CN111211558B - 一种电力系统负荷趋势分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统测量技术领域，具体涉及一种电力系统负荷趋势分析方法，基于电网调度技术支持系统提供的电网模型、图形，按照指定运行方式，生成供电区域网络拓扑分析结果；根据营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史各时刻的负荷实测数据，聚合计算各时刻负荷节点的负荷数据，计算输出负荷节点的负荷分类占比、马达负荷占比、负荷频率特征参数、分布式电源参数；从负荷节点、地调、省调、分中心、国调由下至上的逐层聚合计算，按照历史数据采集频度循环计算，分析静态、动态负荷特征发展趋势；本发明通过分析负荷构成发展趋势，优化调整负荷结构，能够提高配电设备的利用效率，保障电网安全、可靠、经济的运行。

Description

一种电力系统负荷趋势分析方法

技术领域

本发明属于电力系统测量技术领域，具体涉及一种电力系统负荷趋势分析方法。

背景技术

随着电网规模不断发展，新能源分布式发电的接入增加了负荷的复杂性，分布式电源不仅改变了负荷的功率特性，也改变了负荷的电气参数。全国电网用电负荷的结构、模式发生了巨大的变化，电力供需矛盾非常突出。

电力负荷特性是评价电网负荷状况的主要指标之一，分析电力负荷特性变化趋势能体现电网用电结构、用电模式等状况的优劣。而目前缺少一种方法能够有效的跟踪电力负荷特性的变化。

为此，本发明设计了一种电力系统负荷趋势分析方法，能够及时跟踪负荷特性变化，为电网安全稳定运行提供有效技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中提出的问题,提供了一种电力系统负荷趋势分析方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力系统负荷趋势分析方法，包括以下步骤:

(1)基于220kV变电站及其下级110kV、35kV变电站的运行方式数据，指定首个时间断面的运行方式为基准运行方式；

(2)基于电网模型、网络拓扑图形，按照基准运行方式，分析网络拓扑图形，输出供电区域网络拓扑分析结果；

(3)利用营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，综合计算各10kV负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

(4)利用负荷详细调查数据，分别计算得出220kV变电站的静态、动态负荷特征；

(5)从220kV变电站、地调、省调、分中心、国调由下至上的逐层聚合分析，按历史统计频度循环计算全市、全省、全网的静态、动态负荷特征；

(6)以天、月、季度、年等不同时间断面，统计计算生成全市、全省、全网的静态、动态负荷特征分析结果。

进一步地，所述所述步骤(4)中负荷详细调查数据包括电网调度技术支持系统EMS和配电自动化系统提供的电网模型、网络拓扑图形、运行方式数据，以及营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据。

进一步地，所述步骤(2)中网络拓扑图形的格式为CIM/G和SVG格式。

进一步地，所述步骤(4)-(6)中静态、动态负荷特征包括负荷分类占比、马达负荷占比、负荷频率特征参数、分布式电源参数。

进一步地，所述负荷分类占比为电网220kV变电站中工业负荷、商业负荷、居民负荷、农业负荷及高耗能负荷的占比。

进一步地，所述负荷频率特征参数包括频率变化引起的有功变化百分数L_DP、频率变化引起的无功变化百分数L_DQ以及转矩方程常数A、B、C。

进一步地，所述分布式电源参数包括分布式电源比例、装机容量、实际有功、实际无功。

进一步地，所述分布式电源比例为风电、光伏新能源的比例。

本发明的有益效果是：

1.本发明基于分站分时负荷详细调查数据和220kV变电站及其下级110kV、35kV变电站的运行方式数据，指定首个时间断面的运行方式为基准运行方式，分析网络拓扑图形，结合营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，计算负荷特征参数。实现分析负荷构成发展趋势、马达负荷占比分时段变化趋势、负荷频率特征变化趋势和分布式电源占比发展趋势。

2.本发明指定基准运行方式，能够准确反应负荷特性的变化。

3.本发明通过分析负荷构成发展趋势，优化负荷结构，能够提高配电设备的利用效率，优化配电网的规划方案，保障电网安全、可靠、经济的运行。

4.本发明通过分析马达负荷占比逐年发展趋势，优化负荷模型参数，提高电网负荷仿真计算的准确度，对电力系统负荷建模、预测和规划具有重要意义。

5.本发明通过分析负荷频率特性，对系统频率稳定性的影响进行研究，提高电网安全。

6.本发明通过分析分布式电源逐年发展趋势，优化分布式电源并网率，将大大提高系统能源利用率和经济性。

7.本发明基于实际电网的负荷数据，分析历史负荷特征变化趋势，为电网负荷特性优化提供了参考依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明负荷趋势分析设计流程图；

图2为本发明负荷数据聚合方法示意图；

图3为本发明负荷特征趋势分析流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种电力系统负荷趋势分析方法，包括以下步骤:

(1)基于220kV变电站及其下级110kV、35kV变电站的运行方式数据，指定首个时间断面的运行方式为基准运行方式；

(2)基于电网模型、网络拓扑图形，按照基准运行方式，分析网络拓扑图形，输出供电区域网络拓扑分析结果；

(3)利用营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，综合计算各10kV负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

(4)利用负荷详细调查数据，分别计算得出220kV变电站的静态、动态负荷特征；

(5)从220kV变电站、地调、省调、分中心、国调由下至上的逐层聚合分析，按历史统计频度循环计算全市、全省、全网的静态、动态负荷特征；

(6)以天、月、季度、年等不同时间断面，统计计算生成全市、全省、全网的静态、动态负荷特征分析结果。

其中，步骤(2)中网络拓扑图形的格式为CIM/G和SVG格式。步骤(4)中负荷详细调查数据包括电网调度技术支持系统和配电自动化系统提供的电网模型、网络拓扑图形、运行方式数据，以及营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据。步骤(4)-(6)中静态、动态负荷特征包括负荷分类占比、马达负荷占比、负荷频率特征参数、分布式电源参数。负荷分类占比为电网220kV变电站中工业负荷、商业负荷、居民负荷、农业负荷及高耗能负荷的占比。负荷频率特征参数包括频率变化引起的有功变化百分数L_DP、频率变化引起的无功变化百分数L_DQ以及转矩方程常数A、B、C。分布式电源参数包括分布式电源比例、装机容量、实际有功、实际无功。分布式电源比例为风电、光伏新能源的比例。

本实施例的一个具体应用为：一种电力系统负荷趋势分析方法，包括以下步骤:

(1)利用电网调度技术支持系统EMS提供的电网模型、网络拓扑图形(CIM/G、SVG)和220kV变电站及其下级110kV、35kV变电站的运行方式数据，指定首个时间断面的运行方式为基准运行方式；

(2)利用基准运行方式和网络拓扑图形(CIM/G、SVG)，采用网络拓扑分析方法，从220kV、110kV、35kV、10kV、配电网由上至下的逐层分析供电区域网络拓扑数据，生成供电区域网络拓扑分析结果；

(3)基于供电区域网络拓扑分析结果，基于通过营销综合数据平台采集的行业负荷分类和历史负荷实测数据，对历史各时刻的负荷节点所有负荷数据聚合整理，从电表、配变、10kV负荷出线由下至上的逐层聚合计算供电区域负荷数据，聚合计算出10kV负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

(4)基于供电区域网络拓扑分析结果，基于通过EMS采集的模型数据和历史负荷实测数据，从10kV、35kV、110kV由下至上的逐层聚合计算供电区域负荷数据，综合计算得出220kV变电站的负荷分类占比、220kV变电站马达负荷占比、220kV变电站负荷频率特征参数、220kV变电站分布式发电装机容量，并对220kV变电站综合负荷模型参数管理和保存；按统计频度循环计算10kV负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比，按历史频度循环计算得出220kV变电站负荷分类分布趋势、220kV变电站马达负荷占比趋势、220kV变电站负荷频率特征参数趋势、220kV变电站分布式发电装机容量趋势，分别按照年、季度、月统计最大值、最小值，并保存计算结果；

(5)基于220kV变电站负荷特征参数，从220kV变电站、地调、省调、分中心、国调由下至上的逐层聚合计算全网的负荷数据，综合分析得出全市、全省、全网的负荷分类占比、马达负荷占比、负荷频率特征参数、分布式电源装机容量，并对全网综合负荷模型参数管理和保存；

(6)按历史统计频度循环，统计计算输出出负荷分类分布趋势、马达负荷占比分时段变化趋势、负荷频率特征变化趋势、分布式电源变化趋势，分别按照年、季度、月统计最大值、最小值，并保存计算结果。

分析负荷分类占比趋势时，以天、月、季度、年等不同时间断面，分析电网各类负荷节点中工业负荷、商业负荷、居民负荷、高耗能负荷占比的逐年发展趋势，分析电网负荷构成的变化规律。首先综合计算工业负荷、商业负荷、居民负荷、农业负荷220kV变电站的占比分布，统计占比最大的几类负荷类型。然后从全市看，统计计算全市各类负荷的占比分布情况，统计全市占比最大的几类负荷类型。再从全省看，统计计算全省各类负荷的占比分布，统计全省占比最大的几类负荷类型。最后从整个电网看，统计计算全网各类负荷的占比分布情况，统计全网占比最大的几类负荷类型。分为以下步骤：

(1)首先利用供电区域网络拓扑数据分析结果，结合营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，采用综合分析法，对各时刻采集的负荷节点所有负荷数据归集整理，综合计算各负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比。

(2)计算负荷出线总功率：有准确负荷分类的台区或负荷采集点s的情况，首先计算10kV、6kV出线j中负荷分类i的功率总和Pji，参考式2，计算所有分类Pji的总合，得出负荷线路j的总功率，参考式3，再计算负荷分类i的占比。没有准确负荷分类和负荷采集点s(有明确的负荷构成成分)的负荷线路j的情况，每条10kV、6kV线路j的电压Uj、电流Ij、功率因数cosΦj，计算获得该线路10kV、6kV侧出口功率Pj，参考式1，其中m为该负荷线路总共有台区或负荷采集点的数量，n为该负荷线路总共有负荷分类的数量。

P_j＝U_jI_jcosΦ_j (式1)

(3)对220kV变电站负荷归集整理，计算220kV变电站工业负荷、商业负荷、居民负荷、农业负荷占比：每条负荷线路j的总功率Pj，每条线路j的负荷分类i的占比是pji，首先计算时间断面所有10kV或6kV出线中负荷分类i的总功率，除以该断面整个负荷节点的总功率，即可获得该断面整个220kV变电站各类用电设备负荷分类i的占比Ki，参考式4，其中n为该负荷站总共有的10kV或6kV出线数量。

(4)计算全市负荷占比：每个变电站m的总功率Pm，每个变电站m的负荷分类i的占比是pmi，首先计算时间断面所有变电站负荷分类i的总功率，除以该断面所有负荷节点总功率之和，即可获得该断面全市各类用电设备负荷分类i的所占比例Ki，参考式5，其中n为该市总共有的变电站数量。

(5)计算全省、全网负荷占比：每个市m的总功率Pm，每个市m的负荷分类i的占比是pmi，首先计算时间断面所有变电站负荷分类i的总功率，除以该断面所有220kV变电站总功率之和，即可获得该断面全省、全网各类用电设备负荷分类i的所占比例Ki，参考式6，其中n为该网总共有变电站的数量：

(6)按时间断面对综合负荷特征参数进行归类和管理，保存分析结果。

分析马达负荷占比分时段变化趋势时，以天、月、季度、年等不同时间断面，分析220kV变电站、全市、全省、全网负荷中马达比例的变化趋势。分为以下步骤：

(1)首先利用供电区域网络拓扑数据分析结果，结合营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，对各时刻采集的负荷节点所有负荷数据归集整理，综合计算各负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

(2)利用统计综合法，对所有220kV变电站的负荷出线参数进行综合聚合等值，形成220kV变电站的综合负荷马达比例和马达负荷等值参数；

(3)基于生成的负荷节点的马达占比和马达参数，对220kV变电站的负荷模型参数进行综合聚合等值，综合计算保存全市、全省、全网的马达负荷比例和马达负荷等值参数；

(4)按时间断面对综合负荷特征参数进行归类和管理，保存分析结果。

分析负荷频率特征变化趋势时，以天、月、季度、年等不同时间断面，分析220kV变电站、全市、全省、全网负荷中负荷频率特征的变化趋势。分为以下步骤：

(1)首先利用供电区域网络拓扑数据分析结果，结合营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，对各时刻采集的供电区域所有负荷数据归集整理，综合计算各负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

(2)分站分时计算静态负荷中恒阻抗、恒电流、恒功率成分：静态有功负荷构成中的恒阻抗成分ZP％、静态无功负荷构成中的恒阻抗成分ZQ％、静态有功负荷构成中的恒电流成分IP％、静态无功负荷构成中的恒电流成分IQ％、静态有功负荷构成中的恒功率成分PP％、静态无功负荷构成中的恒功率抗成分PQ％参数。按时间断面保存静态、动态负荷频率特性参数LDP、LDQ、A、B、C参数；

(3)基于生成的220kV变电站负荷特征参数，综合计算保存全市、全省、全网的静态负荷中恒阻抗、恒电流、恒功率成分：ZP％、ZQ％、IP％、IQ％、PP％、PQ％参数；按时间断面保存静态、动态负荷频率特性参数LDP、LDQ、A、B、C参数；

(4)按时间断面对综合负荷特征参数进行归类和管理，保存分析结果。

分析分布式电源变化趋势时，以天、月、季度、年等不同时间断面，分析220kV变电站、全市、全省、全网负荷中分布式新能源的变化趋势。分为以下步骤：

(1)首先利用供电区域网络拓扑数据分析结果，结合营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，对各时刻采集的供电区域所有负荷数据归集整理，综合计算各负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

(2)分站分时统计各220kV负荷站中风电、光伏新能源的装置容量、实际有功、实际无功；

(3)基于生成的各220kV负荷站中风电、光伏新能源的特征参数，综合计算保存全市、全省、全网的分布式新能源的装置容量、实际有功、实际无功；

(4)按时间断面对负荷特征参数进行归类和管理，保存分析结果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种电力系统负荷趋势分析方法，其特征在于，包括以下步骤:

（1）基于220kV变电站及其下级110kV、35kV变电站的运行方式数据，指定首个时间断面的运行方式为基准运行方式；

（2）基于电网模型、网络拓扑图形，按照基准运行方式，分析网络拓扑图形，输出供电区域网络拓扑分析结果；

（3）基于供电区域网络拓扑分析结果，基于通过营销综合数据平台采集的行业负荷分类和历史负荷实测数据，对历史各时刻的负荷节点所有负荷数据聚合整理，从电表、配变、10kV负荷出线由下至上的逐层聚合计算供电区域负荷数据，聚合计算出10kV负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

（4）利用负荷详细调查数据，从10kV、35kV、110kV由下至上的逐层聚合计算供电区域负荷数据，分别计算得出220kV变电站的静态、动态负荷特征；按统计频度循环计算10kV负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比，按历史频度循环计算得出220kV变电站负荷分类分布趋势、220kV变电站马达负荷占比趋势、220kV变电站负荷频率特征参数趋势、220kV变电站分布式发电装机容量趋势，分别按照年、季度、月统计最大值、最小值；负荷详细调查数据包括电网调度技术支持系统EMS和配电自动化系统提供的电网模型、网络拓扑图形、运行方式数据，以及营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据；静态、动态负荷特征包括负荷分类占比、马达负荷占比、负荷频率特征参数、分布式电源参数；所述负荷分类占比为电网220kV变电站中工业负荷、商业负荷、居民负荷、农业负荷及高耗能负荷的占比；所述负荷频率特征参数包括频率变化引起的有功变化百分数LDP、频率变化引起的无功变化百分数LDQ以及转矩方程常数A、B、C；

（5）从220kV变电站、地调、省调、分中心、国调由下至上的逐层聚合分析全网的负荷数据，得出全市、全省、全网的静态、动态负荷特征；按历史统计频度循环，统计计算输出出负荷分类分布趋势、马达负荷占比分时段变化趋势、负荷频率特征变化趋势、分布式电源变化趋势，分别按照年、季度、月统计最大值、最小值，并保存计算结果；具体分为以下步骤：

a.首先利用供电区域网络拓扑数据分析结果，结合营销综合数据平台提供的行业负荷分类和历史负荷实测数据，采用综合分析法，对各时刻采集的负荷节点所有负荷数据归集整理，综合计算各负荷出线的各种用电负荷设备所占总量的百分比；

b.计算负荷出线总功率：有准确负荷分类的台区或负荷采集点s的情况，首先计算10kV、6kV出线j中负荷分类i的功率总和Pji，参考式2，计算所有分类Pji的总合，得出负荷线路j的总功率，参考式3，再计算负荷分类i的占比；没有准确负荷分类和负荷采集点s的负荷线路j的情况，每条10kV、6kV线路j的电压Uj、电流Ij、功率因数cosj，计算获得该线路10kV、6kV侧出口功率Pj，参考式1，其中m为该负荷线路总共有台区或负荷采集点的数量，n为该负荷线路总共有负荷分类的数量；

（式1）

（式2）

（式3）

c.对220kV变电站负荷归集整理，计算220kV变电站工业负荷、商业负荷、居民负荷、农业负荷占比：每条负荷线路j的总功率Pj，每条线路j的负荷分类i的占比是pji，首先计算时间断面所有10kV或6kV出线中负荷分类i的总功率，除以该断面整个负荷节点的总功率，即可获得该断面整个220kV变电站各类用电设备负荷分类i的占比Ki，参考式4，其中n为该负荷站总共有的10kV或6kV出线数量；

（式4）

d.计算全市负荷占比：每个变电站m的总功率Pm，每个变电站m的负荷分类i的占比是pmi，首先计算时间断面所有变电站负荷分类i的总功率，除以该断面所有负荷节点总功率之和，即可获得该断面全市各类用电设备负荷分类i的所占比例Ki，参考式5，其中n为该市总共有的变电站数量；

（式5）

e.计算全省、全网负荷占比：每个市m的总功率Pm，每个市m的负荷分类i的占比是pmi，首先计算时间断面所有变电站负荷分类i的总功率，除以该断面所有220kV变电站总功率之和，即可获得该断面全省、全网各类用电设备负荷分类i的所占比例Ki，参考式6，其中n为该网总共有变电站的数量：

（式6）

f.按时间断面对综合负荷特征参数进行归类和管理，保存分析结果；

（6）分析负荷分类占比趋势时，以天、月、季度、年不同时间断面，分析电网各类负荷节点中工业负荷、商业负荷、居民负荷、高耗能负荷占比的逐年发展趋势，分析电网负荷构成的变化规律。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统负荷趋势分析方法，其特征在于：所述步骤（2）中网络拓扑图形的格式为CIM/G和SVG格式。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统负荷趋势分析方法，其特征在于：所述分布式电源参数包括分布式电源比例、装机容量、实际有功、实际无功。

4.根据权利要求1所述的一种电力系统负荷趋势分析方法，其特征在于：所述分布式电源比例为风电、光伏新能源的比例。

Images