基于区域负荷的配电网超短期负荷预测

高新轶

【摘要】：建立了以馈线开关为节点、以馈线为边的配电网简化模型，并采用负荷作为节点和边的权，给出了节点的负荷与边的负荷的关系。采用对负荷历史数据和温度历史数据进行统计分析的方法，对超出历史温度范围的情形采用最小二乘法拟合，得出了配电区域的超短期负荷预测结果，利用节点的负荷与边的负荷的关系进一步得出全配电网的超短期负荷预测结果。配电网运行方式的改变并不影响所提出的方法的预测精度。实际应用结果证实了所提出的方法的可行性。

【关键词】负荷预测;配电网;配电自动化

超短期负荷预测对于配电网的安全经济运行和配电网规划具有重要意义，一直是研究的重点问题之一。文献[1]提出了一种时间序列与回归方法，文献[2]提出了一种基于用电曲线的负荷预测方法，文献[3]提出一种利用专家系统的负荷预测方法，文献[4]提出了一种基于概率密度的负荷预测法，文献[5]论述了采用神经网络进行负荷预测的方法。

1.配电网的建模

配电网采用文献[6]提出的模型，即将配电开关看做节点，而将配电线路和配电变压器综合看做边。对于N节点配电网，建立N×5阶的DT邻接表反映网架结构，第1列元素取值为0，1，2或3，分别表示节点i是普通点、T接点、源点或末梢点;第3列至第5列元素描述与该节点相邻接的节点，空缺处填-1;第2列元素本文没有用到。建立N×5階的CT邻接表反映当前运行方式，其第1列元素描述节点i所处的状态（为1代表合闸），第2列和第3列元素分别表示以节点i为终点的弧的起点的序号，第4列和第5列元素描述以节点i为起点的弧的终点的序号，空缺处填-1。显然，在已知各个开关的状态和DT邻接表的情况下，可以推算出CT邻接表。显然，父节点的负荷等于它的所有子节点的负荷之和加上它们的所有同父弧的负荷之和，即：

D式中：a（v）是节点m的所有子节点的集合。在已知边的负荷的情况下，根据式（1）可以计算出节点的负荷.对于图1所示的配电网，其T，CT和ST分别如下：

图1中，配电区域是指相互连通的若干馈线段构成的子网络，配电区域的外部端点全部为馈线开关，其中潮流流入的端点称为入点，其余端点称为出点，配电区域的内部端点全部为T接点或没有内部端点（例如馈线）.配电区域是配电网运行方式调整的最小单元，这些配电区域内的负荷规律是不随运行方式的变化而改变的，因此可以根据历史数据的规律性加以预测。对于一个配电自动化系统，在正常情况下，主变电站出线开关处的负荷可以通过变电站的RTU（或综合自动化装置）采集，馈线开关和联络开关处都装有配电终端单元（FTU），因此流过这些节点的负荷是可以获得的。对于T接点（如节点9），由于没有安装量测设备，因此流过它的负荷是未知的.对于一个由入点vi和出点vj，…，vk围成的配电区域，其负荷sP（vi，vj，…，vk）与其外部端点的负荷的关系为：

2 配电网区域内负荷的预测

配电网区域内负荷的预测，实际上是配电自动化系统采集的各个开关节点的负荷数据，并根据式（2）计算得出该区域的负荷数据sP，配电自动化系统将采集到的0.5h（或1h）间隔的区域负荷数据存储起来形成历史区域负荷数据，再加上历史温度信息，就构成了最小配电网区域内负荷预测的建模的基础数据。设sP为配电区域的归一化负荷：

3 超温度范围负荷预测的最小二乘拟合

由式（5）可见，第2节描述的配电区域负荷预测方法存在一个问题，就是当要预测时刻的温度大于或小于历史数据中的最大温度值或最小温度值时，将对归一化负荷的预测结果产生严重影响，所以引入最小二乘法对温度与归一化负荷进行拟合来解决这个问题。假设归一化负荷与温度之间的关系为：

需要指出的是，只有在要预测时刻的温度大于或小于历史数据中的最大或最小温度值时，才使用最小二乘拟合的方法。

6 结语从负荷的角度建立以馈线开关为节点、以馈线为边的配电网简化模型，将配电网分解成许多区域，并描述了节点的负荷与区域的负荷的关系，在此基础上，提出了基于区域负荷的配电网负荷预测方法，这种方法对于配电网运行方式的改变具有很好的适应性。

参考文献

[1]李辉.基于Adaboost的改进多元线性回归灰色组合中期负荷预测[D].南昌大学，2016.

[2]翁金芳，黄伟，江育娥，林劼.基于多因素加法模型的中期电力负荷预测[J].计算机系统应用，2016，25（03）：14-20.

[3]邵臻，杨善林，高飞，王晓佳.基于可变区间权重的中期用电量半参数预测模型[J].中国管理科学，2015，23（03）：123-129.

[4]吴雪花.应用于月度用电量预测的小波分析法[J].江苏电机工程，2014，33（02）：8-11.

[5]牛东晓，朱琳.基于灰色预测模型的浙江省城乡居民生活负荷中期预测[J].中国电业（技术版），2013（05）：58-61.

[6]翟永杰，刘林，王朋.基于ADE-SVM和模糊理论的电力系统中期负荷预测[J].电力系统保护与控制，2012，40（08）：110-115+120.