CN106487008A - 基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法 - Google Patents

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赵磊
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李秀芹
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师璐
张振亮
陈威伊
杨杰
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State Grid Corp of China SGCC
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本申请涉及一种电力系统中压配电网规划的方法，尤其涉及一种基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法；其包括下述步骤；第一步，依托电能质量在线监测系统，采集数据获取不同用户负荷日、季度、年负荷特性，并建立用户档案信息；第二步，政府部门对接、收集资料，掌握城市各区块规划建设性质及规模；第三步，以地块用电需求（城市控规）为导向，结合典型负荷预测模型。由于实施上述技术方案，本申请解决了现有规划技术中由于对用电需求分类、分析不足，仅通过扩大系统容量满足负荷发展需求造成的负载率低、建设投资大、土地争取困难等问题，能够大幅度提高电网设备利用率和电网经济效益，为电网投资及建设提供参考依据。

Description

基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法
技术领域
本申请涉及一种电力系统中压配电网规划的方法，尤其涉及一种基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法。
背景技术
受历史发展原因，我国中低压配电网基本是跟随用户需求建设起来的，受投资方影响较大，其网架结构和供电模式一直缺乏统一的规划和规范的管理。我国目前广泛采用的配电网规划方法，是基于故障模式后果分析法（Failure Mode and Effects Analysis,FEMA）或“N-k”安全准则的规划方法，即以个案为基础研究整个系统，k指系统在失去k台设备后仍能保持正常运行。因此，我国的配电网规划方法基本是通过系统预留充分的备用容量来保证可靠性，往往忽略配电网建设的经济性和运行过程的系统性。
随着，社会经济的不断发展，全社会对电力的依赖程度越来越高，对电力供应的质量也提出了更高的要求，以城市建成区最为突出。这样，一方面社会的发展客观上要求电网必须以一定的规模和速度发展，另一方面受资源和环保因素的制约，电网建设的问题进一步显现。随着建成区土地资源的进一步稀缺，很难增加新的电源点布点，因此通过增加系统备用容量来保证可靠性和负荷发展需求的方法便无法实施。因此，从电网可持续发展的角度出发，从资源利用最优出发，为解决当前电力短缺的问题，我们必须高度重视电力需求侧管理工作，加大电力需求侧特性的研究和应用，确保电力供应满足国民经济发展需求。结合各类用户负荷特性及影响因素，分析其在电网资源高效利用中的应用。
发明内容
本申请的目的在于提出一种满足负荷发展及城市修缮需求的基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法。
本申请是这样实现的：基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法，其包括下述步骤；
第一步，依托电能质量在线监测系统，采集数据获取不同用户负荷日、季度、年负荷特性，并建立用户档案信息；
第二步，政府部门对接、收集资料，掌握城市各区块规划建设性质及规模；
第三步，以地块用电需求（城市控规）为导向，结合典型负荷预测模型，开展规划区域空间负荷预测，按照供电区域差异化的规划标准，将中压配电网按合理划分为若干用电单元，以用电单元作为中压配电网规划的基本单位，开展负荷特性分析，做准规划边界条件；
第四步，结合区域特点将区域配电设施划分为多个层级的供电单元；
第五步，利用收集资料中的数据，将各个单元规划负荷特性与其周边多个单元负荷特性（日、季度、年负荷）关联性进行试算，建立各个单元与不同供电层级的多个单元关联性的定量关系，建立多变量关联测算模型：
假设单元负荷特性数据及其它单元负荷特性为一m维数据序列，每个序列代表系统的一个因素变量的动态行为，且每维数据序列有n个观测数据，即
，i=1，2，···，m；
对原始数据序列进行一次累加，生成序列为
公式（1）
公式（1）中
；
则可获得MGM(1，m)模型的一阶常微分方程组的形式为
公式（2）
公式（2）中
A=
；
假设微分方程的初始条件为，且相应矩阵均可逆，利用最小二乘法求得参数向量的估计值
公式（3）
公式（3）中：分别为A、B的估计值
L=
Y= ；
则MGM(1，m)预测模型的时间响应函数为
公式（4）
公式（4）中：为对应X的估计值；
通过累减生成还原为对应变量原数列值的模拟预测值
，k=2，3， 公式 （5）；
第六步，确定关联性用电单元后，根据负荷曲线拟合总负荷，选择对应容量的供电单元；
第七步，以供电单元为基础，根据城市环境要求及供电可靠性要求选择典型供电模式。
进一步的，第四步中结合区域特点将区域配电设施划分为三个层级的供电单元，分别为10千伏开关站、10千伏配电线路、110千伏变电站10千伏母线段。
进一步的，第七步中典型供电模式包括单链式、双链式（电缆网）或多分段多联络（架空网）。
进一步的，对于公式（5）中预测模型的精度检验采用残差检验法，先计算出，数列经累减生成数列，从而可以得到原始数列和的绝对残差数列
，；
相对残差数列为
，。
进一步的，第六步中在根据负荷曲线拟合总负荷选择对应容量的供电单元时，考虑1.3倍容量裕度。
由于实施上述技术方案，本申请通过对用电负荷的特性深度挖掘和分析，以地块用电需求（城市祥规）特性为基础，按照特性统一、规模适中、低压侧供电独立的原则，将各地块划分为独立的用电单元；以用电单元为对象，开展用电需求特性分析，充分利用负荷特性及峰谷互补性，合理制定各单元的组合方案，做到关联系数高的用电单元由一个供电单元供电；解决了现有规划技术中由于对用电需求分类、分析不足，仅通过扩大系统容量满足负荷发展需求造成的负载率低、建设投资大、土地争取困难等问题，能够大幅度提高电网设备利用率和电网经济效益，为电网投资及建设提供参考依据。
具体实施方式：
本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法包括下述步骤；
第一步，依托电能质量在线监测系统，采集数据获取不同用户负荷日、季度、年负荷特性，并建立用户档案信息；
第二步，政府部门对接、收集资料，掌握城市各区块规划建设性质及规模；
第三步，以地块用电需求（城市控规）为导向，结合典型负荷预测模型，开展规划区域空间负荷预测，按照供电区域差异化的规划标准，将中压配电网按合理划分为若干用电单元，以用电单元作为中压配电网规划的基本单位，开展负荷特性分析，做准规划边界条件；
第四步，结合区域特点将区域配电设施划分为多个层级的供电单元；
第五步，利用收集资料中的数据，将各个单元规划负荷特性与其周边多个单元负荷特性（日、季度、年负荷）关联性进行试算，建立各个单元与不同供电层级的多个单元关联性的定量关系，建立多变量关联测算模型：
假设单元负荷特性数据及其它单元负荷特性为一m维数据序列，每个序列代表系统的一个因素变量的动态行为，且每维数据序列有n个观测数据，即
，i=1，2，···，m；
对原始数据序列进行一次累加，生成序列为
公式（1）
公式（1）中
；
则可获得MGM(1，m)模型的一阶常微分方程组的形式为
公式（2）
公式（2）中
A=
；
假设微分方程的初始条件为，且相应矩阵均可逆，利用最小二乘法求得参数向量的估计值
公式（3）
公式（3）中：分别为A、B的估计值
L=
Y= ；
则MGM(1，m)预测模型的时间响应函数为
公式（4）
公式（4）中：为对应X的估计值；
通过累减生成还原为对应变量原数列值的模拟预测值
，k=2，3， 公式 （5）；
第六步，确定关联性用电单元后，根据负荷曲线拟合总负荷，选择对应容量的供电单元；
第七步，以供电单元为基础，根据城市环境要求及供电可靠性要求选择典型供电模式。
开展用电单元划分，以单元作为中压配电网规划的基本单位，可以很好的开展负荷特性分析、预测及供电方案制定。通过负荷特性的分析，研究各单元的之间负荷特性的关联度，寻找可用于同一供电单元供电的单元，从而优化供电方案。在负荷关联性分析中，党政机关、学校、市政等受节假日影响负荷下降的用户可以与宾馆、酒店、集中商贸区等受节假日影响负荷上升的用户形成负荷互补，集中商贸区、学校、市政等用户可以与居民生活类用户在日负荷上形成互补；农业灌溉受季节及气候影响较大，仅可以在7~9月份与学校负荷形成互补。如从学校、市政、商贸区等用户与居民生活类用户的日负荷曲线来看，前者白天负荷高，夜晚负荷低，后者正好与之相反，二者具有很强的互补特性。
因此准确的掌握不同类用电单元的负荷特性，根据不同供电层级关联度分析，可以制定出优化的供电规划方案，提高配电网的规划水平，可以明显降低变电站及线路的极端负荷，提高设备的负荷利用小时数，提高电网的运行效率。此外，还可以为合理规划选择变电容载比提供参考和依据，避免由于容载比选择不当所造成的投资浪费及电网的可靠性低等问题
电能质量在线监测系统：是一种用来检测电能的系统管理系统；电网由“发、输、变、配、用”五个环节组成，作为用户侧的“配、用”电环节消耗着总电能的80%。随着社会经济发展，电气化铁路、电弧炉、变频器等冲击性、非线性、不平衡度负载在电力应用中越来越多，谐波、负序、闪变、电压暂态等电能质量问题直接影响着电力系统的供电安全。电能是一种商品，其质量问题是供应商和客户共同关注的问题。用电企业有必要建立电能质量监测系统，实现对整个配电电网电能质量的实时监控。
第四步中结合区域特点将区域配电设施划分为三个层级的供电单元，分别为10千伏开关站、10千伏配电线路、110千伏变电站10千伏母线段。
第七步中典型供电模式包括单链式、双链式（电缆网）或多分段多联络（架空网）。
对于公式（5）中预测模型的精度检验采用残差检验法，先计算出，数列经累减生成数列，从而可以得到原始数列和的绝对残差数列
，；
相对残差数列为
，。
第六步中在根据负荷曲线拟合总负荷选择对应容量的供电单元时，考虑1.3倍容量裕度。
以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。

Claims (5)

1.一种基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法，其特征在于包括下述步骤；
第一步，依托电能质量在线监测系统，采集数据获取不同用户负荷日、季度、年负荷特性，并建立用户档案信息；
第二步，政府部门对接、收集资料，掌握城市各区块规划建设性质及规模；
第三步，以地块用电需求（城市控规）为导向，结合典型负荷预测模型，开展规划区域空间负荷预测，按照供电区域差异化的规划标准，将中压配电网按合理划分为若干用电单元，以用电单元作为中压配电网规划的基本单位，开展负荷特性分析，做准规划边界条件；
第四步，结合区域特点将区域配电设施划分为多个层级的供电单元；
第五步，利用收集资料中的数据，将各个单元规划负荷特性与其周边多个单元负荷特性（日、季度、年负荷）关联性进行试算，建立各个单元与不同供电层级的多个单元关联性的定量关系，建立多变量关联测算模型：
假设单元负荷特性数据及其它单元负荷特性为一m维数据序列，每个序列代表系统的一个因素变量的动态行为，且每维数据序列有n个观测数据，即
，i=1，2，···，m；
对原始数据序列进行一次累加，生成序列为
公式（1）
公式（1）中
；
则可获得MGM(1，m)模型的一阶常微分方程组的形式为
公式（2）
公式（2）中
A=
；
假设微分方程的初始条件为，且相应矩阵均可逆，利用最小二乘法求得参数向量的估计值
公式（3）
公式（3）中：分别为A、B的估计值
L=
Y= ；
则MGM(1，m)预测模型的时间响应函数为
公式（4）
公式（4）中：为对应X的估计值；
通过累减生成还原为对应变量原数列值的模拟预测值
，k=2，3， 公式 （5）；
第六步，确定关联性用电单元后，根据负荷曲线拟合总负荷，选择对应容量的供电单元；
第七步，以供电单元为基础，根据城市环境要求及供电可靠性要求选择典型供电模式。
2.根据权利要求1所述的基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法，其特征在于：第四步中结合区域特点将区域配电设施划分为三个层级的供电单元，分别为10千伏开关站、10千伏配电线路、110千伏变电站10千伏母线段。
3.根据权利要求1所述的基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法，其特征在于：第七步中典型供电模式包括单链式、双链式（电缆网）或多分段多联络（架空网）。
4. 根据权利要求1所述的基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法，其特征在于：
对于公式（5）中预测模型的精度检验采用残差检验法，先计算出，数列经累减生成数列，从而可以得到原始数列和的绝对残差数列
，；
相对残差数列为
，。
5.根据权利要求1所述的基于负荷关联系数的单元制中压配电网规划方法，其特征在于：第六步中在根据负荷曲线拟合总负荷选择对应容量的供电单元时，考虑1.3倍容量裕度。
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