基于半马尔可夫模型的电能计量数据特征提取及分析

摘要：为提高电能计量数据信息分析能力，本研究根据马尔可夫模型图，提取管理电能计量的提取信息，利用离散化处理法获取精准的电能计量提取参数，通过半马尔可夫模型参数调节模式将不同方向的计量装置信息全部集合于相同的存储空间，实现参数控制。该研究大大提高电能计量数据特征提取及分析能力。

关键词：半马尔可夫模型；电能计量；计量装置控制；控制方法

中图分类号：TM773文献标识码：A

0  引 言

电能计量作为电能检测技术中较为关键的一部分，在电能计量研究中占据主导地位，以计量装置的高级应用程序为基础，融合最新数据调配技术、网关监控手段以及计算机与网络控制技术，具备高效能的自主愈合能力，可维持电能计量的正常运行状态[1-2]。不少研究学者针对电能计量的控制技术产生的问题展开一系列的研究。

传统研究对于电能计量的中心信息把握程度较低，研究的鲁棒性较差，电能计量数据控制安全性过低，不符合系统的更新需求。为此，本文提出一种新式基于半马尔可夫模型的电能计量数据分析方法。

1 基于半马尔可夫模型的电能计特征提取

半马尔可夫模型作为较为关键的数据运算模型，在数据运算的同时应匹配相关的内容参数，管理不同的电能计量算法数据[3]，设置K为计量装置数据提取时间，为网络信息在k时刻的状态参数，则时提取时间离散过程与时间分散过程的随机事件范围，对于任意参数应符合如下操作公式：

（1）

在下一刻的网络状态下设定当前时刻的网络状态，同时利用不同计量装置信息操作选取相关电能计量状态，将属于同一状态的计量装置状态信息存储于同一操作空间中，此时刻的空间数据与先前时刻的空间数据不同，随机时刻过程参数在范围内属于马尔科夫过程。设置某一时刻网络位置参数决定当前时刻的计量装置位置参数数据，网络数据离散化后选取最大的提取参数，该网络时刻具有不同的网络构建状态，将电能计量信息状态变化转变为相对的马尔可夫模型。其模型图如下所示：

图1马尔可夫模型图

本文构建电能计量数据网络环境，匹配数据管理参数，利用不同的计量装置算法计算计量装置传输过程数据[4]。构建已知的网络选择时刻状态参数，采用马尔可夫链预测下一时刻的计量装置参数数据，网络N为实现离散化后的宽带信息，相应的网络信息转移矩阵公式如下所示：

（2）

在上式中，为关键网络数据的转移路径参数，在不同的计量装置电流通过路线中进行不同的参数转移，在转移的同时固定计量装置参数提取时间，设置单位时间内提取参数数据为，符合基本泊松分布，并在相应的分布曲线中标记计量装置信息收集量数据，注意电能计量用户，设置相应的转移效率公式：

（3）

在上式中，利用相对系数i与j表示不同的转移距离，N则为一般常值参数。在达到计量装置系统需求的转移参数时，进行转移数据匹配，获取电能计量数据提取指数，实现内部管控操作。假设构建的计量装置络中存在着M个提取参数，将可用宽带作为判决数据连接至网络环境系统中，强化中心计量装置信息，作为计量装置信息提取中心数据，定义网络环境为F的提取空间状态：

（4）

为简便计算过程中，将各计量装置络空间划分为不同的小区域，利用离散化处理方式配置一个提取周期内的提取参数：

（5）

在该式中，不仅为最大提取范围的计量装置数据提取数据，也是最大的计量装置空间参数存储系数，能够较好的安置提取区域数据，获取精准的电能计量提取参数[16-18]。

2 基于半马尔可夫模型的电能计量控制参数处理

在实现电能计量参数提取后，加深其控制信息的处理程度，按照半马尔可夫模型的参数调节模式，将收集的数据全部集合于一定范围的处理空间中。将电能计量网络带宽为的数据投入到计量装置控制空间中，计量装置所能获取的控制效率为，计量装置带宽越大，对控制效率的影响程度越大，作为效率影响指标，它所影响的程度数据为：

（6）

设为计量装置络的真实带宽为j时的控制影响程度总参数：

（7）

该式同时表示选择时刻电能计量络空间的控制参数选择性能，若在集中系统网络处于同一时刻情况下，网络离散化空间可修改此时的网络带宽，接入总计量装置络，在得到与空间匹配的参数信息后，获取计量装置权益终值之和，但此数值无法作为固定数值进行计量装置信息处理[19-21]。为此，需配置关键系统空间数据集中处理：

（8）

作为关键计量装置控制信息，在计量装置处理的过程中需不断提升其空间整合能力参数，将电能计量信息数据引导至规范处理环境中，达到标准化处理目的，并继续执行参数迭代运算操作。

当时，结束上述迭代操作，此时获取的计量装置信息控制参数则为最终控制管理数据。当用户主系统可接入N个计量装置络数据时，选取总收益最大的电能计量络作为可接入网网络：

（9）

在上式中，n为任意计量装置络接入数据，当网络可接入量达到一定程度时，禁止网络的再次连接，控制计量装置络数据的连接数量，作为标准网络数据存在于网络连接空间中，并主导连接通道。为中心计量装置提供控制主体空间。设定不同的控制传导方程：

（10）

上式中，为精准传输参数，表示一定环境下的电能计量络空间信息状态，则为相关网络空间参数。

研究电能计量数据与其控制边际成本之间的关系，设置关系公式：

（11）

为边际成本数据，求解与的偏导数，得出相应的作为关系数据，并按照关系数据的存在模式设定相应的控制信息参数，获取电能计量系统允许操作模式参数，控制不同方向的计量装置信息全部集合于相同的存储空间中，实现对电能计量控制参数的处理操作。

3 基于半马尔可夫模型的电能计量控制模型构建

在达到电能计量控制参数处理后，将处理的参数信息全部录入控制模型空间中，防止数据泄露，同时根据半马尔可夫模型的存在形式拟定电能计量的控制形式，构建相应的电能计量模型，同时处理模型数据，将与操作关联性较小的数据全部清除至控制空间外。利用计量装置负荷数据及计量装置网络组成数据的结合参数调配控制模型二次参数，定义如下所示的控制模型获取效益公式及控制成本公式：

（12）

上式中，为控制模型获取效益参数，、及均为不同控制程度下的模型效益参数，在数据参数控制的基础上集中调配的主体数据，由此获取相关程度较高的效益参数。

（13）

在上式中，作为控制成本参数存在，存在于控制中心中，与在不同程度上影响了效益参数的调配空间，为相关程度空间参数，在结束上述电能计量的中心调配后，按照相同的计量装置电流传输通道将符合控制信息传输的数据全部存储至传输通道中，确保传输数据的完整性。

假设为计量装置内部元件i的控制模型构建功率，则该计量装置内部元件在控制模型构建过程中占据较为关键的调节作用，利用该元件的调节作用，对离散空间内部数据K进行动态特征分析操作，设置如下的分析公式：

（14）

当时，离散空间内部数据节点处于一致模式中，分配模式数据，同时加强电能计量的调控，利用管理数据固定动态特征信息状态，转化状态存储模式，并将基础数据全部录入电能计量控制中心中。签订控制一致性协议：

（15）

作为唯一传输高效数据而执行系统控制指令，与控制基础的一致性数据管理通道，并安装通道信息查询空间，固定常数k的取值范围，保证控制数据处于电能计量的调节范围之内。匹电能计量网络能计量控制模型信息，并构建计量装置动力特征方程如下：

（16）

管理动力特征参数，防止与电能计量控制数据无关数据的干扰现象的出现。将控制模型的核心数据全部转化为控制流转数据，在转化的同时标记控制模型数据储存位置，并跟踪位置数据，时刻监管位置信息，查找电能计量空间系统的控制原理参数，由此达到电能计量控制模型构建的目的。

5 结语

本文利用半马尔可夫模型稳定计量装置数据，调整计量装置设置间的误差，获取精准的计量装置控制数据。采用分布式调度策略计算计量装置的边际发电成本与母线偏差修正项数据，借鉴云算法技术，完善计量装置数据存储问题，并设置协调配件整合计量装置系统，在获取足够的存储数据的同时提升系统信息的访问率，具有较强的控制鲁棒性。

参考文献：

[1] 崇志强, 陈培育, 马世乾,等. 基于分层马尔可夫模型的冗余配置保护最优检修周期研究[J]. 中国电力, 2019, 52(03):78-85.

[2] 程宏波,康嘉斌,王勋,曾琪.一种基于容错思想的电能计量自愈控制方法[J].电工电能新技术,2018,37(4):9-14.

[3] 张和平, 陈齐海. 基于灰色马尔可夫模型的网络舆情预测研究[J]. 情报科学, 2018, 36(1):75-79.

[4] 钱立军, 荆红娟, 邱利宏. 基于随机模型预测控制的四驱混合动力汽车能量管理[J]. 中国机械工程, 2018, 29(11):1342-1348.

作者简介

鲁观娜（1981-），女，汉族，辽宁沈阳人，硕士，副高级工程师，主要研究方向：智能电能表和用电信息采集设备自动化检定、检测技术研究。

刘影（1982-），女，汉族，黑龙江，硕士，副高级工程师，主要研究方向：电能计量技术等。

易忠林（1972-），男，汉族，湖北，硕士，副高级工程师，主要研究方向：电能计量技术等。

李亮（1981-），男，汉族，北京，本科，工程师，主要研究方向：智能电能表和用电信息采集设备自动化检定、检测技术研究。

王慧楠（1983-），女，汉族，山东牟平，工程硕士，副高级工程师，主要研究方向：电能计量。

王鹏伍（1988-），男，汉族，山西吕梁，硕士，工程师，主要研究方向：配电网运检技术，发输变电运检技术等。