前言

隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展，電力用戶負荷模式識別系統(tǒng)的研究和設(shè)計也成為了重點工作，所以，進一步研究電力用戶負荷模式識別系統(tǒng)的關(guān)鍵點也是極為重要的。

1、電力用戶負荷特性概述

1.1負荷特性

電力負荷從電力系統(tǒng)的電源吸取的有功功率和無功功率隨負荷端點的電壓及系統(tǒng)頻率變化而改變的規(guī)律。

電力負荷是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它作為電能的消耗者對電力系統(tǒng)的分析、設(shè)計與控制有著重要影響幾十年來，人們提出了大量的負荷模型，包括靜態(tài)負荷模型、機理動態(tài)負荷模型、非機理動態(tài)負荷模型。同時，也不斷積累了不少實測參數(shù)。建立一個負荷特性數(shù)據(jù)庫，能夠很方便地對歷史數(shù)據(jù)進行各種查詢以及調(diào)用，便于從一個整體、長期的范圍來對負荷特性進行比較、分析、綜合和應(yīng)用。

1.2特性分類

負荷功率隨負荷點端電壓變動而變化的規(guī)律，稱為負荷的電壓特性;負荷功率隨電力系統(tǒng)頻率改變而變化的規(guī)律，稱為負荷的頻率特性;負荷功率隨時間變化的規(guī)律，稱負荷的時間特性。但一般習(xí)慣上把負荷的時間特性稱為負荷曲線(有日負荷曲線、年負荷曲線等)而把負荷的電壓特性和負荷的頻率特性統(tǒng)稱為負荷特性。

1.3模擬方法

在電力系統(tǒng)的分析計算中，模擬負荷特性的方法一般有以下4種。

①用恒定阻抗(或恒定功率、恒定電流)模擬負荷。這是最粗略的模擬方法，因而只適合某些近似計算。但因為這種方法比較簡單，所以應(yīng)用較為廣泛。

②用負荷的靜態(tài)特性模擬負荷。這種方法比用恒定阻抗(或恒定功率、恒定電流)模擬負荷要精確一些。它實質(zhì)上是恒定阻抗、恒定電流、恒定功率3種簡單形態(tài)按一定比例的組合。一般在動態(tài)穩(wěn)定和潮流計算中可以采用這種模擬方法。

③考慮感應(yīng)電動機機械暫態(tài)過程的典型綜合負荷動態(tài)特性的負荷模型。因為感應(yīng)電動機(見異步電動機)是電力系統(tǒng)負荷的主要成分，因此在暫態(tài)穩(wěn)定計算中，往往采用這種負荷模型考慮感應(yīng)電動機在暫態(tài)過程中其滑差變化對穩(wěn)態(tài)等值電路阻抗值的影響。

④考慮感應(yīng)電動機機電暫態(tài)過程的典型綜合負荷動態(tài)特性的負荷模型。這是比較精確的負荷模型。它既考慮感應(yīng)電動機的機械暫態(tài)過程，又考慮電動機的電磁暫態(tài)過程。

2、負荷預(yù)測的基本原理

①可知性原理。即預(yù)測對象的發(fā)展趨勢和狀況可以被人們知道，客觀世界是可以被認知的，不但可以知道其過去和現(xiàn)在，而且可以通過總結(jié)它的過去和現(xiàn)在來推測未來。②可能性原理。由于事物的發(fā)展是多種因素導(dǎo)致的，所以事物發(fā)展會有多種可能。對某一指標(biāo)進行預(yù)測，往往需要按照發(fā)展變化的規(guī)律，進行多方案預(yù)測。③連續(xù)性原理。強調(diào)事物總是從過去發(fā)展到現(xiàn)在，有現(xiàn)在發(fā)展到未來，而在這個發(fā)展過程中某些原有的特征或趨勢將會延續(xù)下去。④相似性原理。預(yù)測對象現(xiàn)在的發(fā)展過程和狀況可能和其它事物過去的某一階段類似，這時人們可以根據(jù)后一事物的已知狀況，來對預(yù)測對象未來發(fā)展進行預(yù)測。⑤反饋性原理。反饋就是把輸出返回到輸入端，在調(diào)節(jié)輸出結(jié)果。運用反饋性原理是為了提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。當(dāng)預(yù)測結(jié)果就與實踐中實際值存在偏差時，首先分析偏差產(chǎn)生的原因，然后根據(jù)查明的原因適當(dāng)改變輸入數(shù)據(jù)，是預(yù)測結(jié)果更好。⑥系統(tǒng)性原理。此原理認為預(yù)測對象是一個完整的系統(tǒng)，其本身有內(nèi)在的系統(tǒng)，而它與外界聯(lián)系有形成了外在系統(tǒng)。系統(tǒng)性原理強調(diào)系統(tǒng)整體最佳，系統(tǒng)整體最佳才稱得上高水平的預(yù)測。

負荷預(yù)測可按周期、社會用電情況，負荷特性、地理位置等多種方式進行分類。其中按周期分類是最普遍的一種預(yù)測方式，預(yù)測的周期可以分為:長期預(yù)測。時間一般為一年以上，甚至幾十年，預(yù)測的基木單位是年，主要用于為電源電網(wǎng)規(guī)劃提供決策依據(jù)。中期預(yù)測。一月以上，預(yù)測的基本時間單位是月，主要為檢修，水庫調(diào)度、期貨交易，燃料計劃提供決策依據(jù)。節(jié)假日預(yù)測。一般情況下需要提前1-15天預(yù)測節(jié)假日期間的用電負荷負荷，需要根據(jù)節(jié)假日的特點以及國家相關(guān)政策進行。短期預(yù)測。預(yù)測時間為1天-1周，預(yù)測的基本時間單位是小時或半小時，主要為現(xiàn)貨交易(預(yù)調(diào)度計劃)提供決策依據(jù)。超短期預(yù)測。預(yù)測時間5分鐘-60分鐘，預(yù)測的基本時間單位是5分鐘，主要為實時調(diào)度、實時電價預(yù)測提供決策依據(jù)。

負荷預(yù)測對于電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，安全經(jīng)濟調(diào)度，起到極為重要的作用。高質(zhì)量的對于有利于合理安排發(fā)電計劃，機組檢修，減少熱備用，從而提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟型，節(jié)約能源。要得到高質(zhì)量的負荷預(yù)測結(jié)果需要按照正確的步驟，并根據(jù)預(yù)測負荷的特點采用合理的方法進行

3、電力用戶負荷模式識別系統(tǒng)設(shè)計

針對負蘅模式提取工作的步驟和流程，從以下四個方磁對電力黑戶負荷模式識別系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)進行分析。

3.1在負荷數(shù)據(jù)方面，系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)訪問的功能。系統(tǒng)可以獲取數(shù)據(jù)(讀入數(shù)據(jù))可以保存已訓(xùn)練好的樣本歷史負荷模式數(shù)據(jù)和規(guī)則，還可以存儲以沒有的新的負旖模式信息;使用人員通過該系統(tǒng)還可以查詢需要了解的用戶(或行業(yè))的負荷模式信息。

3.2在數(shù)據(jù)預(yù)處理方面，由于通過自動抄表系統(tǒng)獲取的用戶負荷數(shù)據(jù)，在傳輸過程中難免會受網(wǎng)絡(luò)等問題的影#囊，使數(shù)據(jù)有遺失值秘異常點。因此，系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)清理功能，對失真數(shù)據(jù)進行辨別從而使提取的典型曲線更具代表性，更有說服力，使得挖掘信息更可信。由于用戶的原始負荷行業(yè)性質(zhì)的不同，用電量數(shù)據(jù)值的大小可能相差懸殊，在聚類過程中負荷值較小的數(shù)據(jù)可能會受到數(shù)據(jù)較大值的影響甚至?xí)讳螞]，從而使本身應(yīng)有的作用得不到體現(xiàn)。為了保證各用戶的負荷數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中有相同的地位，就勢必要對用戶的負荷數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，因此系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的功能。

3.3從典型負荷模式的提取與存儲方蔥分析，系統(tǒng)利耀聚類算法提取電力用戶的負荷模式，得到用戶(或行業(yè))的典型負荷代表曲線，為了使用戶充分了解負荷模式信息，系統(tǒng)可以讓用戶自行選擇聚類算法，設(shè)置聚類參數(shù)，通過比較各種方法所獲取的負荷模式，來選擇最典型、最具代表性的負荷模式，并且可以將提敬的負荷模式按照一定的順序保存起來，便于使用時隨時調(diào)用。

3.4從可視化方面分析，為了便于使用者對聚類結(jié)果一目了然，需要將負荷曲線的聚類結(jié)果顯示給使用人員，因此系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可視化功能。綜合以上罌個方蘧的分橇，將電力用戶負荷模式識別系統(tǒng)分為四個功能模塊，即負荷數(shù)據(jù)獲取模塊、負荷數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、負荷模式提取模塊、負荷模式存儲與識別模塊。

4、結(jié)束語

綜上所述，只有明確了電力用戶負荷模式識別系統(tǒng)的要求和設(shè)計的方法，才能夠提高設(shè)計的質(zhì)量。本文總結(jié)電力用戶負荷模式識別系統(tǒng)的設(shè)計，明確了設(shè)計的要點，可供今后參考。

參考文獻:

[1]西奧多里蒂斯等著;李晶皎等譯.模式識別[M].四版.北京:電子工業(yè)出版社，2016，2

[2]劉耀年，等.基于模糊識別與模糊聚類理論的短期負荷預(yù)測[J].電工技術(shù)學(xué)報，2016，17(5)

[3]許甜田.大用戶負荷預(yù)測方法研究及其應(yīng)用[D].湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2016

[4]劉麗輕.電力用戶負荷模式識別系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].華北電力

大學(xué)碩士學(xué)位論文，2016.5

[5]肖國社，王春，張富偉.電力負荷預(yù)測[M].北京:中電力出版設(shè)，2016.13