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申请/专利权人:江苏华网融智科技有限公司
摘要:本发明公开了一种基于边缘计算的配电网异常数据检测方法及系统,包括:通过边缘设备采集配电网数据,配电网数据经由数据预处理后,形成样本数据集;基于卷积神经网络、循环神经网络,在边缘节点中构建异常特征提取模型,将样本数据集输入异常特征提取模型中进行处理,提取异常特征;基于联邦学习算法建立全局异常数据检测模型,将多个异常特征进行聚合分析,输出检测结果。本发明通过联邦学习算法的应用,实现多个边缘节点之间的数据共享和模型训练,保护数据隐私的同时提升检测模型的整体性能,将多个异常特征进行聚合分析,输出全局异常数据检测结果,能够更全面、准确地识别配电网中的异常情况,提高配电网系统的安全性和稳定性。
主权项:1.一种基于边缘计算的配电网异常数据检测方法,其特征在于,包括:通过边缘设备采集配电网数据,所述配电网数据经由数据预处理后,形成样本数据集;包括: 其中,X为样本数据集,m为样本数量,n为特征数量,S为经过数据与处理后的数据,i为样本索引,j为特征索引,Sij为配电网数据中第i个样本的第j个特征的值,t为积分变量,取值范围为0,T,et为指数函数,表示第i个样本所有特征值的求和,表示对每个样本的特征值求和后乘以指数函数进行积分计算;基于卷积神经网络、循环神经网络,在边缘节点中构建异常特征提取模型,将所述样本数据集输入所述异常特征提取模型中进行处理,提取异常特征;包括:通过所述异常特征提取模型的输入层输入所述样本数据集;利用卷积神经网络从所述样本数据集中提取空间特征、利用循环神经网络捕获所述样本数据集中的时间相关性和序列模式;所述异常特征提取模型通过对异常特征的多次迭代学习,逐步提取所述样本数据集中的异常特征;构建所述异常特征提取模型,包括: 其中,F为输出的异常特征,M为异常特征提取模型,X为输入的样本数据集,σ为激活函数,m表示样本数量,xi表示第i个样本,hi-1表示上一时刻的循环神经网络输出,Conv·表示卷积神经网络处理,LSTM·表示长短期记忆网络处理,表示将卷积神经网络和循环神经网络的输出进行积分操作;基于联邦学习算法建立全局异常数据检测模型,将多个所述异常特征进行聚合分析,输出检测结果;包括:定义存在N个边缘节点,每个节点提取出的异常特征为Fpq,其中p∈1,2,…,N},表示节点编号,q表示特征向量的维度,将各异常特征进行聚合分析,得到全局异常特征Zq,其数学表达公式如下: 其中,wp表示第p个边缘节点的权重;为了确保权重之和为1,需要进行归一化处理,即: 其中,rp表示第p个边缘节点的得分,其数学表达公式如下: 其中,θ表示全局模型的参数向量,表示sigmoid函数,Fp表示第p个边缘节点的本地模型的参数向量,输出检测结果,包括:y=fZq 其中,Zq为全局异常特征,f·为分类函数,y为检测结果,其为一个概率向量,即其中每个元素表示对应的异常类别的概率,可以通过softmax函数进行计算,K表示异常类别的数量,q表示特征向量的维度。通过设定阈值对检测结果y进行异常判断,当异常类别概率≥阈值时,则判定为异常。
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