CN117291305A - 一种现代化农村电网规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电网规划技术领域，公开了一种现代化农村电网规划方法，包括以下步骤：S1：调查和搜集农村电网现有资料，了解现有农村电网的规模、结构、设备水平、运行状况、电力负荷数据方面的基本信息，将搜集结果保存在数据库中；S2：对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理，排除错误和异常数据，本发明解决传统农村电网规划电能损耗高、供电可靠性低，电能质量差的问题，建成网架坚实、布局合理、供电能力强的农村电网，实现安全、优质、经济的供电目标，为现代化农村电网规划提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及电网规划技术领域，具体为一种现代化农村电网规划方法。
背景技术
农村电网规划是指针对农村地区电力供应的规划工作，旨在提高农村电网的可靠性、稳定性和供电质量，满足农村居民和农业生产的用电需求。现代化农村生产、生活发生了较大改变，传统的农村的电网建设缺乏一致、远景的规划局面，很多时候是某地区负荷发展到特定的阶段，发现了其存在的隐患或者干脆是已经出现了运行上的问题了，才开始决定对该区域的改进建设。而这种方法也导致了很多问题如：运行方式繁冗、可靠性较低、电网结构无序等问题。为此提出一种现代化农村电网规划方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种现代化农村电网规划方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种现代化农村电网规划方法，包括以下步骤：
S1：调查和搜集农村电网现有资料，了解现有农村电网的规模、结构、设备水平、运行状况、电力负荷数据方面的基本信息，将搜集结果保存在数据库中；
S2：对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理，排除错误和异常数据；
S3：根据电力负荷数据建立电力负荷预测模型，通过电力负荷预测模型测算中远期电力负荷；
S4：根据农村电网的总体规划及电力负荷的预测，规划年度的用电水平；
S5：通过年度用电水平数据，对电网无功电源和无功负荷的情况进行分析和规划，使无功平衡，合理安排无功电源的位置，确定最经济的补偿容量；
S6：制定农村电网结构方案并进行设备布局，找到合适的输电线路、变电站、太阳能电站设施布局方案，从而提高农村电网的运行效率和可靠性；
S7：对方案进行经济性评估以及综合评判；
S8：通过计算得出最优方案，将计算结果应用于数据库中，为后续电网规划提供参考。
优选的，S3中，电力负荷数据通过灰色理论建立微分方程模型，数据的电力负荷预测模型为GM模型，GM模型的具体计算公式为：
设变量为x(0)的原始数据序列
x(0)＝[x(0)(1),x(0)(2),…x(0)(n)]
生成一阶累加序列
x(1)＝[x(1)(1),x(1)(2),…x(1)(n)]
其中，
由于x(1)(k)序列具有指数增长规律，而一阶微分方程的解恰是指数增长形式的解，因此我们可以认为x(1)序列满足下述一阶线性微分方程模型
然后通过求导和微分得出电力负荷预测模型：
优选的，S3中电力负荷预测模型的建模精度通过后验差检方法进行分析，采用后验残差的方法进行精度检验，残差公式为：
优选的，S3中，在电力负荷预测模型中将每个新得到的信息输入数据列中时，去除一个最陈旧的数据，即
x(0)＝x(0)(1),x(0)(2),…x(0)(n-1),x(0)(n),x(0)(n+1)
其中x(0)(1)为去除项，x(0)(n+1)为新增项。
优选的，S3中，通过电力负荷预测模型测算中远期电力负荷具体步骤如下：
S1：将原始数据进行取值并累加；
S2：将上述的数据列建立GM预测模型1；
S3：将第一次预测结果进行还原处理；
S4：后验残差检验,若不满足误差度要求,则再取局部残差形成残差数据序列；
S5：将再次建立残差数据列GM模型2；
S6：应用GM模型2修正预测模型1，若修正后的GM模型仍然不理想，
此时再次调整残差数据列，直到其达到满意的后验残差精度。
优选的，S7中，对对方案进行经济性评估以及综合评判时采用逐步倒推法进行评估。
优选的，逐步倒推法具体步骤如下：
S1：将所有待选线路全部写入虚拟电网网络；
S2：采用潮流模型计算支路潮流；
S3：逐步倒推法以线路在系统中载流的高低衡量其作用，检查线路投资影响后，认为投资小而且载流多的线路为有效线路，故定义线路有效性指标为：
其中，Pl为线路l上的潮流，cl为待选线路l的建设投资，并按El从小到大进行排列，sv为待选线路集；
S4：假定具有最小有效性指标的待选线路为线路k，删除线路k后，再计算潮流看网络是否有过负荷，如果有，保留线路k，进行S5，否则，进行上一步骤S3，继续迭代；
S5：最小费用电网方案的输出。
优选的，最小费用电网输出后，进行安全性分析。
优选的，S2：对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理时，为了保证数据的有效性，需要人工填写空值，使用最可能的值填充，异常数据为历史上突发事件或者意外事件对统计数据的影响。
优选的，将原始数据进行取值并累加前，将电力负荷数据视为在一定范围内变化的灰色量，生成灰色序列量，再进行累加。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在进行规划前进行资料收集、负荷预测以及综合评估等方法，解决传统农村电网规划电能损耗高、供电可靠性低，电能质量差的问题，建成网架坚实、布局合理、供电能力强的农村电网，实现安全、优质、经济的供电目标，为现代化农村电网规划提供参考。
附图说明
图1为本发明一种现代化农村电网规划方法的流程图；
图2为本发明一种现代化农村电网规划方法的结构示意图；
图3为本发明一种现代化农村电网规划方法的结构示意图。
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。
实施例一：请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种现代化农村电网规划方法，包括以下步骤：
S1：调查和搜集农村电网现有资料，了解现有农村电网的规模、结构、设备水平、运行状况、电力负荷数据方面的基本信息，将搜集结果保存在数据库中；
S2：对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理，排除错误和异常数据；对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理时，为了保证数据的有效性，需要人工填写空值，使用最可能的值填充，异常数据为历史上突发事件或者意外事件对统计数据的影响；
S3：根据电力负荷数据建立电力负荷预测模型，通过电力负荷预测模型测算中远期电力负荷；
S4：根据农村电网的总体规划及电力负荷的预测，规划年度的用电水平；
S5：通过年度用电水平数据，对电网无功电源和无功负荷的情况进行分析和规划，使无功平衡，合理安排无功电源的位置，确定最经济的补偿容量；
S6：制定农村电网结构方案并进行设备布局，找到合适的输电线路、变电站、太阳能电站设施布局方案，从而提高农村电网的运行效率和可靠性；
S7：对方案进行经济性评估以及综合评判；
S8：通过计算得出最优方案，将计算结果应用于数据库中，为后续电网规划提供参考。
实施例二：请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种现代化农村电网规划方法，包括以下步骤：
S1：调查和搜集农村电网现有资料，了解现有农村电网的规模、结构、设备水平、运行状况、电力负荷数据方面的基本信息，将搜集结果保存在数据库中；
S2：对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理，排除错误和异常数据；对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理时，为了保证数据的有效性，需要人工填写空值，使用最可能的值填充，异常数据为历史上突发事件或者意外事件对统计数据的影响；
S3：根据电力负荷数据建立电力负荷预测模型，通过电力负荷预测模型测算中远期电力负荷；
S4：根据农村电网的总体规划及电力负荷的预测，规划年度的用电水平；
S5：通过年度用电水平数据，对电网无功电源和无功负荷的情况进行分析和规划，使无功平衡，合理安排无功电源的位置，确定最经济的补偿容量；
S6：制定农村电网结构方案并进行设备布局，找到合适的输电线路、变电站、太阳能电站设施布局方案，从而提高农村电网的运行效率和可靠性；
S7：对方案进行经济性评估以及综合评判；
S8：通过计算得出最优方案，将计算结果应用于数据库中，为后续电网规划提供参考。
S3中，电力负荷数据通过灰色理论建立微分方程模型，数据的电力负荷预测模型为GM模型，GM模型的具体计算公式为：
设变量为x(0)的原始数据序列
x(0)＝[x(0)(1),x(0)(2),…x(0)(n)]
生成一阶累加序列
x(1)＝[x(1)(1),x(1)(2),…x(1)(n)]
其中，
由于x(1)(k)序列具有指数增长规律，而一阶微分方程的解恰是指数增长形式的解，因此我们可以认为x(1)序列满足下述一阶线性微分方程模型
然后通过求导和微分得出电力负荷预测模型：
灰色模型则是用历史数据列作生成后建立微分方程模型，由于历史数列呈现出离散的情况，而离散的数列即灰色数列，或灰色过程，对灰色过程建立的模型，便称为灰色模型。
灰色理论认为能够建立微分方程预测模型，其主要依据为以下几个方面。
(1)灰色理论将随机量当作是在一定范围内变化的灰色量，将随机过程当作是在一定范围、一定时区内变化的灰色过程。
(2)灰色理论将无规律的历史数据列称经累加生成后，使其变为具有指数增长规律的上升形状数列，由于一阶微分方程解的形成即是指数增长形式，所以可对生成后数列建立微分方程模型。所以灰色模型实际上是生成数列所建模型。
(3)灰色理论将通过灰数的不同生成方式，数据的不同取舍，不同级别的残差GM模型，来调整、修正、提高精度。
(4)对高阶系统建模，灰色理论是通过GM(1,n)模型群解决的。GM模型群也即一阶微分方程组组成的灰色模型。
(5)GM模型所得数据必须经过逆生成，即累减生成做还原后才能应用。
S3中电力负荷预测模型的建模精度通过后验差检方法进行分析，采用后验残差的方法进行精度检验，残差公式为：
S3中，在电力负荷预测模型中将每个新得到的信息输入数据列中时，去除一个最陈旧的数据，即
x(0)＝x(0)(1),x(0)(2),…x(0)(n-1),x(0)(n),x(0)(n+1)
其中x(0)(1)为去除项，x(0)(n+1)为新增项。
请一并参阅图2，通过电力负荷预测模型测算中远期电力负荷具体步骤如下：
S1：将原始数据进行取值并累加；将原始数据进行取值并累加前，将电力负荷数据视为在一定范围内变化的灰色量，生成灰色序列量，再进行累加；
S2：将上述的数据列建立GM预测模型1；
S3：将第一次预测结果进行还原处理；
S4：后验残差检验,若不满足误差度要求,则再取局部残差形成残差数据序列；
S5：将再次建立残差数据列GM模型2；
S6：应用GM模型2修正预测模型1，若修正后的GM模型仍然不理想，
此时再次调整残差数据列，直到其达到满意的后验残差精度。
根据上述步骤对现有的一农村2008-2014年各年度的电网负荷进行预测，与实际搜集的数值进行比较，比较结果如下：
由上表能够看出，利用本申请预测模型进行负荷预测能够取得很高的精度，是一种行之有效的预测技术方法，有利于农村电网规划的中长期稳定运行，避免出现规划赶不上发展的问题。
S7中，对方案进行经济性评估以及综合评判时采用逐步倒推法进行评估。
请一并参阅图3，逐步倒推法具体步骤如下：
S1：将所有待选线路全部写入虚拟电网网络；
S2：采用潮流模型计算支路潮流；
S3：逐步倒推法以线路在系统中载流的高低衡量其作用，检查线路投资影响后，认为投资小而且载流多的线路为有效线路，故定义线路有效性指标为：
其中，Pl为线路l上的潮流，cl为待选线路l的建设投资，并按El从小到大进行排列，sv为待选线路集；
S4：假定具有最小有效性指标的待选线路为线路k，删除线路k后，再计算潮流看网络是否有过负荷，如果有，保留线路k，进行S5，否则，进行上一步骤S3，继续迭代；
S5：最小费用电网方案的输出，最小费用电网输出后，进行安全性分析
本发明通过在进行规划前进行资料收集、负荷预测以及综合评估等方法，解决传统农村电网规划电能损耗高、供电可靠性低，电能质量差的问题，建成网架坚实、布局合理、供电能力强的农村电网，实现安全、优质、经济的供电目标，为现代化农村电网规划提供参考。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：调查和搜集农村电网现有资料，了解现有农村电网的规模、结构、设备水平、运行状况、电力负荷数据方面的基本信息，将搜集结果保存在数据库中；
S2：对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理，排除错误和异常数据；
S3：根据电力负荷数据建立电力负荷预测模型，通过电力负荷预测模型测算中远期电力负荷；
S4：根据农村电网的总体规划及电力负荷的预测，规划年度的用电水平；
S5：通过年度用电水平数据，对电网无功电源和无功负荷的情况进行分析和规划，使无功平衡，合理安排无功电源的位置，确定最经济的补偿容量；
S6：制定农村电网结构方案并进行设备布局，找到合适的输电线路、变电站、太阳能电站设施布局方案，从而提高农村电网的运行效率和可靠性；
S7：对方案进行经济性评估以及综合评判；
S8：通过计算得出最优方案，将计算结果应用于数据库中，为后续电网规划提供参考。
2.根据权利要求1所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：S3中，电力负荷数据通过灰色理论建立微分方程模型，数据的电力负荷预测模型为GM模型，GM模型的具体计算公式为：
3.根据权利要求2所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：S3中电力负荷预测模型的建模精度通过后验差检方法进行分析，采用后验残差的方法进行精度检验，残差公式为：
4.根据权利要求1所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：S3中，在电力负荷预测模型中将每个新得到的信息输入数据列中时，去除一个最陈旧的数据，即
x(0)＝x(0)(1),x(0)(2),…x(0)(n-1),x(0)(n),x(0)(n+1)
其中x(0)(1)为去除项，x(0)(n+1)为新增项。
5.根据权利要求1所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：S3中，通过电力负荷预测模型测算中远期电力负荷具体步骤如下：
S1：将原始数据进行取值并累加；
S2：将上述的数据列建立GM预测模型1；
S3：将第一次预测结果进行还原处理；
S4：后验残差检验,若不满足误差度要求,则再取局部残差形成残差数据序列；
S5：将再次建立残差数据列GM模型2；
S6：应用GM模型2修正预测模型1，若修正后的GM模型仍然不理想，此时再次调整残差数据列，直到其达到满意的后验残差精度。
6.根据权利要求1所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：S7中，对对方案进行经济性评估以及综合评判时采用逐步倒推法进行评估。
7.根据权利要求6所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：逐步倒推法具体步骤如下：
S1：将所有待选线路全部写入虚拟电网网络；
S2：采用潮流模型计算支路潮流；
S3：逐步倒推法以线路在系统中载流的高低衡量其作用，检查线路投资影响后，认为投资小而且载流多的线路为有效线路，故定义线路有效性指标为：
其中，Pl为线路l上的潮流，cl为待选线路l的建设投资，并按El从小到大进行排列，sv为待选线路集；
S4：假定具有最小有效性指标的待选线路为线路k，删除线路k后，再计算潮流看网络是否有过负荷，如果有，保留线路k，进行S5，否则，进行上一步骤S3，继续迭代；
S5：最小费用电网方案的输出。
8.根据权利要求7所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：最小费用电网输出后，进行安全性分析。
9.根据权利要求1所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：S2：对现有农村电网的电力负荷数据进行预处理时，为了保证数据的有效性，需要人工填写空值，使用最可能的值填充，异常数据为历史上突发事件或者意外事件对统计数据的影响。
10.根据权利要求5所述的一种现代化农村电网规划方法，其特征在于：将原始数据进行取值并累加前，将电力负荷数据视为在一定范围内变化的灰色量，生成灰色序列量，再进行累加。
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| Title |
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| 谷卓木: "农村电网规划方法的研究与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》, 15 March 2010 (2010-03-15), pages 042 - 146 * |
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