《電子技術應用》
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基于改进EO-BP神经网络的高压线损预测
电子技术应用 2023年3期
徐利美1,闫磊1,李远1,杨射2,任密蜂3
(1.国网山西省电力公司, 山西 太原 030021;2.国网山西超高压变电公司, 山西 太原 030021; 3.太原理工大学 电气与动力工程学院, 山西 太原 030024)
摘要: 针对高压线损预测精度不高的问题,提出一种基于均衡优化器(Equilibrium Optimizer,EO)和BP神经网络相结合的线损预测模型。首先,为了提高EO算法的寻优能力,利用多种混沌映射关系初始化种群,使种群多样性增加,全局搜索能力得到改善;同时,采用物竞天择概率跳脱策略改进EO算法,使模型依概率跳出局部最优而收敛于全局最优解。其次,采用改进的EO算法对BP神经网络的权值和偏置进行优化,进而改善BP神经网络的预测效果。最后,实验结果证明,所提线损预测模型相对于回归模型、BP神经网络模型、模拟退火算法优化BP神经网络模型和EO优化BP神经网络模型具有更高的预测精度。
中圖分類號:TP183;TM73 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223399
中文引用格式: 徐利美,閆磊,李遠,等. 基于改進EO-BP神經網絡的高壓線損預測[J]. 電子技術應用,2023,49(3):82-88.
英文引用格式: Xu Limei,Yan Lei,Li Yuan,et al. High-voltage line loss prediction based on improved EO-BP neural network[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(3):82-88.
High-voltage line loss prediction based on improved EO-BP neural network
Xu Limei1,Yan Lei1,Li Yuan1,Yang She2,Ren Mifeng3
(1.State Grid Shanxi Electric Power Company,Taiyuan 030021, China; 2.Shanxi Extra High Voltage Substation Company of State Grid, Taiyuan 030021, China; 3.College of Electrical and Power Engineering, Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024, China)
Abstract: Aiming at the problem of low accuracy of high voltage line loss prediction, a line loss prediction model is proposed based on improved BP neural network and Equalization optimizer (EO) algorithm. Firstly, in order to improve the optimization ability of EO algorithm, a variety of chaotic mapping relations is used to initialize the population to increase the population diversity, then the global search ability could be improved. At the same time, the EO algorithm is improved by using the natural selection probability jump strategy, so that the model could jump out of the local optimization according to the probability and converge to the global optimal solution. Secondly, the improved EO algorithm is used to optimize the weight and bias of BP neural network, and the prediction effect of BP neural network for high voltage line loss is improved. Finally, the experimental results show that the proposed line loss prediction model has the highest prediction accuracy compared with regression model, BP neural network model, simulated annealing optimized BP neural network model and EO optimized BP neural network model.
Key words : line loss prediction;chaotic mapping;natural selection probability jump strategy;equilibrium optimizer algorithm;neural network

0 引言

線路損耗是衡量電能在輸送過程中電能損失的指標,線損率表征了線路電能損耗占總供電量的比重。分析電能在電網系統中傳輸和分配過程中的損耗,提高線路損耗的預測精度,可以為電力系統節能降損提供技術支持,有利于提高電力相關企業的經濟效益。

在線損的治理過程中,線損計算是其中關鍵的環節。為了更有效地利用線損相關的特征變量和歷史線損數據獲得更準確的預測數據,近年來相關研究人員將機器學習算法引進線損預測過程中。文獻[2]提出一種融合小生境遺傳算法和串級BP神經網絡的線損預測模型,該方法對模型參數進行了優化,相對于傳統預測方法該模型預測精度有所提高。文獻[3]考慮特征變量數據的量值差異和影響線損的主要影響因素建立改進的BP神經網絡模型,但模型的預測效果需要進一步提升。文獻[4]使用粒子群算法改進最小二乘支持向量機的懲罰因子,該方法提升了模型的預測精度和收斂速度。文獻[5]通過灰色關聯分析法篩選與線損相關聯的特征指標,并提出自適應遺傳算法優化BP神經網絡的線損預測模型,所建立的模型具有收斂速度快和泛化能力強的特點。上述文獻所建立的模型有利于提高電壓等級較低的線損預測精度,對于電壓等級較高的線損預測需要考慮電暈對線損的影響。

EO算法是2020年提出的一種新穎的優化算法,該算法經過多個標準函數的測試顯現出更強的尋優能力和更快的收斂速度。為了提高高壓線損的預測精度,本文提出改進EO-BP神經網絡的線損預測模型。該模型考慮了BP神經網絡模型參數的優化和電暈對高壓線路損耗的影響。經典BP神經網絡在訓練時易陷入局部最優而影響預測精度,本文引入EO算法對其優化,同時采用混沌種群初始化和物競天擇概率跳脫策略提高模型的搜索效率,擴大搜索范圍的同時使模型收斂于全局最優,實驗時將該模型與回歸模型、BP神經網絡模型、模擬退火算法優化BP神經網絡模型和EO優化BP神經網絡模型進行仿真實驗對比,證明了本文所提方法的有效性。




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作者信息:

徐利美1,閆磊1,李遠1,楊射2,任密蜂3

(1.國網山西省電力公司, 山西 太原 030021;2.國網山西超高壓變電公司, 山西 太原 030021;

3.太原理工大學 電氣與動力工程學院, 山西 太原 030024)


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