配電設(shè)計中的負荷預(yù)測分析及其計算方法

盧國安（廣東天能電力設(shè)計有限公司，廣東　佛山　528100）

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配電設(shè)計中的負荷預(yù)測分析及其計算方法

盧國安（廣東天能電力設(shè)計有限公司，廣東佛山528100）

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，為了提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可操作性，對其進行智能化管理，提高其運轉(zhuǎn)效率，對于電力企業(yè)的發(fā)展具有重要的影響。針對我國配電系統(tǒng)存在的設(shè)備利用效率低，供電可靠性能差，線損嚴重等情況，對配電運行系統(tǒng)進行復(fù)核預(yù)測，將有效地提高配電網(wǎng)運行安全，改善供電質(zhì)量，降低系統(tǒng)線損，從而提高電力企業(yè)經(jīng)濟收益。本文將對配電設(shè)計中的負荷預(yù)測進行闡述，就配電網(wǎng)運行靈活多變的特點以及復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)，提出不同的負荷預(yù)測方法，以實現(xiàn)配電網(wǎng)不同層面重構(gòu)的可能性。

配電設(shè)計；負荷預(yù)測；計算方法

電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計和運行是建立在負荷預(yù)測的基礎(chǔ)上的，通過對電力負荷變化規(guī)律進行分析，掌握系統(tǒng)的運行的情況，從而為系統(tǒng)的良好運轉(zhuǎn)提供理論依據(jù)。在電力系統(tǒng)運行的過程中，系統(tǒng)自身的特點以及周圍環(huán)境等將對配電的運行狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響，此時，利用負荷預(yù)測，就可以將影響電力輸出的因素圈定在一個范圍內(nèi)，然后用科學(xué)的方法進行排除，從而使電力系統(tǒng)恢復(fù)到正常的運行狀態(tài)。由此可見，配電設(shè)計中的負荷預(yù)測的重要性。本文對于配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的負荷預(yù)測及其計算方法進行分析，為配電設(shè)計中的負荷預(yù)測提供理論支持。

1　配電變壓器負荷預(yù)測簡介

電力事業(yè)的發(fā)展對于國家經(jīng)濟的發(fā)展，社會的安定和諧以及人民生活等將產(chǎn)生重要的作用。配電網(wǎng)直接對接用戶，為了保證用戶能夠接收到高質(zhì)量、高效率的電能，保證電網(wǎng)的運行安全，進行配電網(wǎng)負荷預(yù)測將發(fā)揮重要的作用［1］。配電網(wǎng)設(shè)計的短期負荷預(yù)測主要是以設(shè)計規(guī)劃為基礎(chǔ)的，通過對配電網(wǎng)的規(guī)劃效果以及可行性進行分析，保證配電設(shè)計能夠在后期的運行過程中發(fā)揮穩(wěn)定的作用。在市場經(jīng)濟的影響下，電力企業(yè)所進行的短期負荷預(yù)測需要有較高的精度，如此，才能保證在后期投入使用后產(chǎn)生預(yù)期的效果，使企業(yè)得到可觀的經(jīng)濟收益。

因配電系統(tǒng)的組成設(shè)備較多，配電元件的連接方式不同，致使配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成不同。在面對用戶的過程中，因不確定因素的影響，導(dǎo)致用戶端或監(jiān)測設(shè)備終端對電能的數(shù)據(jù)輸出記錄出現(xiàn)紕漏，而由設(shè)備故障或其他原因造成的輸電系統(tǒng)事故也常有發(fā)生［2］。在此種情況下，對于配電網(wǎng)系統(tǒng)的科學(xué)檢測就顯得尤為重要了。在配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，并不是所有的測量都能得到數(shù)據(jù)，多數(shù)是由人為補充數(shù)據(jù)完成的，如此，每個終端得到的設(shè)備數(shù)據(jù)都不完整，準確性較低。所以，在配電網(wǎng)負荷預(yù)測當(dāng)中，會有監(jiān)測數(shù)據(jù)丟失，預(yù)測的影響因素存在較大的變動等現(xiàn)象，因此，選擇一種合適的負荷預(yù)測方法對于電壓輸出的穩(wěn)定性具有重要的作用。

2　配電設(shè)計中的負荷預(yù)測方法

在電力系統(tǒng)的負荷預(yù)測中，常見的預(yù)測方法有根據(jù)電力行業(yè)的特點進行常規(guī)預(yù)測和按照負荷的功率進行預(yù)測的。具體的可操作的負荷預(yù)測方法有幾下幾種：

2.1分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值單耗法

單耗法是將單件產(chǎn)品的耗電作為研究對象，通過對單件產(chǎn)品的平均用電量以及產(chǎn)能量進行收集，得出該產(chǎn)品的總耗電量［3］。該種方法需要進行大量的細致調(diào)查工作，而且得到的產(chǎn)品單耗能量也存在較大的出入。

2.2電力彈性系數(shù)法

電力彈性系數(shù)的得出是電量平均增長率與國內(nèi)生產(chǎn)總值的比較，此種方法可以分析出電力彈性系數(shù)與單位國內(nèi)生產(chǎn)總值電耗之間的關(guān)系，通過與國內(nèi)生產(chǎn)總值速度，電力彈性系數(shù)等，得出總電量。此種預(yù)測方法仍需要進行大量的調(diào)查工作，才能得到準確的系數(shù)值。

2.3分區(qū)負荷密度法

負荷密度預(yù)測法主要針對的是某一范圍內(nèi)的平均耗電量，通過獲得已知的耗電量，進而對以后的的某一時間段該地區(qū)的用電密度進行預(yù)測，然后再乘上該地區(qū)面積得到用電量預(yù)測值［4］。分區(qū)負荷預(yù)測法需要收集預(yù)測地區(qū)過去幾年的發(fā)展情況以及電力規(guī)劃目標，根據(jù)收集的相關(guān)數(shù)據(jù)對其進行區(qū)域劃分，然后將不同的區(qū)域用負荷密度法進行預(yù)測，最后將區(qū)域預(yù)測結(jié)果相加就得到了總的用電量預(yù)測值。

2.4時間序列法

時間序列分析法借助的是以往的負荷記錄，依照時間順序，找到電量消耗的變化規(guī)律，從而建立時序模型，以推斷出以后的負荷數(shù)值的一種負荷預(yù)測方法。該種負荷預(yù)測方法是假定一種負荷變化會持續(xù)很長時間，即按照時間序列X1，X2，…Xm進行預(yù)測，之后進行平滑處理，計算的平均值如下：

式中：表示為現(xiàn)在點t向前平移m個點，所得平均值即為該點的一次移動平均值。

2.5相似日法

通常，電力系統(tǒng)在進行短期負荷預(yù)測時，會因預(yù)測的時間相距較近以及天氣變化不明顯而得到相近的負荷值［5］。正是因為這一規(guī)律，所以，很多預(yù)測人員會找與預(yù)測日比較相近的日期進行預(yù)測，然后對預(yù)測結(jié)果進行合理的修訂之后，即可得到某一日期的電力負荷預(yù)測值。具體的操作步驟可分為，先選擇某種差異評估函數(shù)，然后在歷史數(shù)據(jù)當(dāng)中尋找到與之前相近的預(yù)測日期，之后根據(jù)待測日的參數(shù)進行修正，得出預(yù)測結(jié)果。

2.6趨勢外推法

趨勢外推法是較為常用的超短期負荷預(yù)測方法，主要是將以往的某一時間段的電量輸出情況進行隨機的采集，并將這一變化結(jié)果用線性或者二次曲線來擬合負荷變化曲線，通過曲線的直觀變化來反映負荷的自身變化趨勢，之后按照這一變化趨勢將曲線拉長［6］。對于將某一點的曲線進行外拉以預(yù)測出該點未來的負荷情況，需要考慮天氣變化，因此種預(yù)測方法受天氣變化影響較大，所以，為了縮小預(yù)測誤差，最好選擇天氣變化平穩(wěn)的時間段，然后根據(jù)其變化規(guī)律進行曲線外延。

3　配電設(shè)計中的電網(wǎng)負荷預(yù)測方法的分析

我國對于電網(wǎng)的負荷預(yù)測方法已經(jīng)取得了一定的進展，可歸納為參數(shù)模型的方法以及非參數(shù)模型的方法兩類。參數(shù)模型的預(yù)測方法是通過分析負荷和影響負荷之間的定性關(guān)系，建立負荷數(shù)學(xué)模型或統(tǒng)計模型。對以往數(shù)據(jù)的分析通過估計得到模型參數(shù)，然后分析模型參數(shù)誤差，進而得到預(yù)測模型。但該種預(yù)測方法在中長期電力負荷預(yù)測當(dāng)中不實用，原因是中長期電力負荷呈現(xiàn)不規(guī)律變化，受外界因素影響較易發(fā)生變化，所以，在分析電量輸入與輸出的非線性關(guān)系時，存在著一定的困難。此時，利用歷史參數(shù)作為預(yù)測對象，將導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。另外，模型的建立依賴于設(shè)備所處的環(huán)境，但因電力大系統(tǒng)需要的負荷設(shè)備較多，運行的環(huán)境也容易受到干擾，所以，很難進行電能數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)化，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。即使排除一切不利因素建立起數(shù)學(xué)模型，也會因計算的復(fù)雜而出現(xiàn)錯誤。所以，電力相關(guān)研究人員對于配電網(wǎng)規(guī)劃中的負荷預(yù)測借助了計算機系統(tǒng)，利用其高速、精準的計算特點，得到準確的預(yù)測結(jié)果，使數(shù)學(xué)模型的建立不再受非固定參數(shù)的影響。

4　結(jié)束語

現(xiàn)階段，我國配電網(wǎng)在實際發(fā)展的過程中存在著一些問題，這些問題可以通過負荷預(yù)測的方法進行解決。對于負荷預(yù)測方法的選擇，需要預(yù)測人員根據(jù)實際工作情況以及人員配備情況，歷史數(shù)據(jù)記錄情況等，有選擇性的選擇一種可行的預(yù)測方法，從而保證預(yù)測結(jié)果的準確性，為改善輸電質(zhì)量，降低能源消耗，減少線損等創(chuàng)造有利條件。通過實踐得出，上述的一些方法，在負荷影響因素較為單一的情況下進行預(yù)測，可以得到較為精準的預(yù)測值，所以，在選擇預(yù)測方法時，要本著簡單易行，可實現(xiàn)的原則，從而是負荷預(yù)測能夠發(fā)揮真正的作用，為使我國電力事業(yè)平穩(wěn)、健康的發(fā)展開辟新途徑。

［1］鐘 清，孫 聞，余南華，等.主動配電網(wǎng)規(guī)劃中的負荷預(yù)測與發(fā)電預(yù)測［J］.中國電機工程學(xué)報，2014，15（19）：3050～3056.

［2］陳海勝.農(nóng)村電網(wǎng)配電設(shè)計探討［J］.科技與企業(yè)，2012，2（15）：155.

［3］黃天生.住宅區(qū)供配電設(shè)計分析［J］.房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014，13（23）：86.

［4］朱鳳娟，王主丁，陸 儉，等.考慮小區(qū)發(fā)展不均衡的空間負荷預(yù)測分類分區(qū)法［J］.電力系統(tǒng)自動化，2012，36（12）：41～48.

［5］蘇 娜.關(guān)于住宅電氣安全設(shè)計的探討［J］.建筑與預(yù)算，2013，19（9）：23～24.

［6］李文建，張喚橋.現(xiàn)代城市中配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計研究［J］.中國科技縱橫，2015，28（12）：157～158.

盧國安（1975-），男，中級工程師，本科，主要從事電力工程設(shè)計工作。

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2095-2066（2016）14-0015-02

2016-5-1