優(yōu)選平滑系數(shù)的指數(shù)平滑法電量預(yù)測系統(tǒng)

1、56Power System TechnologyVol. 20 No. 6優(yōu)選平滑系數(shù)的指數(shù)平滑法電量預(yù)測系統(tǒng)吉培榮張玉文簡作群葛洲壩水電工程學(xué)院電氣系，443002湖北宜昌宜呂供電局，443000湖北宜昌AN ELECTRICITY FORECASTING SYSTEM BYEXPONENT-SMOOTHING METHOD© 1994-2011 China Academic Journal EIccironic Publishing House. All rights reserved, ki.nel56Power System TechnologyVol. 20 No. 6J

2、i Peirong Zhang YuwenGezhouba Institute of Hydroelectric EngineeringYichang> 443002 ChinaJian ZuoqunYichang Power Supply CompanyYichang, 443000 China© 1994-2011 China Academic Journal EIccironic Publishing House. All rights reserved, ki.nel56Power System TechnologyVol. 20 No. 6© 1994-20

3、11 China Academic Journal EIccironic Publishing House. All rights reserved, ki.nel56Power System TechnologyVol. 20 No. 6(1)ABSTRACT In this paper an electricity forecasting system by exponent-smoothing method is presented The smooth coefficient is chosen with a newly proposed optimization method. Th

4、is system is convenient for use* and is of high accuracy and speedKEY WORDS Forecasting system Electric energy Exponent-smoothing method 0 618 optimum seeking method 摘要 本文介紹一個用指數(shù)平滑法開發(fā)的電量預(yù)測系統(tǒng)。系 統(tǒng)中平滑系數(shù)的選擇采宦了新近提出的0.618優(yōu)選法。系統(tǒng) 具有預(yù)測精度高、運(yùn)行速度快和使用方便的特點(diǎn).關(guān)鍵詞 預(yù)測系統(tǒng) 電球 指數(shù)平滑法0618優(yōu)選法電量預(yù)測方法有很多種，指數(shù)平滑法是其中 的一種。它具有方法簡單，

5、適應(yīng)性強(qiáng)等待點(diǎn)，不僅常 用在對未來周、日以每小時負(fù)荷駅為統(tǒng)計樣本的短 期、超短期預(yù)測中閡，乜可以用來進(jìn)行中長期電最預(yù) 測B乞本文介紹一個用0. 618法優(yōu)選平滑系數(shù)的指 數(shù)平滑法電址預(yù)測系統(tǒng).1指數(shù)平滑法預(yù)測公式(1) 線性模型 指數(shù)平滑法線性模型預(yù)測公式為X, = A + 8 加式中 加為預(yù)測超前期，乂"為/ +加期的預(yù)測值。A = 2S 一 SJ(2)Bi = a(S 仃S；)/(l a(3)S =+ (1 (4)Snt = aS + (1 - a)S J(5)為平滑系數(shù)，&為時刻/的觀察值,&,、式中S'-分別為時刻/J-1的一次平滑值,S”,、SJ分

6、別為時刻2 1的二次平滑值，且“ =S"嚴(yán)X"式(1)中九、8參數(shù)用下列公式計算：(2) 二次曲線模型指數(shù)平滑法二次曲線模型預(yù)測公式為兄+” =人 + 加 + C 刃2(6)式中 加、兄“的意義同線性模型。式(6)中人、B、C,各參數(shù)用下列公式計算：A, = 3S', 期 +(7)Bt = a(6 5a)S 2(5 4«)5,/,+ (4 3a)S"J/2(l a)?(8)C, = a畑 一 2S”, + S*J/C2(1 -莎S", = aS", + (1 a)S" 一(10)式中分別為時刻從一1的三次平滑值, 其

7、余各項含義同線性模型，且sq = SS = sy = X “2平滑系數(shù)的選擇平滑系數(shù)a對預(yù)測結(jié)果影響很大。常用的平滑 系數(shù)的選擇方法有經(jīng)驗(yàn)估計法3"、試湊法等，最 近有人提岀了0.618優(yōu)選法。文獻(xiàn)6取均方誤差 MSE作為目標(biāo)函數(shù)搜尋最優(yōu)的平滑系數(shù)，我們通過 實(shí)際計算發(fā)現(xiàn)用平均絕對百分比誤差MAPE作為 目標(biāo)函數(shù)結(jié)果更好。故預(yù)測系統(tǒng)采用MAPE作為目 標(biāo)函數(shù)，其計算公式為ftMAPE= (1/”)E|XX|/X,(11)式中 x,為，時的觀察值.X,為,時的擬合值(模型 值)。0. 618法優(yōu)選搜尋平滑系數(shù)a的過程如下：設(shè) = 0.01,將ag (0,1)分為10個等距子區(qū) 間:a】

8、6 (0,0.1)沁2 (0. 1。2), G (0.9, 1)。依次選子區(qū)間a, (X,Y,) d = l,2,10按 以下步驟進(jìn)行計算：（1）求岀第一個試點(diǎn) a, = 0. 618X. + 0. 3827,（2）求出第二個試點(diǎn)此=0. 382X. + 0. 618K（3）當(dāng)一此| > £時，分別求出q和此相對 應(yīng)的MAPE的值£3）和W若A（a.） < /：（«*）則令xt不變,y< =乳,此=a,幾（此）=并轉(zhuǎn)入步驟（1）計算q,然后轉(zhuǎn)入步驟（3）$ 若齊（a,>人（此）,則令y,不變,X, = a,a,=此, fxM = /,

9、71;）,并轉(zhuǎn)入步驟（2計算此，然后轉(zhuǎn)入 步驟（3）。（4）當(dāng)|a, 乳|時，取該子區(qū)間平滑系數(shù)的 最優(yōu)值為a； = （af +此）/2,將其代入式（1）或（6） 求出相對應(yīng)的MAPE的值/（«/）.（5）求出10個子區(qū)間的全部a：和相對應(yīng)的 /（對）后,選最小/（a； ） i = l,2,10對應(yīng)的為最終平滑系數(shù)a,至此優(yōu)選過程結(jié)束。3平滑法預(yù)測系統(tǒng)（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)用漢化BASIC語言編成，在DOS 5. 0支持 下運(yùn)行，其模塊結(jié)構(gòu)如下開始輸入系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)計算汝線型二曲模i模的數(shù)性 兩型參和能（2）系統(tǒng)流程輸入系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)E、M、N和厶個歷史數(shù)據(jù) 分別用前M個歷史數(shù)據(jù)優(yōu)選a,建立

10、線性模型和二 次曲線模型-輸出兩模型的擬合值、擬合精度、預(yù) 測值、預(yù)測精度（與后丄一 M個歷史數(shù)據(jù)比較得到）、 模型參數(shù)、絕對平均擬合精度、絕對平均預(yù)測精度 一根據(jù)輸岀結(jié)果選定模型用全部歷史數(shù)據(jù)優(yōu)選 a，建立線性模型或二次曲線模型輸出模型參數(shù)、 N個預(yù)測值-結(jié)束或繼續(xù)進(jìn)行。（3>系統(tǒng)特點(diǎn)1）預(yù)測精度高。系統(tǒng)采用的優(yōu)選方面使得平滑 系數(shù)a為最優(yōu)值，克服了經(jīng)驗(yàn)估計法"無法準(zhǔn)確估 計a的缺點(diǎn),大大提高r模型的預(yù)測精度。通過對線 性模型和二次曲線模型的優(yōu)選，使預(yù)測精度進(jìn)一步 提高。2）運(yùn)算速度快。系統(tǒng)采用的方法通常只需30多 次運(yùn)算即可得到最優(yōu)平滑系數(shù)，而在同樣精度（ = 0. 01）

11、條件下，用試湊法工'優(yōu)選a則需進(jìn)行100次運(yùn) 算。由于整個預(yù)測過程中的計算量主要集中在優(yōu)選 a上，故本系統(tǒng)的運(yùn)算速度較采用試湊法優(yōu)選a的 系統(tǒng)快近兩倍，且模型預(yù)測精度也略高一些。（3）使用方便系統(tǒng)模塊化程度高，具有漢字提 示及菜單選擇。計算時只需輸入三個系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù) 和必要的歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行的控制采用觸鍵方式, 使用極為方便。4應(yīng)用舉例吉林省某市1981-1994年用電量數(shù)據(jù)見表1。哀1用電據(jù)（單位；GWh）Table 1 Electric energy data （Unit： GWh）年份19811982198319841985用電量3944.673955. 434182. 024

12、376. 344557. 62年份19861987198819891990用電量4922. 825207.965198. 765282. 305617. 63年份1991199219931994用電量5838. 626170.116538. 266776.13將1981-1992年數(shù)據(jù)用于建模，1993-1994年 兩年數(shù)據(jù)用于考察模型的預(yù)測性能，由相應(yīng)模塊輸 岀的結(jié)果見表2。表2模型參數(shù)及性能檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 Parameters of models and checking results on performance of models7線性模型二次曲線模型a0. 84270520

13、.6191001At616808. 4616700.1Bt30371. 9432969. 68G01907.214絕對平均擬合精度1.94%2.16%絕對平均預(yù)測精度0.51%1.11%從表2可以看出，線性模型的擬合性能和預(yù)測性 能均優(yōu)于二次曲線模型，故用線性模型建模進(jìn)行預(yù) 測。用1981-1994年全部數(shù)據(jù)建立的線性模型為： 龍 = 677& 89 + 271. 81m由此可得1995、1996、1997年三年用電量的預(yù) 測值為：X = 7050. 70GWh, X« = 7322. 51GWh,*7 = 7594. 32GWh（下轉(zhuǎn)第56頁 continued on pa

14、ge 56） 的各種計劃指標(biāo)(功率、電址、控制時段)，選定后, 退出對話框，同時完成通信打包，裝幀送入申請緩 沖區(qū)排隊。(2) 模塊名：CONT編號：11功能：本模塊是遙控申請模塊，首先調(diào)用密碼 識別模塊，若正確，則選擇用戶，確定分合操作內(nèi) 容，裝幀送入申請緩沖區(qū)排隊。(3) 模塊名：MEAS編號：1.2功能；是遙測申諸模塊，首先選擇雙向用戶，確 定遙測項目，裝幀送入申請緩沖區(qū)排隊。(4) 模塊名：STAT編號：13功能：是遙信申請模塊，首先選擇雙向用戶，確 定遙信項目，裝幀送入申請緩沖區(qū)排隊。(5) 模塊名：COMM編號：1.4功能：本模塊是通信處理模塊，首先產(chǎn)生通信 選擇菜單，接收操作員選

15、擇而分別進(jìn)入下層模塊。界面：下屬通信設(shè)參：設(shè)置自行口、傳輸速率、校驗(yàn)方式、 數(shù)據(jù)位格式。通信調(diào)試：查詢接收包和發(fā)送包的數(shù)據(jù)。通話申請：與中央站通話.裝幀送入申請緩沖 區(qū)排隊。通信接收：接收主站信息并處理，對主站發(fā)來 的信息包進(jìn)行檢査，如包頭、包尾、包長、RDU地 址、校驗(yàn)和等，檢查無誤后，進(jìn)行相關(guān)處理；如有 錯誤，則丟棄該信息包。通信發(fā)送：發(fā)送處理，收到主站發(fā)來巡檢命令 (1lOmin)后，如無申請，則發(fā)簡單應(yīng)答；若有申 請，則發(fā)送申請區(qū)已裝幀好的信息包，發(fā)送收到主 站回碼后，撤消已發(fā)申請，指向下一申請。(6) 模塊名：MAN編號：15功能：本模塊是系統(tǒng)管理模塊，產(chǎn)生管理菜單, 接收操作員選擇

16、而分別進(jìn)入下層模塊。界面：下屬用戶管理，增加、修改、撤消、査詢顯示/打?。簶S作、記錄、日報表、月報表密鑰管理：生成、修改、操作員代碼分配及變 更繪圖支持：繪圖、修改、存貯用戶主接線<7)模塊名：BUSY編號：1.6功能：本模塊是營業(yè)管理模塊，產(chǎn)生顯示菜單， 接收操作員選擇而分別進(jìn)入下層模塊界面：處理：顯示菜單，條目是 抄表(人工，抄表機(jī)方式) 電費(fèi)計算 用戶報裝(8)模塊名：HELP編號：17功能：査詢軟件功能、安裝方法、版本信息5結(jié)論(1) RDU是電力部電科院最新研制的負(fù)荷控制 配套產(chǎn)品，RDU作為遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)終端，滿足了基層電 力站負(fù)商管理和營業(yè)收費(fèi)的需要。(2) RDU配置方便，設(shè)備

17、投資省，便于推廣。(3) RDU采集數(shù)據(jù)如何與現(xiàn)有用電信息系統(tǒng)兼 容仍需進(jìn)一步研究開發(fā)。6養(yǎng)考文獻(xiàn)1 Microsoft Windows 31程序員參考大全.Microsoft岀版社2苗汝仁張晶電力員荷無線電監(jiān)控技術(shù)大連理工大學(xué)出版社. 1993收稿日期:1995-11-24.© 1994-2011 China Academic Journal EIccironic Publishing House. All rights reserved, ki.nel56Power System TechnologyVol. 20 No. 6© 1994-2011 China Acad

18、emic Journal EIccironic Publishing House. All rights reserved, ki.nel56Power System TechnologyVol. 20 No. 6(上接第53頁 continued from page 53)5蓋考文獻(xiàn)1話國昂.檢繩均.電力規(guī)劃.水利電力出扳社1993. 77-862李文源電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一模與方法噩慶大學(xué)出版 社，1989： 26-293劉晨暉.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)按理論與方法哈爾濱工業(yè)大學(xué)出強(qiáng)社, 1987, 2482554王訪蓉，鄭希蘭.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(6)平灣法.河北電力技術(shù).1989(3), 44-825王勇領(lǐng)預(yù)測計算方法科學(xué)岀版社.】986$ 44-826錢