基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置的設(shè)計①

周明龍

（安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

短期的負(fù)荷預(yù)測可以為電網(wǎng)調(diào)度和制定購電規(guī)則和規(guī)定操作方式提供指導(dǎo)，系統(tǒng)要求能夠更加健康、節(jié)約的運行，電能質(zhì)量也要求更加的優(yōu)良，短期負(fù)荷預(yù)測就必須要求越來越準(zhǔn)確。短期負(fù)荷預(yù)測的研究自上世紀(jì)70年代開始逐步獲得重視，至上世紀(jì)80年代，因為能源短缺致使亟需對負(fù)荷預(yù)測科學(xué)掌控，越來越注重負(fù)荷的精確預(yù)測。上世紀(jì)90年代起，由于全球電網(wǎng)的不斷完善，負(fù)荷預(yù)測的研究工作得到了更多的關(guān)注。因為電力負(fù)荷不但受到氣溫，氣候這些因子干擾，自己還具有不確定性，所以預(yù)測起來非常的繁雜；近年來，現(xiàn)有技術(shù)中的短期負(fù)荷預(yù)測的探討方向由按照一般的估測模型慢慢轉(zhuǎn)換到使用軟計算方式，而且持續(xù)的把數(shù)學(xué)上取得的進步移植到負(fù)荷預(yù)測里面。

時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測技術(shù)是一種最典型的、系統(tǒng)的也是最為普遍適用的短期的負(fù)荷預(yù)測方法，真實的負(fù)荷通常都不能達(dá)到穩(wěn)定隨機的標(biāo)準(zhǔn)，一定要把數(shù)組做平穩(wěn)化處理，然后對這一數(shù)組做模型的識別處理；模型的識別通常是對所取的序列進行分析，算出數(shù)組中的各種參數(shù)，包括均值、自相關(guān)函數(shù)、偏相關(guān)函數(shù)等；模式識別后，一定要利用數(shù)組相干的樣本，對模型參數(shù)進行預(yù)估。時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測技術(shù)中要求采集的信號數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確的時間節(jié)點，現(xiàn)有技術(shù)中的電力監(jiān)測數(shù)據(jù)中的時間節(jié)點，通常都是通過各自的離線計時器生成并與電力狀態(tài)數(shù)據(jù)綁定后一并傳輸至控制中心，上述方案存在的不足在于監(jiān)測位置的時間節(jié)點與控制中心可能存在偏差，從而影響了數(shù)據(jù)分析判斷和電力控制的精準(zhǔn)性。

1 基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置的技術(shù)方案

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文提供了基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置，能夠滿足時間序列法短期的負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)的需要，為時間序列法短期的負(fù)荷預(yù)測提供精準(zhǔn)的線路檢測參數(shù)。

本文解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置，包括設(shè)置于電網(wǎng)中用于從供電端向負(fù)載端進行供電輸送的電力線路、用于對電力線路負(fù)載端的輸電電壓進行監(jiān)測的電壓監(jiān)測器、用于對電力線路負(fù)載端的輸電電流進行監(jiān)測的電流監(jiān)測器、用于將電壓監(jiān)測器和電流監(jiān)測器采集的數(shù)據(jù)編碼成信號的信號編碼器、用于將信號編碼器生成的信號傳輸至電網(wǎng)控制中心的信號發(fā)射器；還包括用于向信號編碼器中輸入標(biāo)準(zhǔn)時間信號的網(wǎng)絡(luò)計時器。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，還包括用于接收電網(wǎng)控制中心發(fā)出的信號的信號接收器、用于將信號接收器接收的信號解碼并生成數(shù)據(jù)的信號解碼器、用于根據(jù)信號解碼器生成的數(shù)據(jù)對電力線路負(fù)載端的供電狀態(tài)進行控制的電力控制器。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，網(wǎng)絡(luò)計時器連接信號解碼器以獲取信號解碼器接收的網(wǎng)絡(luò)時間節(jié)點。

2 基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置實例說明

本文基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置的結(jié)構(gòu)示意見圖1。圖中：10-電力線路；21-電壓監(jiān)測器；22-電流監(jiān)測器；23-信號編碼器；24-信號發(fā)射器；30-通信網(wǎng)絡(luò)；41-信號接收器；42-信號解碼器；43-電力控制器；44-網(wǎng)絡(luò)計時器。

圖1 基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置結(jié)構(gòu)

如圖1所示，基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置，包括設(shè)置于電網(wǎng)中用于從供電端向負(fù)載端進行供電輸送的電力線路10、用于對電力線路10負(fù)載端的輸電電壓進行監(jiān)測的電壓監(jiān)測器21、用于對電力線路10負(fù)載端的輸電電流進行監(jiān)測的電流監(jiān)測器22、用于將電壓監(jiān)測器21和電流監(jiān)測器22采集的數(shù)據(jù)編碼成信號的信號編碼器23、用于將信號編碼器23生成的信號傳輸至電網(wǎng)控制中心的信號發(fā)射器24；還包括用于向信號編碼器23中輸入標(biāo)準(zhǔn)時間信號的網(wǎng)絡(luò)計時器44。進一步地，還包括用于接收電網(wǎng)控制中心發(fā)出的信號的信號接收器41、用于將信號接收器41接收的信號解碼并生成數(shù)據(jù)的信號解碼器42、用于根據(jù)信號解碼器42生成的數(shù)據(jù)對電力線路10負(fù)載端的供電狀態(tài)進行控制的電力控制器43。具體地，網(wǎng)絡(luò)計時器44連接信號解碼器42以獲取信號解碼器42接收的網(wǎng)絡(luò)時間節(jié)點。

首先，信號接收器41接收通信網(wǎng)絡(luò)30中的網(wǎng)絡(luò)時間節(jié)點然后傳輸給信號解碼器42，信號解碼器42將網(wǎng)絡(luò)時間節(jié)點解碼后實時持續(xù)地提供給網(wǎng)絡(luò)計時器44，電壓監(jiān)測器21和電流監(jiān)測器22采集電力線路10負(fù)載端的供電狀態(tài)數(shù)據(jù)并輸送至信號解碼器42，信號解碼器42將電力線路10負(fù)載端的供電狀態(tài)數(shù)據(jù)編碼，同時加入網(wǎng)絡(luò)計時器44提供的時間戳生成通信信號，輸送至通信網(wǎng)絡(luò)30以供電網(wǎng)控制中心接收，電網(wǎng)控制中心根據(jù)電力供應(yīng)狀態(tài)發(fā)出控制命令，通過通信網(wǎng)絡(luò)30傳輸至信號接收器41，通過信號解碼器42解碼后輸送給電力控制器43，從而對電力線路10負(fù)載端的供電狀態(tài)進行控制。

3 基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果仿真分析

以間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置為基礎(chǔ)對某風(fēng)電場PA發(fā)電機組的負(fù)荷進行實時預(yù)測風(fēng)電功率，并將此與灰色模型的負(fù)荷預(yù)測進行比較。預(yù)測結(jié)果與誤差分析如表1所示。

表1 PA灰色模型與時間序列模型預(yù)測

通過上表對比分析可知，灰色模型風(fēng)電功率預(yù)測最大的相對誤差是14.70%，最小相對誤差是1.84%，時間序列模型模型風(fēng)電功率預(yù)測最大的相對誤差是13.92%，最小相對誤差是0.77%，由此可知時間序列模型的風(fēng)電預(yù)測優(yōu)于灰色模型的風(fēng)電預(yù)測。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了基于時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置，通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)計時器，從而通過在線的計時器生成網(wǎng)絡(luò)時間節(jié)點并與電力狀態(tài)數(shù)據(jù)綁定后一并傳輸至控制中心，從而保證了監(jiān)測位置的時間節(jié)點與控制中心的一致性，提高了數(shù)據(jù)分析判斷和電力控制的精準(zhǔn)性，能夠滿足時間序列法短期的負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)的需要，為時間序列法短期的負(fù)荷預(yù)測提供精準(zhǔn)的線路檢測參數(shù)。

注釋：

① 本文已經(jīng)獲得實用新型專利，專利號：ZL 2016212893632專利名稱：一種時間序列法的短期負(fù)荷預(yù)測采樣裝置。