本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)事故后負(fù)荷損失分析的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種考慮負(fù)荷電壓特性的地區(qū)電網(wǎng)事故負(fù)荷損失預(yù)估方法。
背景技術(shù)：
：電能是當(dāng)今生活中經(jīng)濟(jì)實(shí)用、清潔方便的能源。隨著科技的日異月新和社會(huì)的快速發(fā)展，全世界所需的用電量不斷上漲，尤其是制造與生產(chǎn)過程中的電氣化程度越來越高，各種新興制造方法、新興科技及對電源的特性的變化十分靈敏的高端裝置大量投入到制造中，用戶對電能質(zhì)量的渴望達(dá)到了新的高度。與此同時(shí)，許多新投入的半導(dǎo)體裝置和電力電子裝置又給電力系統(tǒng)帶來了許多電能質(zhì)量的危害。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，發(fā)電與輸、配電體制的分離，電力行業(yè)市場化的局面將要逐步形成，電能將作為一種特殊的商品將按質(zhì)與量論價(jià)。因此，解決供配電系統(tǒng)中存在電能質(zhì)量的問題、最大可能地滿足消費(fèi)者對電量與電力品質(zhì)的需求，已成為當(dāng)前十分重要的一步。上世紀(jì)八十年代以后，伴隨高科技靈敏電力電子裝置的大范圍被采用以及新興用電設(shè)施的高速更新?lián)Q代，動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量等問題愈發(fā)受到重視，其中最顯著、后果比較嚴(yán)重的其中一個(gè)問題就是電壓暫降，目前亟待提出一種可以有效預(yù)測在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)各個(gè)受影響節(jié)點(diǎn)切除負(fù)荷的容量的方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種考慮負(fù)荷電壓特性的地區(qū)電網(wǎng)事故負(fù)荷損失預(yù)估方法，通過負(fù)荷分類、數(shù)據(jù)篩選、回歸建模等一系列步驟來建立負(fù)荷損失預(yù)測模型，該模型對于保障供電穩(wěn)定、保護(hù)用戶裝置、降低故障給用戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失、配置繼電保護(hù)、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性可以提供至關(guān)重要的參照依據(jù)。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種考慮負(fù)荷電壓特性的地區(qū)電網(wǎng)事故負(fù)荷損失預(yù)估方法，所述方法包含以下步驟：S1、根據(jù)用戶的用電性質(zhì)以及用電裝置類型對地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷分類；S2、對地區(qū)用電用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到攜帶單一負(fù)荷類型的線路；S3、對攜帶各種單一負(fù)荷類型的線路進(jìn)行分析，得到電壓降落程度及故障持續(xù)時(shí)間與負(fù)荷損失程度的定性關(guān)系；S4、以電壓降落程度ΔU和故障持續(xù)時(shí)間ΔT為變量，對各種擬合模型進(jìn)行分析，選取其中R平方值最大的模型作為非線性擬合模型，最終得到以負(fù)荷損失ΔP為因變量，以電壓降落程度ΔU和故障持續(xù)時(shí)間ΔT為自變量的非線性函數(shù)關(guān)系。進(jìn)一步地，所述步驟S1具體包括以下分步驟：S11、針對目標(biāo)估算地區(qū)，根據(jù)已有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)該地區(qū)所包含的行業(yè)種類及各行業(yè)所使用的典型用電裝置；S12、采用查表法，得到各典型用電裝置的對電壓敏感程度，并且將各用電裝置歸入事先設(shè)定的負(fù)荷分類中。進(jìn)一步地，所述負(fù)荷分類包括：1)電力、熱力、燃?xì)饧八a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)；2)數(shù)據(jù)中心；3)醫(yī)院；4)建筑施工業(yè)；5)精密制造業(yè)；6)交通運(yùn)輸業(yè)；7)通信行業(yè)；8)化工產(chǎn)業(yè)；9)農(nóng)業(yè)；10)學(xué)校單位住宅普通用電；11)輕工制造業(yè)；12)金屬冶煉。進(jìn)一步地，所述步驟S2具體為：通過整理用電用戶的數(shù)據(jù)，排除掉包含兩種及以上的負(fù)荷類型的線路，僅保留攜帶單一負(fù)荷類型的線路。進(jìn)一步地，所述步驟S3具體包含以下分步驟：S31、根據(jù)事故發(fā)生時(shí)故障點(diǎn)的電壓跌落情況、事故持續(xù)時(shí)間、過渡阻抗數(shù)據(jù)，帶入潮流計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算出故障發(fā)生時(shí)電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)線路的電壓跌落情況，統(tǒng)計(jì)每條線路在每次事故中的電壓跌落水平ΔU、故障跌落時(shí)間ΔT以及對應(yīng)的負(fù)荷損失ΔP；S32、尋找至少在5次事故中出現(xiàn)電壓暫降的線路，并按故障日期進(jìn)行分類；S33、讀取數(shù)據(jù)，繪制步驟S32中每條線路的ΔU-ΔP以及ΔT-ΔP散點(diǎn)圖和擬合曲線圖，尋找其中的擬合規(guī)律；S34、選取在步驟S33中擬合特征良好的數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析，得到電壓降落程度ΔU和故障持續(xù)時(shí)間ΔT與負(fù)荷損失ΔP的定性關(guān)系。進(jìn)一步地，所述步驟S4具體包含以下分步驟：S41、采用回歸分析工具SPSS，對各種非線性模型下ΔU-ΔP、ΔT-ΔP的關(guān)系進(jìn)行分析，并選取R平方值最大的非線性模型作為目標(biāo)模型；S42、采用步驟S41所獲得的對應(yīng)模型下ΔU和ΔT的參數(shù)作為初始參數(shù)，輸入到非線性回歸分析中，采用序列二次編程法，最終得到以ΔP為因變量，以ΔU與ΔT為自變量非線性函數(shù)關(guān)系，以此預(yù)測故障發(fā)生時(shí)地區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷損失。進(jìn)一步地，所述步驟S4中R平方值定義如下：R平方值為回歸平方和占總平方和的比例，其中回歸平方和的計(jì)算表達(dá)式為：其中表示根據(jù)回歸預(yù)測得到的值；表示樣本的平均數(shù)，定義為：總平方和的計(jì)算表達(dá)式為：本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：本發(fā)明具有簡單易行的優(yōu)點(diǎn)，能夠在供電企業(yè)掌握的故障數(shù)據(jù)有限的條件下較好的擬合出該地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷損失與電壓降落程度以及故障持續(xù)時(shí)間的關(guān)系，從而有效預(yù)測下次事故發(fā)生時(shí)負(fù)荷損失量，并且該方法計(jì)算的準(zhǔn)確程度隨著供電企業(yè)所掌握的數(shù)據(jù)量的增加而不斷提高，能夠越來越精準(zhǔn)的對電網(wǎng)的事故后負(fù)荷損失實(shí)行預(yù)測。附圖說明圖1是本發(fā)明中公開的考慮負(fù)荷電壓特性的地區(qū)電網(wǎng)事故負(fù)荷損失預(yù)估方法的流程步驟圖；圖2是電壓降落程度ΔU與負(fù)荷損失量ΔP的散點(diǎn)圖；圖3是電壓降落程度ΔU與負(fù)荷損失量ΔP的擬合曲線圖；圖4是故障持續(xù)時(shí)間ΔT與負(fù)荷損失量ΔP的散點(diǎn)圖；圖5是故障持續(xù)時(shí)間ΔT與負(fù)荷損失量ΔP的擬合曲線圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例請參見圖1，圖1是本實(shí)施例中公開的考慮負(fù)荷電壓特性的地區(qū)電網(wǎng)事故負(fù)荷損失預(yù)估方法的流程步驟圖。圖1所示的考慮負(fù)荷電壓特性的地區(qū)電網(wǎng)事故負(fù)荷損失預(yù)估方法，具體包括如下步驟：S1、根據(jù)用戶的用電性質(zhì)以及用電裝置類型對地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷分類；S2、對地區(qū)用電用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到攜帶單一負(fù)荷類型的線路；S3、對攜帶各種單一負(fù)荷類型的線路進(jìn)行分析，得到電壓降落程度及故障持續(xù)時(shí)間與負(fù)荷損失程度的定性關(guān)系；S4、以電壓降落程度ΔU和故障持續(xù)時(shí)間ΔT為變量，對各種擬合模型進(jìn)行分析，選取其中R平方值最大的模型作為非線性擬合模型，最終得到以負(fù)荷損失ΔP為因變量，以電壓降落程度ΔU和故障持續(xù)時(shí)間ΔT為自變量的非線性函數(shù)關(guān)系。其中，所述步驟S4中R平方值定義如下：R平方值為回歸平方和占總平方和的比例，其中回歸平方和的計(jì)算表達(dá)式為：其中表示根據(jù)回歸預(yù)測得到的值；表示樣本的平均數(shù)，定義為：總平方和的計(jì)算表達(dá)式為：具體應(yīng)用中，步驟S1、根據(jù)用戶的用電性質(zhì)以及用電裝置類型對地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷分類，包含以下步驟：S11、針對目標(biāo)地區(qū)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)該地區(qū)所包含的行業(yè)種類及各行業(yè)所使用的典型用電裝置；S12、采用查表法，得到各典型用電裝置的對電壓敏感程度，并且將各用電裝置歸入本發(fā)明所總結(jié)的12種負(fù)荷分類中。負(fù)荷分類如下表所示：表1.負(fù)荷分類編號(hào)行業(yè)1電力、熱力、燃?xì)饧八a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)2數(shù)據(jù)中心3醫(yī)院4建筑施工業(yè)5精密制造業(yè)6交通運(yùn)輸業(yè)7通信行業(yè)8化工產(chǎn)業(yè)9農(nóng)業(yè)10學(xué)校單位住宅普通用電11輕工制造業(yè)12金屬冶煉具體應(yīng)用中，所述步驟S2具體為：對地區(qū)用電用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，排除掉包含兩種及以上的負(fù)荷類型的線路，僅保留攜帶單一負(fù)荷類型的線路。整理得到的對應(yīng)某地區(qū)的負(fù)荷分類以及相關(guān)線路數(shù)目如下表2所示：表2.各類負(fù)荷線路數(shù)具體應(yīng)用中，所述步驟S3、對攜帶各種單一負(fù)荷類型的線路進(jìn)行分析，得到電壓降落程度及故障持續(xù)時(shí)間與負(fù)荷損失程度的定性關(guān)系。根據(jù)步驟S2統(tǒng)計(jì)得到的結(jié)果，可以看到學(xué)校單位住宅普通用電型負(fù)荷所包含的線路數(shù)目最多，為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，本發(fā)明進(jìn)一步對包含該類型負(fù)荷的線路進(jìn)行分析。包含以下步驟：S31、根據(jù)事故發(fā)生時(shí)故障點(diǎn)的電壓跌落情況、事故持續(xù)時(shí)間、過渡阻抗等數(shù)據(jù)，帶入潮流計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算出故障發(fā)生時(shí)電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)線路的電壓跌落情況。統(tǒng)計(jì)每條線路在每次故障中的電壓跌落水平ΔU、故障跌落時(shí)間ΔT以及對應(yīng)的負(fù)荷損失ΔP；S32、尋找至少在5次事故中出現(xiàn)電壓暫降的線路，并按故障日期進(jìn)行分類；S33、通過MATLAB讀取數(shù)據(jù)，繪制步驟S32中每條線路的ΔU-ΔP以及ΔT-ΔP散點(diǎn)圖和擬合曲線，尋找其中的擬合規(guī)律；通過數(shù)據(jù)處理，得到ΔU-ΔP的散點(diǎn)圖和擬合曲線如圖2、圖3所示；而ΔT-ΔP的散點(diǎn)圖和擬合曲線如圖4、圖5所示。S34、選取在步驟S33中擬合特征良好的數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析，得到電壓降落程度ΔU和故障持續(xù)時(shí)間ΔT與負(fù)荷損失ΔP的定性關(guān)系。表3.ΔU回歸分析由上表可以看出，ΔU的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)為0.563。根據(jù)回歸分析理論，標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)越大，該自變量的影響越大，可以得出結(jié)論，ΔU和ΔP呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。同理，可以得到ΔT和ΔP的關(guān)系如下表所示：表4ΔT回歸分析根據(jù)表4可以看出，ΔT與ΔP亦呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。具體應(yīng)用中，步驟S4、擬合得到負(fù)荷損失ΔP與電壓降落程度ΔU和故障持續(xù)時(shí)間ΔT的非線性關(guān)系，包含以下步驟：S41、采用回歸分析工具SPSS，對各種非線性模型下ΔU和ΔT與ΔP的關(guān)系進(jìn)行分析，并選取R平方值最大的非線性模型作為目標(biāo)模型；分別對對數(shù)模型、二次曲線模型、次方模型、指數(shù)模型進(jìn)行模型總計(jì)及參數(shù)評(píng)估，得到結(jié)果如下表所示：表5.變量ΔU的模型總計(jì)表6.變量ΔT的模型總計(jì)由上表可以看出，二次曲線的R平方值最大，故應(yīng)采用二次曲線模型進(jìn)行擬合。S42、采用S41所獲得的對應(yīng)模型下ΔU和ΔT的參數(shù)作為初始參數(shù)，輸入到非線性回歸分析中，采用序列二次編程法，最終得到ΔP和ΔU與ΔT的非線性函數(shù)關(guān)系，以此預(yù)測故障發(fā)生時(shí)地區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷損失在序列編程法中，設(shè)置步長為2，迭代次數(shù)設(shè)置為200，迭代歷程如下所示：表7.迭代結(jié)果注：在“迭代次數(shù)”列中，主要迭代次數(shù)在小數(shù)點(diǎn)左側(cè)，次要迭代次數(shù)在小數(shù)點(diǎn)右側(cè).迭代15次后停止，得到最適合的解決方案，根據(jù)表中結(jié)果可以得到非線性回歸的表達(dá)式，如下所示：ΔP＝0.233ΔU-0.428ΔU2-4.272ΔT+46.41ΔT2+0.11由此就得到了第10類負(fù)荷類型的線路中事故后負(fù)荷損失ΔP和ΔU與ΔT的關(guān)系，其余類型的負(fù)荷根據(jù)步驟S3-S5同樣可以得到類似的關(guān)系。最終，全部12種負(fù)荷類型的關(guān)系加起來就可以得到總的表達(dá)式。綜上所述，本發(fā)明提供一種考慮負(fù)荷電壓特性的地區(qū)電網(wǎng)事故負(fù)荷損失預(yù)估方法，通過負(fù)荷分類、數(shù)據(jù)篩選、回歸建模等一系列步驟來建立負(fù)荷損失預(yù)測模型，該模型對于保障供電穩(wěn)定、保護(hù)用戶裝置、降低故障給用戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失、配置繼電保護(hù)、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性可以提供至關(guān)重要的參照依據(jù)。本發(fā)明方法具有簡單易行的優(yōu)點(diǎn)，能夠在供電企業(yè)掌握的故障數(shù)據(jù)有限的條件下較好的擬合出該地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷損失與電壓降落程度以及故障持續(xù)時(shí)間的關(guān)系，從而有效預(yù)測下次事故發(fā)生時(shí)負(fù)荷損失量，并且該方法計(jì)算的準(zhǔn)確程度隨著供電企業(yè)所掌握的數(shù)據(jù)量的增加而不斷提高，能夠越來越精準(zhǔn)的對電網(wǎng)的事故后負(fù)荷損失實(shí)行預(yù)測。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3