基于區域負荷的配電網超短期負荷預測

高新軼

【摘要】：建立了以饋線開關為節點、以饋線為邊的配電網簡化模型，并采用負荷作為節點和邊的權，給出了節點的負荷與邊的負荷的關系。采用對負荷歷史數據和溫度歷史數據進行統計分析的方法，對超出歷史溫度范圍的情形采用最小二乘法擬合，得出了配電區域的超短期負荷預測結果，利用節點的負荷與邊的負荷的關系進一步得出全配電網的超短期負荷預測結果。配電網運行方式的改變并不影響所提出的方法的預測精度。實際應用結果證實了所提出的方法的可行性。

【關鍵詞】負荷預測;配電網;配電自動化

超短期負荷預測對于配電網的安全經濟運行和配電網規劃具有重要意義，一直是研究的重點問題之一。文獻[1]提出了一種時間序列與回歸方法，文獻[2]提出了一種基于用電曲線的負荷預測方法，文獻[3]提出一種利用專家系統的負荷預測方法，文獻[4]提出了一種基于概率密度的負荷預測法，文獻[5]論述了采用神經網絡進行負荷預測的方法。

1.配電網的建模

配電網采用文獻[6]提出的模型，即將配電開關看做節點，而將配電線路和配電變壓器綜合看做邊。對于N節點配電網，建立N×5階的DT鄰接表反映網架結構，第1列元素取值為0，1，2或3，分別表示節點i是普通點、T接點、源點或末梢點;第3列至第5列元素描述與該節點相鄰接的節點，空缺處填-1;第2列元素本文沒有用到。建立N×5階的CT鄰接表反映當前運行方式，其第1列元素描述節點i所處的狀態（為1代表合閘），第2列和第3列元素分別表示以節點i為終點的弧的起點的序號，第4列和第5列元素描述以節點i為起點的弧的終點的序號，空缺處填-1。顯然，在已知各個開關的狀態和DT鄰接表的情況下，可以推算出CT鄰接表。顯然，父節點的負荷等于它的所有子節點的負荷之和加上它們的所有同父弧的負荷之和，即：

D式中：a（v）是節點m的所有子節點的集合。在已知邊的負荷的情況下，根據式（1）可以計算出節點的負荷.對于圖1所示的配電網，其T，CT和ST分別如下：

圖1中，配電區域是指相互連通的若干饋線段構成的子網絡，配電區域的外部端點全部為饋線開關，其中潮流流入的端點稱為入點，其余端點稱為出點，配電區域的內部端點全部為T接點或沒有內部端點（例如饋線）.配電區域是配電網運行方式調整的最小單元，這些配電區域內的負荷規律是不隨運行方式的變化而改變的，因此可以根據歷史數據的規律性加以預測。對于一個配電自動化系統，在正常情況下，主變電站出線開關處的負荷可以通過變電站的RTU（或綜合自動化裝置）采集，饋線開關和聯絡開關處都裝有配電終端單元（FTU），因此流過這些節點的負荷是可以獲得的。對于T接點（如節點9），由于沒有安裝量測設備，因此流過它的負荷是未知的.對于一個由入點vi和出點vj，…，vk圍成的配電區域，其負荷sP（vi，vj，…，vk）與其外部端點的負荷的關系為：

2 配電網區域內負荷的預測

配電網區域內負荷的預測，實際上是配電自動化系統采集的各個開關節點的負荷數據，并根據式（2）計算得出該區域的負荷數據sP，配電自動化系統將采集到的0.5h（或1h）間隔的區域負荷數據存儲起來形成歷史區域負荷數據，再加上歷史溫度信息，就構成了最小配電網區域內負荷預測的建模的基礎數據。設sP為配電區域的歸一化負荷：

3 超溫度范圍負荷預測的最小二乘擬合

由式（5）可見，第2節描述的配電區域負荷預測方法存在一個問題，就是當要預測時刻的溫度大于或小于歷史數據中的最大溫度值或最小溫度值時，將對歸一化負荷的預測結果產生嚴重影響，所以引入最小二乘法對溫度與歸一化負荷進行擬合來解決這個問題。假設歸一化負荷與溫度之間的關系為：

需要指出的是，只有在要預測時刻的溫度大于或小于歷史數據中的最大或最小溫度值時，才使用最小二乘擬合的方法。

6 結語從負荷的角度建立以饋線開關為節點、以饋線為邊的配電網簡化模型，將配電網分解成許多區域，并描述了節點的負荷與區域的負荷的關系，在此基礎上，提出了基于區域負荷的配電網負荷預測方法，這種方法對于配電網運行方式的改變具有很好的適應性。

參考文獻

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