基于聚类与统计的重点回路标注的方法与流程

1.本发明涉及能耗监管系统技术领域，具体涉及一种可用于能耗监管系统的基于聚类与统计的重点回路标注的方法。


背景技术：

2.随着人口的增加和社会的发展，对能源的需求也越来越大，资源的短缺和能源的环境问题将成为制约未来可持续发展的重要因素，为了实现可持续发展和节能减排目标，各种各样的能耗监管系统也应运而生。而每一个能耗监管系统可能同时对成千上万的测点进行能耗的实时监测、测量和分析，因此如何海量的测点中挑选出我们所需要关注的对象，是现阶段我们研究的重点和难点。
3.而现阶段能耗监管系统重点回路的查找主要通过三种方式，一是通过建立各个设备或系统能源档案，记录能耗数据和标准功率等信息，以便更好地掌握各个设备的耗电量，并发现重点回路；二是通过人工浏览各个测点的历史能耗数据和对比不同周期的能耗报表，分析哪些设备的能耗较高，从而发现重点回路；三是通过人工设定能耗标准和警戒线，及时提醒设备的运行状态及能耗情况，帮助我们找出重点回路。以上的重点回路查找方式主要还是依赖于人工一一进行排查或者依赖于人的专家经验设定的阈值，这些方式其分析需要花费大量的时间和精力，而且人工分析数据往往会受到自身的经验、知识水平和思维方式的影响，导致可能忽略一些细节或误判某些数据。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种基于聚类与统计的重点回路标注的方法。该基于聚类与统计的重点回路标注的方法简单、相对可靠，能够避免受人的经验、知识水平和思维方式等影响，导致可能忽略一些细节或误判某些数据进而影响结果。
5.本发明基于聚类与统计的重点回路标注的方法的技术方案包括针对三相电流进行统计与聚类的无监督学习，将整个园区所有回路进行分类标签、并分别对分类标签进行分级的标注。
6.所述分类标签包括收集所有测点的三相电流数据，分别确定上下班时段、以及工作日非工作日。
7.所述分类标签还包括对所有回路测点按照测点标识分组、分别进行差异程度的量化。
8.所述分类标签的分级包括分别对各标签进行高中低三等级划分。
9.本发明基于聚类与统计的重点回路标注方法相对于现有技术具备以下有益效果：1、可以准确捕捉上下班时刻，并有效识别量化上下班的用电差异，最后通过聚类将上下班的用电差异划分为高中低三等级，有利于现场人员准确快速查找出上下班的用电差异大的重点回路；2、可以准确捕捉测点工作日非工作日，并有效识别量化工作日非工作日的用电差
异，最后通过聚类将工作日非工作日的用电差异划分为高中低三等级，有利于现场人员准确快速查找出工作日非工作日的用电差异大的重点回路；3、不仅兼顾了测点的上下班用电差异、工作日非工作日用电差异、还考虑测点的持续用电以及月度最大需量，从多个角度定位出测点的重点回路。
实施方式
10.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明所涉及的用电量均以电流体现。
11.本发明基于聚类与统计的重点回路标注方法是针对a相电流、b相电流、c相电流数据进行统计与聚类的无监督学习，最终将整个园区所有回路进行：是否持续用电标签、上下班用电差异、工作日非工作日用电差异、以及月度最大需量大小等分类标签，对分类的各标签分别按高、中、低三等级进行分级的标注。具体包括：检测收集整个园区或用户区域所有回路监测点的a相电流、b相电流、c相电流数据；上下班时段的确定：通过统计所有回路测点每天相较前一个采样点的电流增长率上升最大的时刻，其中频率最大的时刻为整个用电区域或园区所有测点的上班时段，同理统计所有回路测点每天相较前一个采样点的电流增长率下降最大的时刻，其中频率最大的时刻为整个园区所有回路测点的下班时段；本发明其频率是根据总电流数据统计获到，总电流=a相电流+b相电流+c相电流，可以根据相应领域的统计方式频率=频数/数据总数统计得到，包括：园区所有测点获得相应的电流历史数据，每个测点每天都有一个电流增长率上升最大的时刻，从而构成一个总体，那么每个时刻频率=每个时刻在总体中出现的频次/总体个数。
12.根据需求提取日信息：根据测点id、日期进行分组，通过检测仪表测量的电流数据，计算上班时段的平均电流、下班时段的平均电流、每天的最大需量、以及日期对应的星期信息，其每天的最大需量可通过连续3-60min内的最大总电流获得；工作日非工作日的确定：根据测点按日统计用电高频的星期信息，作为工作日，剩下的日期为非工作日；差异程度的量化：对所有回路测点按照测点id进行分组，分别进行差异程度的量化，从而获得聚类所需的相应特征；对量化后的新特征分别进行三聚类，将各类标签划分为高中低三等级；最后人工选择想关注的标签类型，提取出重点回路。
13.本发明以园区应用的一实施例的具体步骤：一、上下班时段的确定上班和下班时段的确定：通过统计所有测点每天相较前一个采样点的电流增长率上升最大的时刻，其中频率最大的时刻为整个园区所有回路测点的上班时段，同理统计所有测点每天相较前一个采样点的电流增长率下降最大的时刻，其中频率最大的时刻为整个园区所有测点的下班时段。具体步骤如下：a)、根据上午八点跟下午八点大致划分上下班时段，分别计算上班时段的平均用电量（即电流）val1，以及下班时段的平均用电（即电流）val2，计算差异值v=abs(val2/
val1-1)，即上下班用电差异值=下班时段平均用电量/上班时段平均用电量-1；b)、针对差异值设置一个阈值，将差异值小于阈值的测点排除，只针对有一定差异的测点进行上下班时段统计；c)、对筛选后的所有测点统计十二点前相较前一个采样点的电流增长率最大的时刻，其中出现频率最大的时刻为整个园区所有测点的上班时段，同理，统计所有测点十二点后相较前一个采样点的电流增长率最小的时刻，其中出现频率最大的时刻为整个园区所有测点的下班时段。
14.二、提取日信息根据需求提取日信息。根据测点id、日期进行分组，根据测点检测仪表上传的电流数据，计算上班时段的平均电流（用电量）、下班时段的平均电流、每天的最大需量、日期对应的星期信息，其每天的最大需量可以为连续15min内的最大总电流。
15.三、工作日非工作日的确定工作日和非工作日的确定：根据测点按日统计用电高频的星期信息，作为工作日，剩下的日期为非工作日。具体步骤如下：a)、将所有回路测点id进行分组，计算每日的总的平均用电量=上班时段的平均用电量＋下班时段的平均用电量；b)、对每日的平均用电量进行二聚类，结果为用电量较高类、用电量较低类；c)、综合所有回路测点的用电量较高类以及用电量较低类分别进行频数统计，对频数分别进行高频和低频的二聚类，然后分别计算轮廓系数，选轮廓系数较大的聚类作为最终聚类，其中高频聚类对应的星期信息为工作日，剩余日为非工作日。
16.四、分类标签的用电差异程度的量化对所有回路测点按照测点id进行分组，分别进行差异程度的量化：a)、是否持续用电标签特征值的量化=用电量大于0的样本数/总样本数；b)、上下班用电差异特征值的量化=abs(工作日夜晚的平均用电量/工作日白天的平均用电量-1)；c)、工作日非工作日用电差异特征值的量化=abs(非工作日的总平均用电/工作日的总平均用电-1)；d)、月度最大需量特征值=max(每日最大需量集合)。
17.五、标签等级划分分别对是否持续用电标签特征、上下班用电差异特征、工作日非工作日用电差异特征、以及月度最大需量特征进行三聚类，将该四类标签分别划分为高中低三等级。
18.六、现场人员选择想要关注的标签类型，提取出重点回路。
19.本发明基于海量测点的历史数据进行统计对比聚类分析，通过从测点持续用电与否、上下班的用电差异、工作日非工作日用电差异以及月度最大需量多个维度出发定位其重要性，将所有测点回路都一一进行标签标注，并大大提高重点回路识别的查全率以及查准率，并能针对能源托管类项目，减少人力投入，降低运维成本，提高效率。
20.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中
的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

技术特征：
1.一种基于聚类与统计的重点回路标注方法，其特征是包括针对三相电流进行统计与聚类的无监督学习，将整个园区所有回路进行分类标签、并分别对分类标签进行分级的标注。2.根据权利要求1所述基于聚类与统计的重点回路标注方法，其特征是所述分类标签包括收集所有测点的三相电流数据，分别确定上下班时段、以及工作日非工作日。3.根据权利要求1所述基于聚类与统计的重点回路标注方法，其特征是所述分类标签还包括对所有回路测点按照测点标识分组、分别进行差异程度的量化。4.根据权利要求1所述基于聚类与统计的重点回路标注方法，其特征是所述分类标签的分级包括分别对各标签进行高中低三等级划分。

技术总结
本发明公开了一种基于聚类与统计的重点回路标注的方法。包括针对三相电流进行统计与聚类的无监督学习，将整个园区所有回路进行分类标签、并分别对分类标签进行分级的标注。所述分类标签包括收集所有测点的三相电流数据，分别确定上下班时段、以及工作日非工作日。该基于聚类与统计的重点回路标注的方法简单、相对可靠，能够避免受人的经验、知识水平和思维方式等影响，导致可能忽略一些细节或误判某些数据进而影响结果。数据进而影响结果。


技术研发人员：邓翔 张琼思 梅祥松
受保护的技术使用者：珠海派诺科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/15