一種基于多尺度空間分辨率的空間負(fù)荷預(yù)測誤差評價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于多尺度空間分辨率的空間負(fù)荷預(yù)測誤差評價(jià)方法，其特點(diǎn)是，包括建立電力地理信息系統(tǒng)，并在電力地理信息系統(tǒng)中的不同尺度電力負(fù)荷空間分辨率下生成兩類負(fù)荷元胞，簡稱元胞；運(yùn)用負(fù)荷密度指標(biāo)法對待測區(qū)域進(jìn)行空間負(fù)荷預(yù)測，并根據(jù)其預(yù)測值與實(shí)際值求取負(fù)荷預(yù)測誤差；運(yùn)用多尺度空間分辨率分析技術(shù)，通過定義旗變量判斷兩類元胞之間的歸屬關(guān)系，根據(jù)某元胞與其它元胞之間距離及本身負(fù)荷預(yù)測值的幅值誤差來計(jì)算空間誤差影響值；將預(yù)測誤差影響值與相應(yīng)電力設(shè)備或設(shè)施的容量和實(shí)際負(fù)荷之間的差值作比對，建立誤差評價(jià)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對空間負(fù)荷預(yù)測誤差進(jìn)行評價(jià)。
【專利說明】一種基于多尺度空間分辨率的空間負(fù)荷預(yù)測誤差評價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及城市配電網(wǎng)規(guī)劃中的空間負(fù)荷預(yù)測領(lǐng)域，是一種基于多尺度空間分辨 率的空間負(fù)荷預(yù)測誤差評價(jià)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 空間負(fù)荷預(yù)測（Spatial Load Forecasting, SLF)作為城市配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)， 不僅需要確定出城市配電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的各小區(qū)的未來負(fù)荷大小，還需要預(yù)測該負(fù)荷的分 布。只有提高空間負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性，才能更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)變電站、饋線、開關(guān)設(shè)備等的建 設(shè)和使用，使電網(wǎng)的發(fā)展及運(yùn)行更加合理經(jīng)濟(jì)。
[0003] 空間負(fù)荷預(yù)測誤差是指預(yù)測負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷的數(shù)值大小及其空間分布之間的偏 差，具有明顯的二元性。
[0004] 若不考慮預(yù)測負(fù)荷所在空間位置，而僅僅計(jì)算預(yù)測負(fù)荷幅值的相對誤差、絕對 誤差、絕對誤差平均值（Average Absolute Value, AAV)、絕對誤差方均根值（Root Mean Square，RMS)來評價(jià)預(yù)測效果則是不夠充分的。因?yàn)?，傳統(tǒng)的預(yù)測誤差分析普遍認(rèn)為負(fù)荷 預(yù)測結(jié)果的幅值誤差越小，對電力系統(tǒng)規(guī)劃造成的不利影響也越??；但實(shí)際SLF結(jié)果對電 力系統(tǒng)規(guī)劃的影響還與預(yù)測結(jié)果的空間誤差有關(guān)，即預(yù)測結(jié)果誤差的大小及其空間分布對 電力設(shè)備、設(shè)施的容量、規(guī)模、投放位置、投運(yùn)時(shí)間的規(guī)劃都有著較大的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是，提供一種方法科學(xué)、合理，簡單、實(shí)用的一種基于多尺度空間分 辨率的空間負(fù)荷預(yù)測誤差評價(jià)方法。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種基于多尺度空間分辨率的空間負(fù)荷預(yù) 測誤差評價(jià)方法，其特征是，它包括以下步驟：
[0007] 1)建立電力地理信息系統(tǒng)
[0008] 在地理信息系統(tǒng)平臺(tái)中，將待測區(qū)域的衛(wèi)星照片進(jìn)行經(jīng)緯度配準(zhǔn)形成基圖，以基 圖為背景分別建立二次變電站的位置及其供電范圍圖層，IOkV饋線及其供電范圍圖層，供 電局及供電分局的供電范圍圖層；
[0009] 2)電力負(fù)荷空間分辨率
[0010] (I)I類空間分辨率
[0011] 供電區(qū)域的總面積為S，各供電小區(qū)的面積分別為S1,S2，…，S n，n為供電小區(qū)的總 數(shù)目；令 Ii1 = S1Z^k2 = S2/S，"-,kn = Sn/S，有 rkn = {(l/G^S)，l/(k2S)，…，l/(knS))}， 則稱rknS (ki，k2，…，kn)尺度空間分辨率；此時(shí)rkn是一個(gè)數(shù)列，用于刻畫一組不等大小、 非規(guī)則小區(qū)，并規(guī)定為I類空間分辨率；
[0012] 其中：S為供電區(qū)域的總面積,S1, S2，…，Sn分別為各供電小區(qū)的面積，η為供電小 區(qū)的總數(shù)目，kp k2，…，kn分別為各供電小區(qū)的面積與供電區(qū)域總面積的比值，rkn為Gc 1, k2，…，kn)尺度空間分辨率；
[0013] 但是，對于不同排序的相同供電小區(qū)，所對應(yīng)的I類空間分辨率是完全不同的，這 就出現(xiàn)了對同一個(gè)待測區(qū)域的空間分辨率表述不一致的問題；為此在表述SREL的過程中 建立關(guān)于供電小區(qū)排序的統(tǒng)一規(guī)則：首先，分別求出各供電小區(qū)的近似幾何中心（x，y)，以 左下角供電小區(qū)的近似幾何中心為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系；然后，按（χ+y)從小到大的順序 將供電小區(qū)排序；若某幾個(gè)供電小區(qū)（χ+y)相等，則按X從小到大的順序?qū)⒐╇娦^(qū)排序； 最后，按所得供電小區(qū)的排序求取I類空間分辨率；這種確定空間分辨率的方法解決了對 同一個(gè)待測區(qū)域的空間分辨率表述不一致的問題，簡稱WT-XP法；
[0014] 其中：(X，y)為各供電小區(qū)幾何中心在電力GIS中的經(jīng)緯度坐標(biāo)；
[0015] (2) II類空間分辨率
[0016] 供電區(qū)域的總面積為S，各供電小區(qū)為等大小的規(guī)則形狀，正方形、長方形或六邊 形，面積均為S。，令k = SQ/S，有rk = IAkS)，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于多尺度空間分辨率的空間負(fù)荷預(yù)測誤差評價(jià)方法，其特征是，它包括以下 步驟： 1) 建立電力地理信息系統(tǒng) 在地理信息系統(tǒng)平臺(tái)中，將待測區(qū)域的衛(wèi)星照片進(jìn)行經(jīng)緯度配準(zhǔn)形成基圖，以基圖為 背景分別建立二次變電站的位置及其供電范圍圖層，IOkV饋線及其供電范圍圖層，供電局 及供電分局的供電范圍圖層； 2) 電力負(fù)荷空間分辨率 (1)I類空間分辨率 供電區(qū)域的總面積為S，各供電小區(qū)的面積分別為S1,S2，…，Sn，η為供電小區(qū)的總數(shù) 目；令I(lǐng)i1 =S1Z^k2 =S2/S，一,kn=Sn/S，有rkn = {(l/G^S)，l/(k2S)，…，l/(knS))}，則 稱rknS(ki，k2，…，kn)尺度空間分辨率；此時(shí)rkn是一個(gè)數(shù)列，用于刻畫一組不等大小、非 規(guī)則小區(qū),并規(guī)定為I類空間分辨率； 其中：S為供電區(qū)域的總面積,S1,S2，…，Sn分別為各供電小區(qū)的面積，η為供電小區(qū)的 總數(shù)目，ki，k2，…，kn分別為各供電小區(qū)的面積與供電區(qū)域總面積的比值，rkn為G^k2，…， kn)尺度空間分辨率； 但是，對于不同排序的相同供電小區(qū)，所對應(yīng)的I類空間分辨率是完全不同的，這就出 現(xiàn)了對同一個(gè)待測區(qū)域的空間分辨率表述不一致的問題；為此在表述SREL的過程中建立 關(guān)于供電小區(qū)排序的統(tǒng)一規(guī)則：首先，分別求出各供電小區(qū)的近似幾何中心（x，y)，以左下 角供電小區(qū)的近似幾何中心為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系；然后，按（x+y)從小到大的順序?qū)⒐?電小區(qū)排序；若某幾個(gè)供電小區(qū)（χ+y)相等，則按X從小到大的順序?qū)⒐╇娦^(qū)排序；最 后，按所得供電小區(qū)的排序求取I類空間分辨率；這種確定空間分辨率的方法解決了對同 一個(gè)待測區(qū)域的空間分辨率表述不一致的問題，簡稱WT-XP法； 其中：(X，y)為各供電小區(qū)幾何中心在電力GIS中的經(jīng)緯度坐標(biāo)； (2) 11類空間分辨率 供電區(qū)域的總面積為S，各供電小區(qū)為等大小的規(guī)則形狀，正方形、長方形或六邊形，面 積均為S。，令k=SQ/S，有rk =IAkS)，
此時(shí)rk是一個(gè)數(shù)值，C用于刻畫一組等大小規(guī)則小區(qū)，并規(guī)定為II類空間分辨率； 其中：S為供電區(qū)域的總面積，Stl為各等大小規(guī)則形狀的供電小區(qū)的面積，k為各等大 小規(guī)則形狀的供電小區(qū)面積與供電區(qū)域總面積之比，m為矩陣的行數(shù)，η為矩陣的列數(shù)； 3) 生成元胞 分別以電力設(shè)備、設(shè)施、供電單位的供電范圍劃分待測區(qū)域來生成元胞，并將這些不等 大小的元胞稱為I類元胞； 按照等大小的規(guī)則網(wǎng)格劃分待測區(qū)域來生成元胞，并將這些元胞稱為II類元胞； 4) 求取空間誤差 運(yùn)用負(fù)荷密度指標(biāo)法對待測區(qū)域的II類元胞進(jìn)行空間負(fù)荷預(yù)測，并根據(jù)其負(fù)荷預(yù)測 值與負(fù)荷實(shí)際值求取空間誤差， e=Ly-Ls (1) 其中：e為"待測區(qū)域"元胞負(fù)荷預(yù)測結(jié)果的誤差，L為元胞負(fù)荷，Ls為待測區(qū)域元胞的 負(fù)荷實(shí)際值，s代表實(shí)際的意思，Ly為待測區(qū)域元胞的負(fù)荷預(yù)測值，y代表預(yù)測的意思； 5) 建立旗變量 為了判斷出某個(gè)II類元胞（i，j)屬于哪個(gè)二次變電站的供電范圍，建立旗變量F(i，j)，見式（2)，
其中：（i，j)為Π類元胞所在的行列，i為II類元胞所在的行數(shù)，j為II類元胞所在 的列數(shù)， F(i，j)是為了判斷出II類元胞（i，j)屬于哪個(gè)二次變電站的供電范圍而建立的旗變 量； 考慮到某些Π類元胞處在多個(gè)二次變電站供電范圍交界上，為了判斷這些II類元胞 屬于哪個(gè)二次變電站的供電范圍，建立相應(yīng)的判斷規(guī)則：在二次變電站供電范圍完成排序 的前提下，Π類元胞（i，j)與η個(gè)二次變電站供電范圍相交，交疊部分的面積分別為S1, s2，…，sn，則 (1) 在max(S1, s2,…，sj = Si時(shí)，該II類元胞屬于第i個(gè)二次變電站的供電范圍； (2) 在Hiaxis1, S2,…，sn} =Si=…=Sj時(shí),該II類元胞屬于二次變電站供電范圍排 序在前的二次變電站供電范圍； 其中：s為II類元胞與二次變電站供電范圍交疊部分的面積，S1,S2，…，Sn分別為II類元胞（i，j)與第1，2，…，η個(gè)二次變電站供電范圍交疊部分的面積，η是二次變電站的 總數(shù)， Sp分別為II類元胞（i，j)與第i、j個(gè)二次變電站的供電范圍交疊部分的面積； 6) 構(gòu)建隸屬關(guān)系概率函數(shù) 根據(jù)旗變量分別判斷出各II類元胞由哪個(gè)二次變電站供電，統(tǒng)計(jì)任意兩個(gè)II類元胞 是否由同一個(gè)二次變電站供電的概率，利用指數(shù)函數(shù)對統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行擬合，進(jìn)而得到任意 兩個(gè)II類元胞由同一個(gè)二次變電站供電的隸屬關(guān)系概率函數(shù)，見式（3); 其中：P為元胞（m，η)與元胞（i，j)的由同一個(gè)二次變電站供電的概率，f為概率P關(guān) 于距離d的函數(shù)，a、b為相關(guān)參數(shù)，d為元胞（m，η)與元胞（i，j)之間的距離，m、i分別為 元胞（m,η)、元胞（i,j)所在的行數(shù)，n、j分別為元胞（m,η)、元胞（i,j)所在的列數(shù)； 7) 求取誤差影響值 根據(jù)隸屬關(guān)系概率函數(shù)f(d)以及各II類元胞的空間誤差值可以得到II類元胞（m，η) 的空間誤差對任意II類元胞（i，j)的誤差影響值E(i，j)，任意元胞（i，j)的誤差影響值 E(i，j)是指所有II類元胞的誤差對元胞（i，j)預(yù)測誤差的影響；
其中：E為空間負(fù)荷預(yù)測誤差影響值，E(i，j)為任意II類元胞（i，j)的誤差影響值，e(m,η)為II類元胞（m,η)的空間誤差，T為概率函數(shù)之和，M為II類元胞的總行數(shù)，N為 II類元胞的總列數(shù)； 8)基于誤差影響值的規(guī)劃方案評價(jià) 在II類空間分辨率下，二次變電站變壓器的額定有功為Pn，實(shí)際負(fù)荷最大值為Pmax，第i個(gè)I類元胞的誤差影響值為Ei,額定有功與實(shí)際負(fù)荷最大值的差值ΛΡ為 ΔΡ=Pn-Pmx (6) (1) 若Ei <ΛΡ，則說明空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)果的誤差超過了二次變電站的抗受能力，二次 變電站的空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)果誤差不會(huì)對原有規(guī)劃產(chǎn)生影響； (2) 若Ei >ΛΡ，則說明空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)果的誤差超過了二次變電站的抗受能力，該 二次變電站的空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)果誤差將會(huì)對原有規(guī)劃產(chǎn)生較大影響，需要重新制定規(guī)劃方 案； 其中：PN為二次變電站變壓器的額定有功，Pmax為實(shí)際負(fù)荷最大值，△P為二次變電站變 壓器額定有功與實(shí)際負(fù)荷最大值的差值，Ei為第i個(gè)I類元胞的誤差影響值，i= 1，2,…， η，η為二次變電站的總數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK104239971SQ201410452525
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】肖白, 穆鋼, 蒲睿 申請人:東北電力大學(xué)