一種電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法，包括下述步驟：讀取預(yù)測類數(shù)據(jù)；對預(yù)測類數(shù)據(jù)進行離散化處理，形成時間間隔均等的時間序列數(shù)據(jù)；確定時間序列數(shù)據(jù)的時間序列采樣周期、最小值及其時間點、最大值及其時間點、以及時間序列數(shù)據(jù)的波動幅度；確定時段波動門檻；以時段波動門檻為基礎(chǔ)，將時間序列數(shù)據(jù)分割為各個趨勢時段；判斷時間序列數(shù)據(jù)是否辨識完；對各個趨勢時段進行判別，將趨勢時段小于時段最小值的時段作為無效時段，與附相鄰時段合并；形成電力系統(tǒng)優(yōu)化控制采樣周期內(nèi)可用的趨勢時段。本發(fā)明提供的方法對電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的結(jié)果進行分析，進行負荷或發(fā)電增長趨勢和降低趨勢的辨識，形成滿足優(yōu)化控制所需的趨勢辨識信息。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力調(diào)度自動化【技術(shù)領(lǐng)域】的辨識方法，具體講涉及一種電力系統(tǒng) 預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，一般用人工讀取典型負荷曲線分析電力系統(tǒng)中負荷預(yù)測數(shù)據(jù)的趨勢，針對 當(dāng)?shù)刎摵商攸c，結(jié)合查看的負荷趨勢，確定負荷升降趨勢?；蛘呤遣捎玫湫拓摵哨厔?，作為 負荷升降趨勢。電力系統(tǒng)中針對風(fēng)電和光伏的趨勢辨識，則是通過一定周期內(nèi)發(fā)電出力的 比較來確定的。
[0003] 電網(wǎng)每天受到不同因素的影響，每天的預(yù)測數(shù)據(jù)是按照時間序列提供的負荷/發(fā) 電預(yù)測值，其中受到影響的因素有：趨勢因素、周期因素、季節(jié)因素、隨機因素。時間序列預(yù) 測數(shù)據(jù)通常表現(xiàn)出隨機波動性，但是在一個時間段中，時間序列仍可能表現(xiàn)出向一個更高 值或者更低值的漸進變化或者移動。時間序列的漸進變化被稱作時間序列趨勢。通常在一 天的負荷中各地在不同的時間段出現(xiàn)不同的負荷變化趨勢。盡管每天的負荷變化趨勢均有 變化，但是每天負荷變化的波動都有各自當(dāng)?shù)氐奶攸c，并具有一定的周期性。新能源中的風(fēng) 電和光伏發(fā)電也隨著本地天氣因素、白晝變化而具有一定的周期規(guī)律。
[0004] 從地區(qū)電網(wǎng)的角度看，在電網(wǎng)控制中需要避免離散設(shè)備頻繁調(diào)節(jié)，而避免離散設(shè) 備頻繁調(diào)節(jié)的關(guān)鍵是使離散設(shè)備的調(diào)節(jié)與負荷兩者的變化趨勢一致。典型地，一天的負荷 變化具有明顯的峰谷特征兩峰兩谷或三峰三谷。負荷的爬峰時段，隨著有功負荷的上升， 無功負荷也隨之上升，電網(wǎng)電壓有下降的趨勢，地區(qū)電壓控制系統(tǒng)應(yīng)該只允許切電抗、投電 容、升檔位，在負荷的滑坡時段則應(yīng)進行相反操作。地區(qū)調(diào)電壓控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)情況反映出 無功電壓調(diào)節(jié)設(shè)備的頻繁調(diào)節(jié)大多是由于系統(tǒng)的控制策略沒有與負荷的變化趨勢保持一 致，導(dǎo)致離散設(shè)備調(diào)整后較短時間內(nèi)即因負荷的變化而進行相反的操作。因此可以考慮利 用短期或超短期負荷預(yù)測結(jié)果，過濾小幅的負荷波動，預(yù)測一天內(nèi)負荷的大致變化趨勢，進 而將一天時間劃分為多個時段，例如四?六個時段，并根據(jù)該時段的負荷總體變化趨勢確 定相應(yīng)時段的無功電壓調(diào)節(jié)方向。
[0005] 新能源的出力趨勢是由新能源的隨機性及電力系統(tǒng)自身特性決定的，了解這一特 性對于解決風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行及電能質(zhì)量等都具有重要的意義。新能源 的出力預(yù)測數(shù)據(jù)的趨勢辨識直接影響經(jīng)濟調(diào)度的效益，提高辨識的正確性可以降低備用容 量、減少臨時出力調(diào)整和計劃外開停機組。
[0006] 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，自動化程度變得越來越高。隨之而 來的是提高了調(diào)度自動化領(lǐng)域的電力系統(tǒng)的控制的要求。為了滿足并適應(yīng)電力系統(tǒng)的控制 要求，必須對電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)如負荷預(yù)測、風(fēng)電預(yù)測、光伏預(yù)測等進行準確趨勢辨識， 以便在電網(wǎng)分析控制系統(tǒng)中依據(jù)這些辨識趨勢，分析計算，滿足電網(wǎng)控制的可靠性和精準 性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識 方法，該方法對電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的結(jié)果進行分析，進行負荷或發(fā)電增長趨勢和降低趨 勢的辨識，形成滿足優(yōu)化控制所需的趨勢辨識信息。
[0008] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0009] 本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法，其改進之處在于，所述方 法包括下述步驟：
[0010] (1)讀取預(yù)測類數(shù)據(jù)；
[0011] (2)對預(yù)測類數(shù)據(jù)進行離散化處理，形成時間間隔均等的時間序列數(shù)據(jù)；
[0012] (3)確定時間序列數(shù)據(jù)的時間序列采樣周期、時間序列數(shù)據(jù)的最小值及其時間點、 時間序列數(shù)據(jù)的最大值及其時間點、以及時間序列數(shù)據(jù)的波動幅度（可通過曲線形式表示 時間序列數(shù)據(jù)大小及其變化趨勢）；
[0013] ⑷確定時段波動門檻；
[0014] (5)以時段波動門檻為基礎(chǔ)，將時間序列數(shù)據(jù)分割為各個趨勢時段；
[0015] (6)判斷時間序列數(shù)據(jù)是否辨識完；
[0016] (7)對各個趨勢時段進行判別，將趨勢時段小于時段最小值的時段作為無效時段， 與附相鄰時段合并；
[0017] (8)形成電力系統(tǒng)優(yōu)化控制采樣周期內(nèi)可用的趨勢時段。
[0018] 進一步地，所述步驟（3)中，通過對時間序列數(shù)據(jù)進行掃描，獲得時間序列數(shù)據(jù)中 的時間序列采樣周期、時間序列數(shù)據(jù)的最小值及其時間點、時間序列數(shù)據(jù)的最大值及其時 間點、以及時間序列數(shù)據(jù)的波動幅度基本特征信息。
[0019] 進一步地，所述步驟（4)中，通過波動門檻，確定趨勢是否轉(zhuǎn)向的標識；所述波動 門檻由電網(wǎng)控制的元件類型或控制系統(tǒng)特點決定。
[0020] 進一步地，所述步驟（5)中，趨勢時段包括上升序列和下降序列；
[0021] 從曲線波動最小值時間并以上升趨勢為初始默認趨勢開始分析時間數(shù)據(jù)，當(dāng)波動 趨勢發(fā)生轉(zhuǎn)向并低于此時段最大值的一個波動門檻值時的時間序列為一個上升序列；
[0022] 從曲線波動最大值時間并以下降趨勢為當(dāng)前趨勢分析數(shù)據(jù)，當(dāng)波動趨勢發(fā)生轉(zhuǎn)向 并高于此時段最小值的一個波動門檻值時的時間序列為一個下降序列。進一步地，所述步 驟（6)中，當(dāng)時間序列到達最后一個數(shù)據(jù)，查看分析數(shù)據(jù)是否達到時間序列數(shù)據(jù)最大量，如 果沒有，則轉(zhuǎn)向時間序列數(shù)據(jù)的第一個數(shù)據(jù)開始分析，直到曲線的最小值處。
[0023] 進一步地，所述步驟（7)中，所述時段最小值默認為30分鐘，由電網(wǎng)控制的元件類 型或控制系統(tǒng)特點決定。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達到的有益效果是：
[0025] 傳統(tǒng)的預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢是由人工指定或者簡單前后負荷數(shù)據(jù)對比進行判斷。人 工指定的方法不能自動根據(jù)預(yù)測類數(shù)據(jù)變化進行趨勢辨識的調(diào)整。簡單前后數(shù)據(jù)對比對負 荷數(shù)據(jù)波動問題較為敏感，并對趨勢分段效果不好。
[0026] 本發(fā)明提供的適用于電力系統(tǒng)的預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法，將電力預(yù)測類數(shù)據(jù) 依據(jù)對應(yīng)時間點轉(zhuǎn)化為時間序列數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)變化得到每一段時間的趨勢變化，然 后針對每個趨勢變化的時間長度依據(jù)實際要求進行合并，形成電網(wǎng)實時控制可用的趨勢信 肩、。
[0027] 通過對預(yù)測數(shù)據(jù)的時間序列化，以及對數(shù)據(jù)變化的分析，能夠快速辨識負荷/出 力變化趨勢以及所屬時段，進而合并并消除部分波動造成的趨勢波動，最終獲得滿足電力 系統(tǒng)控制要求的負荷/出力趨勢時段。
[0028] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案依據(jù)時間序列數(shù)據(jù)，結(jié)合電力系統(tǒng)特點，針對電力系統(tǒng)預(yù) 測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識，解決了傳統(tǒng)預(yù)測數(shù)據(jù)趨勢辨識的困難，這樣通過實時的預(yù)測類數(shù)據(jù)， 能夠形成趨勢時段，對當(dāng)前和即將到來的電力系統(tǒng)的趨勢進行有效識別。辨識的過程同時 具有對數(shù)據(jù)波動進行過濾的作用。所以能夠及時有效地分析和處理無效趨勢時段。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明提供的具體實施例的某實際地區(qū)電網(wǎng)日負荷預(yù)測數(shù)據(jù)趨勢結(jié)果曲 線圖一；
[0030] 圖2是本發(fā)明提供的具體實施例的某實際地區(qū)電網(wǎng)日負荷預(yù)測數(shù)據(jù)趨勢結(jié)果曲 線圖二；
[0031] 圖3是本發(fā)明提供的電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0033] 本發(fā)明提供了一種適用于電力系統(tǒng)的預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法，將電力預(yù)測類 數(shù)據(jù)依據(jù)對應(yīng)時間點轉(zhuǎn)化為時間序列數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)變化得到每一段時間的趨勢變 化，然后針對每個趨勢變化的時間長度依據(jù)實際要求進行合并，形成電網(wǎng)實時控制可用的 趨勢信息。
[0034] 通過對預(yù)測數(shù)據(jù)的時間序列化，以及對數(shù)據(jù)變化的分析，能夠快速對負荷/出力 變化趨勢以及所屬時段進行辨識，然后通過對部分波動造成的趨勢波動進行合并消除，最 終獲得滿足電力系統(tǒng)控制要求的負荷/出力趨勢時段。
[0035] 其技術(shù)難點在于：
[0036] ①如何在趨勢分析中辨識出短時波動因素還是趨勢因素造成的數(shù)值變化。
[0037] ②如何針對一段時間序列區(qū)分出電網(wǎng)控制所需的有效趨勢區(qū)間。
[0038] 本發(fā)明適用于電力調(diào)度自動化領(lǐng)域，適用于對電網(wǎng)預(yù)測類數(shù)據(jù)進行分析辨識，以 確定未來一段時間內(nèi)的電網(wǎng)運行趨勢，滿足電網(wǎng)實時控制類應(yīng)用的需求。
[0039] 電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法的流程圖如圖3所示，包括下述步驟：
[0040] (1)讀取預(yù)測類數(shù)據(jù)：讀取電力系統(tǒng)一定時間段的預(yù)測類數(shù)據(jù)（通常為日預(yù)測數(shù) 據(jù)）。
[0041] (2)對預(yù)測類數(shù)據(jù)進行離散化處理，形成時間間隔均等的時間序列數(shù)據(jù)；即將預(yù) 測類數(shù)據(jù)時間序列化形成采集密度平均的序列化數(shù)據(jù)。
[0042] (3)對時間序列數(shù)據(jù)進行掃描，確定時間序列數(shù)據(jù)的時間序列采樣周期、時間序列 數(shù)據(jù)的最小值及其時間點、時間序列數(shù)據(jù)的最大值及其時間點、以及時間序列數(shù)據(jù)的波動 幅度（可通過曲線形式表示時間序列數(shù)據(jù)大小及其變化趨勢）；
[0043] (4)確定時段波動門榲，判斷趨勢轉(zhuǎn)向的波動門檻作為是否為一個波動時段的標 識。
[0044] 通過波動門檻，確定趨勢是否轉(zhuǎn)向的標識。波動門檻通常由電網(wǎng)控制的元件類型 或控制系統(tǒng)特點決定。例如，在電力系統(tǒng)的AVC(自動電壓控制中）針對波動時段通常以波 動幅度的15%為門檻（當(dāng)趨勢發(fā)生逆轉(zhuǎn)，并變化了 15%則認為可能為下一段），波動趨勢超 過25%則允許投切容抗器。
[0045] (5)以時段波動門檻為基礎(chǔ)，將時間序列數(shù)據(jù)分割為各個趨勢時段，包括上升時段 和下降時段：
[0046] 從曲線最小值時間并以上升趨勢為初始默認趨勢開始分析時間數(shù)據(jù)，當(dāng)波動趨勢 發(fā)生轉(zhuǎn)向并低于此時段最大值一個波動門檻值時，則此段時間序列為一個上升序列。
[0047] 從曲線最大值時間并以下降趨勢為當(dāng)前趨勢分析數(shù)據(jù)，當(dāng)波動趨勢發(fā)生轉(zhuǎn)向并高 于此時段最小值一個波動門檻值時，則此段時間序列為一個下降序列。
[0048] (6)判斷時間序列數(shù)據(jù)是否辨識完：當(dāng)時間序列到達最后一個數(shù)據(jù)，查看分析數(shù) 據(jù)是否達到時間序列數(shù)據(jù)最大量。如果沒有，則轉(zhuǎn)向時間數(shù)據(jù)第一個數(shù)據(jù)開始分析，直到曲 線的最小值處。
[0049] (7)對各個趨勢時段進行判別，將趨勢時段小于時段最小值（默認為30分鐘）的 時段作為無效時段，與附相鄰時段合并；由于電力系統(tǒng)設(shè)備的控制需要考慮執(zhí)行過程中有 一段變化時間和執(zhí)行過程的平穩(wěn)性要求，時段最小值由電網(wǎng)控制的元件類型或控制系統(tǒng)特 點決定。
[0050] (8)對負荷趨勢進行辨識完成，將負荷時間序列數(shù)據(jù)，分割為不同趨勢的數(shù)據(jù)段， 形成電力系統(tǒng)優(yōu)化控制采樣周期內(nèi)可用的趨勢時段。
[0051] 實施例
[0052] 圖1和圖2示出了某實際地區(qū)電網(wǎng)日負荷預(yù)測數(shù)據(jù)。對圖1的說明如下表1所 示：
[0053] 表1某實際地區(qū)電網(wǎng)日負荷預(yù)測數(shù)據(jù)一
[0054]

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)預(yù)測類數(shù)據(jù)的趨勢辨識方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟： (1) 讀取預(yù)測類數(shù)據(jù)； (2) 對預(yù)測類數(shù)據(jù)進行離散化處理，形成時間間隔均等的時間序列數(shù)據(jù)； (3) 確定時間序列數(shù)據(jù)的時間序列采樣周期、時間序列數(shù)據(jù)的最小值及其時間點、時間 序列數(shù)據(jù)的最大值及其時間點、以及時間序列數(shù)據(jù)的波動幅度； (4) 確定時段波動門檻； (5) 以時段波動門檻為基礎(chǔ)，將時間序列數(shù)據(jù)分割為各個趨勢時段； (6) 判斷時間序列數(shù)據(jù)是否辨識完； (7) 對各個趨勢時段進行判別，將趨勢時段小于時段最小值的時段作為無效時段，與附 相鄰時段合并； (8) 形成電力系統(tǒng)優(yōu)化控制采樣周期內(nèi)可用的趨勢時段。
2. 如權(quán)利要求1所述的趨勢辨識方法，其特征在于，所述步驟（3)中，通過對時間序列 數(shù)據(jù)進行掃描，獲得時間序列數(shù)據(jù)中的時間序列采樣周期、時間序列數(shù)據(jù)的最小值及其時 間點、時間序列數(shù)據(jù)的最大值及其時間點、以及時間序列數(shù)據(jù)的波動幅度基本特征信息。
3. 如權(quán)利要求1所述的趨勢辨識方法，其特征在于，所述步驟（4)中，通過波動門檻，確 定趨勢是否轉(zhuǎn)向的標識；所述波動門檻由電網(wǎng)控制的元件類型或控制系統(tǒng)特點決定。
4. 如權(quán)利要求1所述的趨勢辨識方法，其特征在于，所述步驟（5)中，趨勢時段包括上 升序列和下降序列； 從曲線波動最小值時間并以上升趨勢為初始默認趨勢開始分析時間數(shù)據(jù)，當(dāng)波動趨勢 發(fā)生轉(zhuǎn)向并低于此時段最大值的一個波動門檻值時的時間序列為一個上升序列； 從曲線波動最大值時間并以下降趨勢為當(dāng)前趨勢分析數(shù)據(jù)，當(dāng)波動趨勢發(fā)生轉(zhuǎn)向并高 于此時段最小值的一個波動門檻值時的時間序列為一個下降序列。
5. 如權(quán)利要求1所述的趨勢辨識方法，其特征在于，所述步驟（6)中，當(dāng)時間序列到達 最后一個數(shù)據(jù)，查看分析數(shù)據(jù)是否達到時間序列數(shù)據(jù)最大量，如果沒有，則轉(zhuǎn)向時間序列數(shù) 據(jù)的第一個數(shù)據(jù)開始分析，直到曲線的最小值處。
6. 如權(quán)利要求1所述的趨勢辨識方法，其特征在于，所述步驟（7)中，所述時段最小值 默認為30分鐘，由電網(wǎng)控制的元件類型或控制系統(tǒng)特點決定。
【文檔編號】G06Q10/04GK104268660SQ201410539260
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】韓巍, 蒲天驕, 于汀, 王偉, 范征, 王子安, 常喜強 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)新疆電力公司