一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法
【專利摘要】一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，它首先需要獲取歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)，其次進行分析歷史負荷數(shù)據(jù)，再次分析歷史溫度數(shù)據(jù)，然后建立負荷預(yù)測模型，最后更新負荷預(yù)測模型。負荷預(yù)測模型是建立首先經(jīng)過分析歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)得到溫度變化的規(guī)律以及相鄰兩天負荷數(shù)據(jù)變化規(guī)律的相關(guān)性，然后根據(jù)預(yù)測日前一天的歷史溫度數(shù)據(jù)和預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值以及預(yù)測日當(dāng)天各個時刻的溫度數(shù)據(jù)建立日負荷預(yù)測的擬合函數(shù)，實現(xiàn)對預(yù)測日的負荷預(yù)測。本發(fā)明通過相關(guān)性分析建立負荷預(yù)測模型，并且負荷預(yù)測模型具有自動更新功能，這樣不僅提高了負荷預(yù)測的速度和精度，而且避免了時間復(fù)雜度高的問題。
【專利說明】一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)母線負荷預(yù)測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)，建立一種以信息化、數(shù)字化、自動化、互動化為特征，并實現(xiàn)電網(wǎng)運行的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好的電網(wǎng)將成為未來電網(wǎng)的發(fā)展方向。精確的母線負荷預(yù)測是動態(tài)狀態(tài)估計、安全穩(wěn)定分析、無功優(yōu)化、場站局部控制等保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運的基礎(chǔ)，對一個電力系統(tǒng)而言，提高電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性、改善電能質(zhì)量，都依賴于精確的母線負荷預(yù)測。
[0003]目前，由于母線負荷本身的一些特點，現(xiàn)有的預(yù)測方法精度不高。因此，對母線負荷進行預(yù)測，首要任務(wù)是提高母線負荷預(yù)測的精度，保證預(yù)測的準(zhǔn)確性。其次是在保證精度的同時，提高預(yù)測的速度。眾所周知，電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)中采集的負荷數(shù)據(jù)量很大，對其進行預(yù)測必然涉及大量的數(shù)據(jù)處理。因此，在保證精度的基礎(chǔ)上，我們還需提高預(yù)測的速度，滿足電力行業(yè)的實時性要求。同時，母線負荷預(yù)測還有助于分析配網(wǎng)用戶的用電情況，為配電網(wǎng)的進一步分析奠定基礎(chǔ)。
[0004]針對智能配電網(wǎng)中狀態(tài)估計計算的需要，迫切需要一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，其不僅能夠有效提高負荷預(yù)測的速度，而其能夠提高負荷預(yù)測的精度。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，其特征是，包括以下步驟:
[0007](I)獲取歷史數(shù)據(jù):獲取歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)，并對歷史負荷數(shù)據(jù)樣本進行預(yù)處理；
[0008](2)分析歷史負荷數(shù)據(jù):對歷史負荷數(shù)據(jù)的特性進行分析，分析過程包括橫向分析和縱向分析，橫向分析將分析臨近兩天的負荷變化情況以及負荷與溫度之間的關(guān)系，縱向分析則按照時刻進行分析連續(xù)幾十天內(nèi)不同時刻點之間的負荷變化情況；
[0009](3)分析歷史溫度數(shù)據(jù):針對歷史溫度數(shù)據(jù)分析溫度的變化規(guī)律，并根據(jù)其變化規(guī)律修正歷史負荷數(shù)據(jù)；
[0010](4)建立負荷預(yù)測模型:首先經(jīng)過分析歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)得到溫度變化的規(guī)律以及相鄰兩天負荷數(shù)據(jù)變化規(guī)律的相關(guān)性，然后根據(jù)預(yù)測日前一天的歷史溫度數(shù)據(jù)和預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值以及預(yù)測日當(dāng)天各個時刻的溫度數(shù)據(jù)建立日負荷預(yù)測的擬合函數(shù)，實現(xiàn)對預(yù)測日的負荷預(yù)測；
[0011](5)更新負荷預(yù)測模型:根據(jù)預(yù)測日當(dāng)天預(yù)測的負荷平均值以及預(yù)測日當(dāng)天實際的負荷平均值的差異值來修正預(yù)測日的負荷值，并作為預(yù)測日第二天負荷預(yù)測的基準(zhǔn)負荷值。負荷預(yù)測模型的更新即更新的是預(yù)測日的負荷基準(zhǔn)值。
[0012]所述對歷史負荷數(shù)據(jù)樣本進行預(yù)處理是指對采樣到的歷史負荷數(shù)據(jù)進行缺失數(shù)據(jù)補全、異常數(shù)據(jù)修改和去噪處理。
[0013]所述溫度的變化規(guī)律包括一天的溫度變化規(guī)律和一年的溫度變化規(guī)律，所述一天的溫度變化規(guī)律近似為一個正弦曲線，所述一年的溫度變化規(guī)律為一條整體呈現(xiàn)開口向下的拋物線。
[0014]所述負荷預(yù)測模型包括預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值和擬合函數(shù)，所述預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值包括預(yù)測日前一天的實際負荷值或者預(yù)測日前一天的修正負荷值。預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值和擬合函數(shù)這兩部分在負荷預(yù)測過程中一直存儲在計算機內(nèi)存中，但預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值是需要更新的。根據(jù)預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值以及通過預(yù)測日溫度數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)求出的預(yù)測日的負荷修正量從而實現(xiàn)一個在線的負荷預(yù)測，從而提高負荷預(yù)測速度。
[0015]所述日負荷預(yù)測包括負荷穩(wěn)定不敏感期負荷預(yù)測和負荷敏感期負荷預(yù)測。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過相關(guān)性分析建立負荷預(yù)測模型，并且負荷預(yù)測模型具有自動更新功能，這樣不僅提高了負荷預(yù)測的速度和精度，而且避免了時間復(fù)雜度高的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過【具體實施方式】，并結(jié)合其附圖，對本發(fā)明進行詳細闡述。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。
[0019]本發(fā)明首先通過對歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)進行分析，挖掘出相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)律:溫度變化規(guī)律呈現(xiàn)拋物線形狀；全天負荷可分為負荷不敏感期和負荷敏感期兩部分；在負荷敏感期，負荷起伏變化頻率較高，且曲線呈鋸齒形；在負荷不敏感期，變化趨勢平穩(wěn)，曲線呈開口向上的拋物線形，相鄰兩天負荷變化主要受溫度影響，負荷曲線形狀相似，主要表現(xiàn)為縱向幅值的增減變化。然后根據(jù)挖掘出的數(shù)據(jù)規(guī)律以及對影響因素與負荷值之間的相關(guān)性分析結(jié)果，建立日負荷預(yù)測模型，實現(xiàn)對未來一天的負荷預(yù)測。考慮到負荷預(yù)測模型的復(fù)雜度，在建模時僅僅是考慮了溫度這一最重要的影響因素，根據(jù)歷史負荷數(shù)據(jù)以及歷史溫度數(shù)據(jù)擬合出典型的日負荷曲線。此外通過更新負荷預(yù)測模型實現(xiàn)了預(yù)測模型的在線學(xué)習(xí)，利用實時的負荷數(shù)據(jù)來不斷自動更新預(yù)測，從而保證模型能夠適應(yīng)于局部時間段的負荷特性。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，具體步驟如下:
[0021]步驟1:獲取歷史數(shù)據(jù)。
[0022]獲取歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)，并對歷史負荷數(shù)據(jù)樣本進行預(yù)處理，即在進行訓(xùn)練樣本構(gòu)造之前對采樣到的負荷數(shù)據(jù)進行檢查與修補，包括對缺失數(shù)據(jù)的補全、異常數(shù)據(jù)修改以及去噪處理。
[0023]步驟2:分析歷史負荷數(shù)據(jù)。
[0024]對歷史負荷數(shù)據(jù)的特性進行分析，分析過程將分別從橫向和縱向兩個角度進行。橫向分析將分析臨近兩天的負荷變化情況以及負荷與溫度之間的關(guān)系，溫度差較小的情況下相鄰兩天之間負荷曲線的變化規(guī)律非常相近，負荷與溫度的相關(guān)性體現(xiàn)在，相鄰兩天負荷變化只受溫度影響，且只在縱向有增減變化?？v向分析則按照時刻進行分析，分析連續(xù)幾十天內(nèi)不同時刻點之間的負荷變化情況，連續(xù)幾十天內(nèi)相鄰時刻點之間的負荷變化十分相似。 [0025]步驟2的具體實施步驟如下:
[0026]2.1，在溫度差較小的情況下，相鄰兩天之間負荷曲線的變化規(guī)律非常接近，且全天負荷可分為負荷穩(wěn)定不敏感期和負荷敏感期兩部分。于是將每天劃分了 288個時刻，時刻間隔是每5分鐘一個，劃分位置大概在時刻點150的鄰域內(nèi)。在負荷敏感期，負荷起伏變化頻率較高，且曲線呈鋸齒形；在負荷穩(wěn)定不敏感期，負荷變化趨勢平穩(wěn)，曲線呈開口向上的拋物線形，相鄰兩天負荷變化只受溫度影響，且只在縱向有增減變化。因此，可將日負荷預(yù)測分成兩部分進行預(yù)測:負荷穩(wěn)定不敏感期負荷預(yù)測和負荷敏感期負荷預(yù)測。
[0027]2.2，由于時刻點O和時刻I的負荷曲線非常近似，為了量化相鄰時刻點之間的差異，表1給出了 5組相鄰時刻點負荷序列之間的平均負荷誤差。
[0028]表1:相鄰時刻點誤差表
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，其特征是，包括以下步驟: (1)獲取歷史數(shù)據(jù):獲取歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)，并對歷史負荷數(shù)據(jù)樣本進行預(yù)處理； (2)分析歷史負荷數(shù)據(jù):對歷史負荷數(shù)據(jù)的特性進行分析，分析過程包括橫向分析和縱向分析，橫向分析將分析臨近兩天的負荷變化情況以及負荷與溫度之間的關(guān)系，縱向分析則按照時刻進行分析連續(xù)幾十天內(nèi)不同時刻點之間的負荷變化情況； (3)分析歷史溫度數(shù)據(jù):針對歷史溫度數(shù)據(jù)分析溫度的變化規(guī)律,并根據(jù)其變化規(guī)律修正歷史負荷數(shù)據(jù)； (4)建立負荷預(yù)測模型:首先經(jīng)過分析歷史負荷數(shù)據(jù)和歷史溫度數(shù)據(jù)得到溫度變化的規(guī)律以及相鄰兩天負荷數(shù)據(jù)變化規(guī)律的相關(guān)性，然后根據(jù)預(yù)測日前一天的歷史溫度數(shù)據(jù)和預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值以及預(yù)測日當(dāng)天各個時刻的溫度數(shù)據(jù)建立日負荷預(yù)測的擬合函數(shù)，實現(xiàn)對預(yù)測日的負荷預(yù)測； (5)更新負荷預(yù)測模型:根據(jù)預(yù)測日當(dāng)天預(yù)測的負荷平均值以及預(yù)測日當(dāng)天實際的負荷平均值的差異值來修正預(yù)測日的負荷值，并作為預(yù)測日第二天負荷預(yù)測的基準(zhǔn)負荷值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，其特征是，所述對歷史負荷數(shù)據(jù)樣本進行預(yù)處理是指對采樣到的歷史負荷數(shù)據(jù)進行缺失數(shù)據(jù)補全、異常數(shù)據(jù)修改和去噪處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，其特征是，所述溫度的變化規(guī)律包括一天的溫度變化規(guī)律和一年的溫度變化規(guī)律，所述一天的溫度變化規(guī)律近似為一個正弦曲線，所述一年的溫度變化規(guī)律為一條整體呈現(xiàn)開口向下的拋物線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，其特征是，所述負荷預(yù)測模型包括預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值和擬合函數(shù)，所述預(yù)測日的基準(zhǔn)負荷值包括預(yù)測日前一天的實際負荷值或者預(yù)測日前一天的修正負荷值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于智能配電網(wǎng)的快速母線負荷預(yù)測方法，其特征是，所述日負荷預(yù)測包括負荷穩(wěn)定不敏感期負荷預(yù)測和負荷敏感期負荷預(yù)測。
【文檔編號】G06Q10/02GK104036327SQ201410280234
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】苗培青, 李越, 劉海濤, 侯源紅, 田鑫, 郭宜果, 王志鵬, 何春暉, 屠慶波, 李沐, 黃偉, 焦?jié)櫤? 安雄 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院