基于區(qū)域負(fù)荷的配電網(wǎng)超短期負(fù)荷預(yù)測

高新軼

【摘要】：建立了以饋線開關(guān)為節(jié)點(diǎn)、以饋線為邊的配電網(wǎng)簡化模型，并采用負(fù)荷作為節(jié)點(diǎn)和邊的權(quán)，給出了節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷與邊的負(fù)荷的關(guān)系。采用對負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)和溫度歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法，對超出歷史溫度范圍的情形采用最小二乘法擬合，得出了配電區(qū)域的超短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，利用節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷與邊的負(fù)荷的關(guān)系進(jìn)一步得出全配電網(wǎng)的超短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。配電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變并不影響所提出的方法的預(yù)測精度。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果證實(shí)了所提出的方法的可行性。

【關(guān)鍵詞】負(fù)荷預(yù)測;配電網(wǎng);配電自動化

超短期負(fù)荷預(yù)測對于配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和配電網(wǎng)規(guī)劃具有重要意義，一直是研究的重點(diǎn)問題之一。文獻(xiàn)[1]提出了一種時(shí)間序列與回歸方法，文獻(xiàn)[2]提出了一種基于用電曲線的負(fù)荷預(yù)測方法，文獻(xiàn)[3]提出一種利用專家系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測方法，文獻(xiàn)[4]提出了一種基于概率密度的負(fù)荷預(yù)測法，文獻(xiàn)[5]論述了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測的方法。

1.配電網(wǎng)的建模

配電網(wǎng)采用文獻(xiàn)[6]提出的模型，即將配電開關(guān)看做節(jié)點(diǎn)，而將配電線路和配電變壓器綜合看做邊。對于N節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)，建立N×5階的DT鄰接表反映網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，第1列元素取值為0，1，2或3，分別表示節(jié)點(diǎn)i是普通點(diǎn)、T接點(diǎn)、源點(diǎn)或末梢點(diǎn);第3列至第5列元素描述與該節(jié)點(diǎn)相鄰接的節(jié)點(diǎn)，空缺處填-1;第2列元素本文沒有用到。建立N×5階的CT鄰接表反映當(dāng)前運(yùn)行方式，其第1列元素描述節(jié)點(diǎn)i所處的狀態(tài)（為1代表合閘），第2列和第3列元素分別表示以節(jié)點(diǎn)i為終點(diǎn)的弧的起點(diǎn)的序號，第4列和第5列元素描述以節(jié)點(diǎn)i為起點(diǎn)的弧的終點(diǎn)的序號，空缺處填-1。顯然，在已知各個(gè)開關(guān)的狀態(tài)和DT鄰接表的情況下，可以推算出CT鄰接表。顯然，父節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷等于它的所有子節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷之和加上它們的所有同父弧的負(fù)荷之和，即：

D式中：a（v）是節(jié)點(diǎn)m的所有子節(jié)點(diǎn)的集合。在已知邊的負(fù)荷的情況下，根據(jù)式（1）可以計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷.對于圖1所示的配電網(wǎng)，其T，CT和ST分別如下：

圖1中，配電區(qū)域是指相互連通的若干饋線段構(gòu)成的子網(wǎng)絡(luò)，配電區(qū)域的外部端點(diǎn)全部為饋線開關(guān)，其中潮流流入的端點(diǎn)稱為入點(diǎn)，其余端點(diǎn)稱為出點(diǎn)，配電區(qū)域的內(nèi)部端點(diǎn)全部為T接點(diǎn)或沒有內(nèi)部端點(diǎn)（例如饋線）.配電區(qū)域是配電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整的最小單元，這些配電區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷規(guī)律是不隨運(yùn)行方式的變化而改變的，因此可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的規(guī)律性加以預(yù)測。對于一個(gè)配電自動化系統(tǒng)，在正常情況下，主變電站出線開關(guān)處的負(fù)荷可以通過變電站的RTU（或綜合自動化裝置）采集，饋線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)處都裝有配電終端單元（FTU），因此流過這些節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷是可以獲得的。對于T接點(diǎn)（如節(jié)點(diǎn)9），由于沒有安裝量測設(shè)備，因此流過它的負(fù)荷是未知的.對于一個(gè)由入點(diǎn)vi和出點(diǎn)vj，…，vk圍成的配電區(qū)域，其負(fù)荷sP（vi，vj，…，vk）與其外部端點(diǎn)的負(fù)荷的關(guān)系為：

2 配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)負(fù)荷的預(yù)測

配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)負(fù)荷的預(yù)測，實(shí)際上是配電自動化系統(tǒng)采集的各個(gè)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷數(shù)據(jù)，并根據(jù)式（2）計(jì)算得出該區(qū)域的負(fù)荷數(shù)據(jù)sP，配電自動化系統(tǒng)將采集到的0.5h（或1h）間隔的區(qū)域負(fù)荷數(shù)據(jù)存儲起來形成歷史區(qū)域負(fù)荷數(shù)據(jù)，再加上歷史溫度信息，就構(gòu)成了最小配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)負(fù)荷預(yù)測的建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。設(shè)sP為配電區(qū)域的歸一化負(fù)荷：

3 超溫度范圍負(fù)荷預(yù)測的最小二乘擬合

由式（5）可見，第2節(jié)描述的配電區(qū)域負(fù)荷預(yù)測方法存在一個(gè)問題，就是當(dāng)要預(yù)測時(shí)刻的溫度大于或小于歷史數(shù)據(jù)中的最大溫度值或最小溫度值時(shí)，將對歸一化負(fù)荷的預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，所以引入最小二乘法對溫度與歸一化負(fù)荷進(jìn)行擬合來解決這個(gè)問題。假設(shè)歸一化負(fù)荷與溫度之間的關(guān)系為：

需要指出的是，只有在要預(yù)測時(shí)刻的溫度大于或小于歷史數(shù)據(jù)中的最大或最小溫度值時(shí)，才使用最小二乘擬合的方法。

6 結(jié)語從負(fù)荷的角度建立以饋線開關(guān)為節(jié)點(diǎn)、以饋線為邊的配電網(wǎng)簡化模型，將配電網(wǎng)分解成許多區(qū)域，并描述了節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷與區(qū)域的負(fù)荷的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，提出了基于區(qū)域負(fù)荷的配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測方法，這種方法對于配電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變具有很好的適應(yīng)性。

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