号 ] ! 3 8 功能 ] 是遥信申请模块 , 首先选择双向用户 , 确 定遥信项目 , 装帧送入申请缓冲区排队 。 [Ρ ∴ 模块名 ] <Α ΧΧ 编号 ] ! 3 7 功能 ] 本模块是通信处理模块 , 首先产生通信 选择菜单 , 接收操作员选择而分别进入下层模块 。 界面 ] 下属 ·通信设参 ] 设置串行 口 、 传输速率 、 校验方式 、 数据位格式 。 ·通信调试 ] 查询接收包和发送包的数据 。 ·通话申请 ] 与中央站通话 , 装帧送入申请缓冲 区排队 。 ·通信接收 ] 接收主站信息并处理 , 对主站发来 的信息包进行检查 , 如包头 、 包尾 、 包长 、 = Γ ι 地 址 、 校验和等 , 检查无误后 , 进行相关处理 γ 如有 错误 , 则丢弃该信息包 。 ·通信发送 ] 发送处理 , 收到主站发来巡检命令 [0 一 0∃, Η/ ∴ 后 , 如无申请 , 则发简单应答 γ 若有申 请 , 则发送申请区已装帧好的信息包 , 发送收到主 站回码后 , 撤消已发申请 , 指向下一申请 。 [ ∴ 模块名 ] Χ 9 6 编号 ] ! 3 Ρ 功能 ] 本模块是系统管理模块 , 产生管理菜单 , 接收操作员选择而分别进入下层模块 。 界面 ] 下属 ·用户管理 ] 增加 、 修改 、 撤消 、 查询 ·显示 ⎯打印 ] 操作 、 记录 、 日报表 、 月报表 ·密钥管理 ] 生成 、 修改 、 操作员代码分配及变 更 3 绘图支持 ] 绘图、 修改 、 存贮用户主接线 [χ ∴ 模块名 ] Δι ( ? 编号 ] ! 3 功能 ] 本模块是营业管理模块 , 产生显示菜单 , 接收操作员选择而分别进入下层模块 界面 ] 处理 ] 显示菜单 , 条目是 � 抄表 �人工 , 抄表机方式 ! 电费计算 ∀ 用户报装 � # 模块名 ∃ % & ∋ ( 编号 ∃ ) ∗ + 功能 ∃ 查询软件功能 、 安装方法 、 版本信息 , 结论 � ) − . / 是电力部电科院最新研制的负荷控制 配套产品 , − . / 作为远方数据终端 , 满足了基层电 力站负荷管理和营业收费的需要 。 �0 − . / 配置方便 , 设备投资省 , 便于推广 。 � 1 − . / 采集数据如何与现有用电信息系统兼 容仍需进一步研究开发 。 2 参考文献 ) 3 45 6 7 8 7 9: ; 4< = 7 ; 8 1 ∗ > 程序员参考大全 ∗ 3 45 6 7 8 7 9: 出版社 0 苗汝仁 , 张晶 ∗ 电力负荷无线电监控技术 ∗ 大连理工大学出版社 , )? ? 1 收稿日期 ∃ )? ? ,一 ))一 0≅ 。 �上接第, 1页 Α 7 < : 4< Β 5 = 96 7 Χ Δ Ε Φ 5 ,1 , 参考文献 技术 , )? # ? , � 1 ∃ ≅ ≅一 #0 , 王勇领 ∗ 预测计算方法 ∗ 科学出版社 , )? #2 Γ ≅≅ 一#0 2 钱任庚一种用。∗ 2) # 优选法优化平滑系数的方法 ∗ 系统工程 ,)? ? ≅ Γ � 0 ∃ , ?一 2 ) 萧国泉 , 徐绳均 ∗ 电力规划∗ 水利电力出版社 , )? ?1 Γ ++ 一#2 李文源 ∗ 电力系统安全经济运行—模型与方法 ∗ 重庆大学出版社 , )? # ? ∃ 02一 0? 刘晨晖 ∗ 电力系统负荷预报理论与方法 ∗ 哈尔滨工业大学出版社 , )? # + ∃ 0≅#一0, , 王访蓉 , 郑希兰 ∗ 电力系统负荷预测 �2 —平滑法 ∗ 河北电力 收稿日期 ∃ )? ? ,一 Η ?一 ), 。改回 日期 ∃ )? ?卜 Η 0一 0Η 。吉培荣 副教授 ∗ )?# 2年于东南大学信号电路与系统专业研究 生毕业 , 获硕士学位 , 现从事电路理论及电力系统负荷预报方面的 教学和研究工作 。 张玉文 助理工程师 , )? ?, 年毕业于葛洲坝水电工程学院电力 系统自动化专业 , 现从事电气设计工作 。