面向智能電網(wǎng)的變壓器經(jīng)濟運行與負荷預測自動化算法研究

［關鍵詞］智能電網(wǎng)；變壓器；電力負荷預測；經(jīng)濟運行

［中圖分類號］TM421 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0145–03

智能電網(wǎng)全面高效地平衡電力能源供需平衡，以電力負荷預測為支撐[1]，即結合歷史電力數(shù)據(jù)和季節(jié)、環(huán)境等因素對未來某一時間段的用電情況作出推算，幫助電力企業(yè)更好地進行供電管理。同時，為了通過電力負荷調度實現(xiàn)對類似季節(jié)性峰谷差明顯的電力負荷的高效應對，調容變壓器得以產(chǎn)生。此類變壓器包括兩個額定容量，比值大約為3∶1，相互之間能夠自動無縫切換，電力負荷大時，使用大容量，電力負荷小時，則使用小容量，以實現(xiàn)配變損耗的有效降低[2]。但若容量切換點設置不合理，甚至會出現(xiàn)增加損耗的問題?；诖?，文章對電力負荷預測方法進行分析，在此基礎上對調容變壓器經(jīng)濟性展開相對深入的探討。

1調容變壓器

1.1調容變壓器損耗

變壓器總損耗為變壓器空載損耗與負載損耗之和，其中，空載損耗指變壓器鐵損，具有固定的特征，負載損耗指變壓器處在額定運行狀態(tài)下的損耗，即滿載狀態(tài)下的損耗。負載損耗和電流平方之間具有正相關性，負載率通過實際電流與額定電流之比來計算，而負載損耗則通過負載率平方與短路損耗之積來計算，如下所示：

1.2調容變壓器降損

由于調容變壓器的容量有兩個擋位劃分，結合其容量切換點，能夠確定其損耗曲線，主要由兩部分構成。對容量切換點進行差異化設置，基于相同負荷，此類變壓器損耗亦有相應差異顯現(xiàn)出來，而最佳切換點即兩種容量模式損耗一致的負荷點，在該點切換容量，可為調容變節(jié)能量的最大化提供保證。此處以S11 調容變壓器為例，與S11 普通變壓器相比較，分析其節(jié)能量，圖1 所示為這兩類變壓器的負荷損耗示意圖。

根據(jù)圖1，當負荷處于100～315 kVA 時，兩類變壓器損耗曲線一致；當負荷處于0 到最佳切換點時，S11 調容變壓器相較于S11 普通變壓器而言損耗明顯更低；當負荷處于最佳切換點到100 kVA 時，S11 調容變壓器相較于S11 普通變壓器而言損耗更高。據(jù)此可推斷，相較于S11 普通變壓器而言，S11 調容變壓器降低的損耗即負荷處于0到最佳切換點節(jié)約的損耗。

2基于encoder-decoder預測模型的電力負荷預測

在自然語言處理中，encoder-decoder 模型[3] 常用于處理如翻譯、對話等seq2seq 任務（輸入輸出長度不確定的任務）。在電力負荷預測領域，也可以將預測任務看作是seq2seq 任務，即由前若干天的電力數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、社會因素數(shù)據(jù)、日期數(shù)據(jù)等信息推測出未來若干天的電力負荷情況。文章提出一種融入注意力機制[4] 的encoder-decoder 預測模型來預測未來裝備制造基地的電力負荷。模型主要包括編碼器、注意力層與解碼器3 部分，其中，編碼器包括多層GRU網(wǎng)絡[5]，負責編碼電力電荷數(shù)據(jù)；注意力層對編碼器輸出及解碼器隱藏狀態(tài)間注意力權重進行計算，同時，加權求和處理編碼器輸出，獲取編碼向量；解碼器也包括多層GRU 網(wǎng)絡，執(zhí)行對編碼向量的解碼任務，經(jīng)計算獲取電力負荷的預測值。圖2 所示為模型網(wǎng)絡結構示意圖。

可對全過程作以下理解，即針對時間步長為t 的輸入數(shù)據(jù)，編碼器執(zhí)行特征提取任務，獲取對應于各時間步的特征向量，針對最后一個時間步特征向量以及之前的時間步特征向量，注意力層會對其之間的相似程度進行計算。所得結果越大（即相似程度越高），對應的權重也會越大，對此時間步的特征進行重點提?。慌c之相反，如果所得結果比較小（即相似度比較低），那么對應的權重也會越小，小到一定程度之時，便可將該時間步所具有的特征忽略。針對有關注的特征，解碼器會在算法與技術的支持下對其特征進行提取，并在此基礎上最終將預測結果求解出來。

3基于電力負荷預測的調容變壓器經(jīng)濟運行分析

在對變壓器運行經(jīng)濟性進行分析的過程中，需要將負荷特性、基于變壓器壽命的負荷增長與波動等諸多指標作為考慮因素，在此基礎上構建綜合分析模型，以模型參數(shù)為依據(jù)執(zhí)行變壓器經(jīng)濟性的評估任務，以此為變壓器選型提供指導，在有效提升投資準確性的同時實現(xiàn)利益最大化。特別是調容變壓器相較于普通變壓器而言成本更高（相同容量下，前者成本約為后者1.5倍），因而必須將其投入與節(jié)約損耗之間的關系作為重點考慮因素。

4結束語

文章以對電力負荷的預測為基礎，構建模型分析調容變壓器全生命周期成本，與普通變壓器相比，能夠為配變選型提供重要指導，確保選型合理性與經(jīng)濟性，進而達到投資利用率最大的重要目的。今后，還應對電力負荷預測模型可靠性與準確性進行驗證，并通過實例證明應用價值。