CN102682346A - 一种配电网层次负荷预测模型的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网层次负荷预测模型的修正方法，该修正方法提出配电网层次负荷预测模型包括调度层、变电站层、变电站母线层、中压线路出口层、中压线路段及用户层（中压线路上结点层）6个层次，构建了各层次间的负荷预测结果的关联关系；在此基础上提出了对负荷预测结果的修正方法，该方法根据上、下层间的关联关系，利用历史实测数据得出修正系数，在负荷预测时采用上层负荷预测结果、相应修正系数修正下层负荷预测值。本发明有效克服了传统负荷预测中不同层间负荷预测结果不匹配问题，并可提高负荷预测精度，为智能配电网运行分析及科学决策提供更为精确、可靠的负荷预测结果，有助于智能配电网的安全、可靠、经济运行。

Description

一种配电网层次负荷预测模型的修正方法

技术领域

本发明涉及一种修正方法，具体讲涉及一种配电网层次负荷预测模型的修正方法。

背景技术

电力负荷预测作为电力系统调度、用电、计划、规划的重要工作，可对发电提出预告，使得发电出力变化可以得到预先估计，经济合理的安排发电启动与停止，同时可以预测与防御事故，为电网的状态评估、安全预警、经济运行等提供重要保障。在以往的配电网负荷预测中，一般都只是对较大供电区域进行预测，如预测一座变电站的负荷、一个县的负荷等，很少预测一回线路及其各节点的负荷。而随着配网自动化的发展、用户端分布式电源的接入以及电网经济可靠、高效运行的需要，对各条线路、线路上各节点的负荷预测越来越重要，开展分压、分层、分结点的负荷预测；而负荷预测通常存在误差，并且预测的范围越小误差越大，在实际应用中，通常会出现分结点的预测负荷之和与上层节点的预测负荷不匹配的情况。如何使各层预测负荷的相匹配是分层负荷预测中的重要课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种配电网层次负荷预测模型的修正方法。该方法针对配电网分压、分层、分结点的负荷预测需求，建立层负荷预测模型，根据不同层级预测负荷的匹配特性，用上层（面积较大区域）负荷预测结果校核下层（面积较小区域）负荷预测结果，即通过修正系数用精度高的预测结果修正精度低的预测结果，使负荷预测结果更具有系统性、层次性和精确性。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种配电网层次负荷预测模型的修正方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

（1）建立配电网层次负荷预测模型；

（2）获得所述配电网任一层线路负荷预测值和所述任一层下层独立负荷预测值；

（3）获得所述配电网任一层线路负荷预测修正系数和所述任一层下层独立负荷预测修正系数；

（4）修正所述配电网任一层下层独立负荷预测值；

（5）得到负荷预测结果。

本发明提供的一种优选的技术方案是：所述步骤（1）中建立的配电网层次负荷预测模型包括调度层、变电站层、变电站母线层、中压线路出口层、中压线路段及中压线路上结点层和用户层；所述调度层传输的信号依次传输给变电站母线层、中压线路出口层、中压线路段及中压线路上结点层和用户层。

本发明提供的一种较优选的技术方案是：所述调度层包括配电网区域范围内；所述变电站层包括配电网供电区域；所述变电站母线层包括变电站的一次侧母线和二次侧母线；所述中压线路段及中压线路上结点层包括配电网中的开关、环网柜、环网站、电缆分接箱和开闭站；所述用户层包括中压用户负荷和接入中压电网的分布式电源。

本发明提供的第二优选的技术方案是：所述步骤（2）中，所述配电网任一层为调度层、变电站层、变电站母线层、中压线路出口层、中压线路段及中压线路上结点层和用户层中的任意一个；

获得所述配电网任一层线路负荷预测值P_H0的表达式如下：

$P_{H0}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}+\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{Ln}}$ ①；

其中： $P_{H0}=P_H-{\mathrm{\Σ}}_{j=n+1}^{n+m}{P}_{\mathrm{Lj}}-\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{Lm}}$ ②；

P_H为任一层线路负荷，所述任一层线路负荷分为n+m个独立负荷；

P_Li为任一层下层的第i个独立负荷；

1-n为需要进行预测负荷修正的负荷；ΔP_Ln为需要进行预测负荷修正的负荷的功率损耗之和；

n+1～n+m为不需要进行预测负荷修正的负荷；ΔP_Lm为不需要进行预测负荷修正的负荷的功率损耗之和；

当功率损耗正比于负荷的二次方时，式①改写为：

$P_{H0}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2$ ③；

其中：D_i为系数。

本发明提供的第三优选的技术方案是：所述步骤（3）中的负荷预测修正系数包括由即时数据得到的负荷预测修正系数和由历史数据得到的负荷预测修正系数。

本发明提供的另一较优选的技术方案是：由所述即时数据得到的负荷预测修正系数K的表达式如下：

$k\left(t\right)=\frac{P_{H0}\left(t\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}\left(t\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2\left(t\right)}$ ④；

其中：k(t)为t时刻的负荷修正系数；

P_H0(t)为t时刻的任一层线路负荷预测值；

P_Li(t)为t时刻任一层下层第i个独立负荷预测值；

D_i为系数。

本发明提供的又一较优选的技术方案是：由所述历史数据得到的负荷预测修正系数K的表达式如下：

$k\left(t\right)=\frac{P_H^{\′}\left(t\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}\left(t\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×D_{\mathrm{Li}}^2\left(t\right)}$ ⑤；

其中：P′_H(t)为t时刻的任一层负荷实测值；

P_Li(t)为t时刻任一层下层第i个独立负荷预测值；

D_i为系数。

本发明提供的第四优选的技术方案是：所述步骤（4）中修正t时刻配电网任一层下层第i个独立负荷预测值P′_Li(t)的表达式如下：

P′_Li(t)=k(t)P_Li(t)        ⑥。

本发明提供的第五优选的技术方案是：所述步骤（5）中将修正后的t时刻配电网任一层下层第i个独立负荷预测值P′_Li(t)作为负荷预测结果。

本发明提供的还一较优选的技术方案是：所述中压线路段及中线路上的结点层中，对任一中压线路段的负荷预测值，根据中压线路上游的历史负荷值与其下游的实测负荷值相减得到，其计算表达式为：

P(t)=P₁(t)-P₂(t)        ⑦；

其中：P(t)为t时刻任意线路段的负荷预测值，P₁(t)、P₂(t)分别为t时刻其上游、下游的实测负荷值。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

（1）本发明提供的配电网层次负荷预测模型的修正方法，在负荷预测时，具有范围越小负荷精度预测结果精确度越低的特点。而随着智能电网的发展，需要开展1个线路节点、一段支路、甚至1个用户的负荷预测，预测的准确性直接影响着电网安全可靠性和技术经济。与单纯的利用负荷预测方法提高负荷预测精度不同，本发明根据不同层级的负荷预测结果的关联关系对负荷预测结果进行修正，提高了负荷预测精度，为提高较小范围负荷预测精度问题提供了技术支持。

（2）本发明提供的配电网层次负荷预测模型的修正方法，在负荷预测时，由于不层级间、不同节点的负荷预测精度不同，将导致不同层级间的负荷预测结果存在矛盾，从而对电网运行分析及决策产生不利影响。与传统的配电网运行中只对某一电压层级、一个区域总体负荷或某个节点进行负荷预测不同，本发明从多个层级开展电网负荷预测，对负荷预测结果修正，使之满足不同层级间负荷预测结果的关联关系，有效解决了传统负荷预测可能导致的不同层级间负荷预测结果可能相矛盾的问题。

（3）本发明提供的配电网层次负荷预测模型的修正方法，配电网通常规模大、结构复杂，需要进行负荷预测的点、面较多，且交叉重叠现象严重，负荷预测中存在重复或遗漏计算问题。本发明提出的多层次负荷预测模型，考虑了负荷的交叉重叠，有利于提高负荷预测的精确性和有效性。

附图说明

图1是本发明提供的配电网层次负荷预测修正方法的流程图；

图2是本发明提供的配电网层次负荷预测模型结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图1所示，图1本发明提供的配电网层次负荷预测修正方法的流程图；图中所述的上层与下层是指配电网模型中的六个层次中，任意两层之间上面的层次为上层，该层之下的层次为下层。

本发明的方法包括下述步骤：

（1）建立配电网层次负荷预测模型；

如图2所示，图2是本发明提供的配电网层次负荷预测模型结构图。配电网层次负荷预测模型包括六个层次，依次为：a、调度层：全区域范围内；b、变电站层：供电区域内；c、变电站母线层，包括变电站的一次侧母线和二次侧母线；d、中压线路出口层；e、中压线路段及中线路上的结点层，包括开关、环网柜、环网站、电缆分接箱、开闭站/开闭所等；f、用户层，包括中压用户负荷（含公用配变负荷）、接入中压电网的分布式电源等。

（2）获得配电网任一层线路负荷预测值和该层之下的层次独立负荷预测值；

不同层次负荷间的匹配、关联关系表达式如下：

$P_H={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}+\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{Ln}}+{\mathrm{\Σ}}_{j=n+1}^{n+m}{P}_{\mathrm{Lj}}+\mathrm{\Δ}{P}_{\mathrm{Lm}};$

其中：P_H为配电网任一层次负荷，配电网某层次负荷分为n+m个独立负荷；

P_Li为该层次之下某层次的第i个独立负荷；

1-n为需要进行预测负荷的负荷，ΔP_Ln为其功率损耗之和；

n+1～n+m为不需要进行预测负荷修正的负荷，ΔP_Lm为其功率损耗之和。

式①可改写为： $P_{H0}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}+{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{Ln}}$ ①；

其中： $P_{H0}=P_H-{\mathrm{\Σ}}_{j=n+1}^{n+m}{P}_{\mathrm{Lj}}-{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{Lm}}$ ②；

通常情况下，负荷远大于其损耗，如果认为功率损耗近似正比于负荷的二次方，式②可改写为：

$P_{H0}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2$ ③；

其中D_i为系数，可根据实测负荷采用式③求出。

（3）获得配电网任一层线路负荷预测修正系数和任一层下层独立负荷预测修正系数；

负荷预测修正系数包括由即时数据得到的负荷预测修正系数和由历史数据得到的负荷预测修正系数。

当由即时数据得到的负荷预测修正系数时，各负荷采用相同的修正系数，修正计算表达式如下：

$k\left(t\right)=\frac{P_{H0}\left(t\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}\left(t\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2\left(t\right)}$ ④；

式中，k(t)为t时刻的负荷修正系数；

P_H0(t)为t时刻的任一层线路负荷预测值；

P_Li(t)为t时刻任一层之下的某层第独立负荷预测值。

当要求精度相对较低时，式④计算k(t)时可取D_i=0。

（4）修正配电网任一层下层独立负荷预测值；

当由历史数据得到的负荷预测修正系数时，获取t时刻的任一层负荷实测值P′_H(t)、任一层之下的层次独立负荷预测值，计算出t时刻的上层、下层各点的负荷修正系数：

$k\left(t\right)=\frac{P_{H0}\left(t\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}\left(t\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2\left(t\right)}$ ⑤。

（5）得到负荷预测结果。

修正后的任一层之下的某层t时刻第i个独立负荷预测值表达式为：

P＇_Li(t)=k(t)P_Li(t)            ⑥；

中压线路段上的各个结点的分段负荷预测法如下：

中压线路段及中线路上的结点层负荷模型中，对任意线路段的负荷预测值，可根据其上游的历史负荷值与其下游的实测负荷值相减得到（此处不包括转供负荷），其计算表达式为：

P(t)=P₁(t)-P₂(t)            ⑦；

其中：P(t)为t时刻任意线路段的负荷预测值，P₁(t)、P₂(t)分别为t时刻其上游、下游的实测负荷值。

本发明提供的一种智能配电网层次负荷预测模型以及层次负荷预测的修正方法，智能配电网层次负荷预测模型包括六个层次，分别为：①调度层（全区域范围内）、②变电站层（供电区域内）、③变电站母线层，修正出线、④中压线路出口层：10kV出线、⑤中压线路段上的各个结点、⑥用户负荷层（以及接入的分布式电源），其层次负荷预测的修正方法总体思想为基于上层负荷和下层负荷之间的关系，使用即时数据或者历史数据得到修正系数，来进一步修正下层负荷预测值，达到提高负荷预测精度的目的。此修正方法适用于层次模型里的上层数据修正下层数据，在第⑤层中压线路段层次中，本发明提出了分段负荷预测法，即利用上下游的实测负荷数据得到某线路段的负荷预测值。本发明根据上层负荷预测值的来修正下层负荷预测值，以及利用上下游的实测负荷数据得到某线路段的负荷预测值，其计算量小，操作简单，适用于智能配电网各层级负荷预测的修正。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种配电网层次负荷预测模型的修正方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）建立配电网层次负荷预测模型；

（2）获得所述配电网任一层线路负荷预测值和所述任一层下层独立负荷预测值；

（3）获得所述配电网任一层线路负荷预测修正系数和所述任一层下层独立负荷预测修正系数；

（4）修正所述配电网任一层下层独立负荷预测值；

（5）得到负荷预测结果。

2.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤（1）中建立的配电网层次负荷预测模型包括调度层、变电站层、变电站母线层、中压线路出口层、中压线路段及中压线路上结点层和用户层；所述调度层传输的信号依次传输给变电站母线层、中压线路出口层、中压线路段及中压线路上结点层和用户层。

3.如权利要求2所述的修正方法，其特征在于，所述调度层包括配电网区域范围内；所述变电站层包括配电网供电区域；所述变电站母线层包括变电站的一次侧母线和二次侧母线；所述中压线路段及中压线路上结点层包括配电网中的开关、环网柜、环网站、电缆分接箱和开闭站；所述用户层包括中压用户负荷和接入中压电网的分布式电源。

4.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述配电网任一层为调度层、变电站层、变电站母线层、中压线路出口层、中压线路段及中压线路上结点层和用户层中的任意一个；

获得所述配电网任一层线路负荷预测值P_H0的表达式如下：

$P_{H0}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}+{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{Ln}}$ ①；

其中： $P_{H0}=P_H-{\mathrm{\Σ}}_{j=n+1}^{n+m}{P}_{\mathrm{Lj}}-{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{Lm}}$ ②；

P_H为任一层线路负荷，所述任一层线路负荷分为n+m个独立负荷；

P_Li为任一层下层的第i个独立负荷；

1-n为需要进行预测负荷修正的负荷；ΔP_Ln为需要进行预测负荷修正的负荷的功率损耗之和；

n+1～n+m为不需要进行预测负荷修正的负荷；ΔP_Lm为不需要进行预测负荷修正的负荷的功率损耗之和；

当功率损耗正比于负荷的二次方时，式①改写为：

$P_{H0}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2$ ③；

其中：D_i为系数。

5.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤（3）中的负荷预测修正系数包括由即时数据得到的负荷预测修正系数和由历史数据得到的负荷预测修正系数。

6.如权利要求5所述的修正方法，其特征在于，由所述即时数据得到的负荷预测修正系数K的表达式如下：

$k\left(t\right)=\frac{P_{H0}\left(t\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}\left(t\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2\left(t\right)}$ ④；

其中：k(t)为t时刻的负荷修正系数；

P_H0(t)为t时刻的任一层线路负荷预测值；

P_Li(t)为t时刻任一层下层第i个独立负荷预测值；

D_i为系数。

7.如权利要求5所述的修正方法，其特征在于，由所述历史数据得到的负荷预测修正系数K的表达式如下：

$k\left(t\right)=\frac{P_H^{\′}\left(t\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{Li}}\left(t\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{D}_i\×P_{\mathrm{Li}}^2\left(t\right)}$ ⑤；

其中：P′_H(t)为t时刻的任一层负荷实测值；

P_Li(t)为t时刻任一层下层第i个独立负荷预测值；

D_i为系数。

8.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤（4）中修正t时刻配电网任一层下层第i个独立负荷预测值P′_Li(t)的表达式如下：

P′_Li(t)=k(t)P_Li(t)    ⑥。

9.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤（5）中将修正后的t时刻配电网任一层下层第i个独立负荷预测值P′_Li(t)作为负荷预测结果。

10.如权利要求2所述的修正方法，其特征在于，所述中压线路段及中线路上的结点层中，对任一中压线路段的负荷预测值，根据中压线路上游的历史负荷值与其下游的实测负荷值相减得到，其计算表达式为：

P(t)=P₁(t)-P₂(t)        ⑦；

其中：P(t)为t时刻任意线路段的负荷预测值，P₁(t)、P₂(t)分别为t时刻其上游、下游的实测负荷值。

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