實時電網(wǎng)拓撲下的母線負荷預測技術(shù)分析

沈揚

摘 要：隨著電力系統(tǒng)日益發(fā)展，母線負荷特征發(fā)生明顯變化，對調(diào)度系統(tǒng)的決策提出更高的要求，必需研究母線負荷運行狀態(tài)及發(fā)展趨勢。母線負荷預測是提高電網(wǎng)調(diào)度水平的重要環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)貨市場環(huán)境下節(jié)點電價定價的關(guān)鍵依據(jù)，因此對市場環(huán)境下的母線負荷預測進行研究尤為必要。通過電網(wǎng)深度拓撲解析，實時分析構(gòu)成母線負荷特征的全部元素，對各構(gòu)成元素歷史負荷數(shù)據(jù)智能擬合，形成負荷預測曲線并疊加，最終擬合生成預測對象的96點負荷曲線，并利用負荷態(tài)勢預測結(jié)果對斷面及設(shè)備重過載預警信息進行發(fā)布。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)拓撲;母線負荷;負荷預測技術(shù)

引言

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對用電量的需求不斷提高，電力負荷預測成為了電力系統(tǒng)正常工作中重要的環(huán)節(jié)。負荷預測以預測對象為依據(jù)，可劃分為系統(tǒng)負荷預測和母線負荷預測，而后者與前者相比，是細化到變電站內(nèi)具體的供電對象。母線負荷預測是指對接入電網(wǎng)各母線節(jié)點的用電負荷的預測。在電力現(xiàn)貨市場不斷推進的背景下，電網(wǎng)系統(tǒng)母線負荷預測不僅為電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行提供了保障，還是市場環(huán)境下編排調(diào)度計劃、供電計劃、交易計劃的基礎(chǔ)，是目前市場價格與實時市場價格形成的重要基礎(chǔ)。因此，未來對負荷預測的準確性、實時性、可靠性提出了更高的要求。目前，地調(diào)母線負荷預測對象為220kV主變高壓側(cè)的負荷。

1電網(wǎng)拓撲下的母線負荷預測的重要性

負荷預測可以為電力系統(tǒng)的未來發(fā)展規(guī)劃提供數(shù)據(jù)參考，而且其預測分析結(jié)果也可為電力生產(chǎn)提供幫助。根據(jù)不同的預測需求，負荷預測也存在時間跨度方面的差異化。若是只針對電力系統(tǒng)在未來數(shù)小時之內(nèi)的預測，了解該時間段的負荷波動情況，則為短期負荷預測或是超短期負荷預測。當需要對電力系統(tǒng)運行情況進行安全監(jiān)視時，或者在一些應(yīng)急性電力問題處理工作中，會應(yīng)用該種預測方式。超短期預測是負荷預測中時限最短的預測類別，在其預測過程中，不必考慮溫度差異對預測結(jié)果造成的影響，但若在預測時間內(nèi)存在極端天氣情況，則需要對其影響進行參考。該預測類別需要在極短的時間內(nèi)構(gòu)建起預測模型，并實施迅速預測。該類別預測必須以精確的數(shù)據(jù)作為支撐。短期負荷預測是根據(jù)日負荷曲線變化情況進行預測，從而為短期內(nèi)的發(fā)電計劃提供參考依據(jù)，進行科學的負荷控制。

2母線負荷預測準確率的影響因素

2.1負荷轉(zhuǎn)供

在實際運行中母線存在計劃性檢修、小電源接入、電力系統(tǒng)多種運行方式等問題，以上問題的發(fā)生會導致母線負荷的分布結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當系統(tǒng)的運行方式發(fā)生變化時，原本直接供電的母線由其他母線轉(zhuǎn)為供電，或母線供電負荷由少變多。由此可知，運行方式不同，母線負荷值可能會發(fā)生較大變化，從而影響負荷預測結(jié)果。

2.2網(wǎng)損

電能傳輸過程中，母線上會有損耗，母線上網(wǎng)損對預測結(jié)果的準確率產(chǎn)生一定影響。母線損耗較大時，一般是負荷較多，地區(qū)網(wǎng)損較大的情況;相反，母線損耗較小時，一般是負荷較小，地區(qū)網(wǎng)損較小的情況。因為母線負荷預測是非計劃性負荷分量和計劃性分量的一個綜合體，所以母線負荷預測系統(tǒng)的思路是綜合全面考慮母線負荷的非計劃性負荷和計劃性負荷，最終得到可靠準確的預測結(jié)果。由此可知，在求取母線負荷時，影響母線負荷預測的一個直接因素是網(wǎng)損。

2.3氣象

氣象因子是影響系統(tǒng)負荷預測準確率的重要因素。母線負荷是系統(tǒng)負荷的組成部分，氣象因子對其也有一定的影響，主要表現(xiàn)為負荷大小的突然變化。首先，對預處理后的數(shù)據(jù)應(yīng)用k-mEAns算法進行聚類分簇，得到各負荷類型的聚類中心，并以此為基準曲線;然后，針對基準曲線采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)進行氣象相關(guān)性分析，篩選出負荷敏感的氣象因素;氣象因子主要包括溫度、濕度、風速等，因為地區(qū)差異的存在，不同地區(qū)受到氣象影響的影響因子和程度不同。而對于電力系統(tǒng)母線負荷，溫度和降雨量是主要的影響因素。由氣候條件變化導致負荷總量快速變化的部分為天氣敏感負荷，夏季主要是空調(diào)等降溫負荷，冬季主要是取暖器等采暖負荷。

3電網(wǎng)拓撲下的母線負荷預測技術(shù)分析

3.1數(shù)據(jù)預處理技術(shù)

提出適用于電力市場環(huán)境下母線負荷預測的數(shù)據(jù)需求庫;針對數(shù)據(jù)樣本中的空缺、零值等異常情況進行填補和修正，從而保持其在時間序列上的連續(xù)性;同時，采用mAx-min方法對數(shù)據(jù)樣本進行歸一化處理，以加強各樣本類別間的可比性。

3.2數(shù)據(jù)修正電磁環(huán)網(wǎng)下96點數(shù)據(jù)

由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基于檢修方式下的各片區(qū)構(gòu)建電磁環(huán)網(wǎng)方式相對固定，因此基于歷史電磁環(huán)網(wǎng)下潮流的分析，可看出對于純負荷站點或只有火電機組上網(wǎng)的非純負荷站點構(gòu)建電磁環(huán)網(wǎng)時，PASS計算后潮流變化的百分比結(jié)果可直接應(yīng)用于96點預測;對于光伏上網(wǎng)的站點，需取早晚兩次潮流計算結(jié)果應(yīng)用于相應(yīng)時段預測。

3.3采集10kv饋線歷史電流數(shù)據(jù)技術(shù)

從系統(tǒng)中獲取近20天并根據(jù)預測當天是否節(jié)假日、10kv線路是否轉(zhuǎn)供電狀態(tài)篩選出來的歷史電流數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)獲取步驟如下。首先獲取預測當天預測日氣溫，作為獲取歷史數(shù)據(jù)時的篩選條件。根據(jù)當前設(shè)備是否屬于轉(zhuǎn)供電狀態(tài)進行判斷，作為獲取歷史數(shù)據(jù)時的篩選條件。判斷預測當天是否屬于節(jié)假日，作為獲取歷史數(shù)據(jù)時的篩選條件。獲取該線路近20天的轉(zhuǎn)供電狀態(tài)、節(jié)假日、當天溫度與預測日氣溫相近的電流值。獲取該線路近20天的轉(zhuǎn)供電狀態(tài)、工作日、當天溫度與預測日氣溫相近的電流值。獲取該線路近20天的非轉(zhuǎn)供電狀態(tài)、節(jié)假日、當天溫度與預測日氣溫相近的電流值。

3.4預測斷面有功負荷數(shù)據(jù)

通過斷面配置找到斷面的組成部分，然后通過220kv主變的預測值推算出斷面的預測值。具體通過分析找到組成斷面的220kv線路及網(wǎng)絡(luò)，然后通過拓撲通道找到供電的220kv主變，可以從EMS獲取設(shè)備連接關(guān)系、潮流方向、開關(guān)和刀閘狀態(tài)等數(shù)據(jù)，得到與該220kv線路連接的220kv主變，根據(jù)220kv線路和與其連接的220kv主變的有功負荷的實時值計算其比例，根據(jù)220kv主變的預測值和與線路的比例關(guān)系推算出線路的預測值，根據(jù)220kv線路的預測值和實時方向計算得出斷面的預測值。有文獻在研究短期負荷預測中，采用了聚類分析與模糊推理相結(jié)合的方法，從而保證了數(shù)據(jù)分析中的學習能力和不確定性描述能力，取得了較好的效果。

結(jié)束語

母線負荷預測對于提前精細化安排電網(wǎng)運行方式意義重大，需不斷加強技術(shù)及管理方面的研究。技術(shù)上應(yīng)重點保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量，加強算法研究，提高多數(shù)據(jù)源信息整合度。管理上要優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，健全溝通制度，提升專業(yè)與專業(yè)、電網(wǎng)與用戶間的信息共享效率。上述技術(shù)改進及管理措施落實后，常州電網(wǎng)220千伏母線負荷預測月度準確率平均值達95.80%，較上年的84.24%有較大提升。但技術(shù)上，在同時受到風電、光伏出力影響前提下構(gòu)建的電磁環(huán)網(wǎng)潮流，目前還是難以預測96點負荷情況，因此亟需通過更加專業(yè)的技術(shù)系統(tǒng)和先進算法來解決。

參考文獻

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