配电设计中的负荷预测分析及其计算方法

卢国安（广东天能电力设计有限公司，广东　佛山　528100）



配电设计中的负荷预测分析及其计算方法

卢国安（广东天能电力设计有限公司，广东佛山528100）

在电力系统当中，为了提高配电系统的稳定性、可操作性，对其进行智能化管理，提高其运转效率，对于电力企业的发展具有重要的影响。针对我国配电系统存在的设备利用效率低，供电可靠性能差，线损严重等情况，对配电运行系统进行复核预测，将有效地提高配电网运行安全，改善供电质量，降低系统线损，从而提高电力企业经济收益。本文将对配电设计中的负荷预测进行阐述，就配电网运行灵活多变的特点以及复杂的拓扑结构，提出不同的负荷预测方法，以实现配电网不同层面重构的可能性。

配电设计；负荷预测；计算方法

电力系统的规划设计和运行是建立在负荷预测的基础上的，通过对电力负荷变化规律进行分析，掌握系统的运行的情况，从而为系统的良好运转提供理论依据。在电力系统运行的过程中，系统自身的特点以及周围环境等将对配电的运行状态产生一定的影响，此时，利用负荷预测，就可以将影响电力输出的因素圈定在一个范围内，然后用科学的方法进行排除，从而使电力系统恢复到正常的运行状态。由此可见，配电设计中的负荷预测的重要性。本文对于配电网络设计中的负荷预测及其计算方法进行分析，为配电设计中的负荷预测提供理论支持。

1　配电变压器负荷预测简介

电力事业的发展对于国家经济的发展，社会的安定和谐以及人民生活等将产生重要的作用。配电网直接对接用户，为了保证用户能够接收到高质量、高效率的电能，保证电网的运行安全，进行配电网负荷预测将发挥重要的作用［1］。配电网设计的短期负荷预测主要是以设计规划为基础的，通过对配电网的规划效果以及可行性进行分析，保证配电设计能够在后期的运行过程中发挥稳定的作用。在市场经济的影响下，电力企业所进行的短期负荷预测需要有较高的精度，如此，才能保证在后期投入使用后产生预期的效果，使企业得到可观的经济收益。

因配电系统的组成设备较多，配电元件的连接方式不同，致使配电网络系统构成不同。在面对用户的过程中，因不确定因素的影响，导致用户端或监测设备终端对电能的数据输出记录出现纰漏，而由设备故障或其他原因造成的输电系统事故也常有发生［2］。在此种情况下，对于配电网系统的科学检测就显得尤为重要了。在配电网络系统当中，并不是所有的测量都能得到数据，多数是由人为补充数据完成的，如此，每个终端得到的设备数据都不完整，准确性较低。所以，在配电网负荷预测当中，会有监测数据丢失，预测的影响因素存在较大的变动等现象，因此，选择一种合适的负荷预测方法对于电压输出的稳定性具有重要的作用。

2　配电设计中的负荷预测方法

在电力系统的负荷预测中，常见的预测方法有根据电力行业的特点进行常规预测和按照负荷的功率进行预测的。具体的可操作的负荷预测方法有几下几种：

2.1分产业产值单耗法

单耗法是将单件产品的耗电作为研究对象，通过对单件产品的平均用电量以及产能量进行收集，得出该产品的总耗电量［3］。该种方法需要进行大量的细致调查工作，而且得到的产品单耗能量也存在较大的出入。

2.2电力弹性系数法

电力弹性系数的得出是电量平均增长率与国内生产总值的比较，此种方法可以分析出电力弹性系数与单位国内生产总值电耗之间的关系，通过与国内生产总值速度，电力弹性系数等，得出总电量。此种预测方法仍需要进行大量的调查工作，才能得到准确的系数值。

2.3分区负荷密度法

负荷密度预测法主要针对的是某一范围内的平均耗电量，通过获得已知的耗电量，进而对以后的的某一时间段该地区的用电密度进行预测，然后再乘上该地区面积得到用电量预测值［4］。分区负荷预测法需要收集预测地区过去几年的发展情况以及电力规划目标，根据收集的相关数据对其进行区域划分，然后将不同的区域用负荷密度法进行预测，最后将区域预测结果相加就得到了总的用电量预测值。

2.4时间序列法

时间序列分析法借助的是以往的负荷记录，依照时间顺序，找到电量消耗的变化规律，从而建立时序模型，以推断出以后的负荷数值的一种负荷预测方法。该种负荷预测方法是假定一种负荷变化会持续很长时间，即按照时间序列X1，X2，…Xm进行预测，之后进行平滑处理，计算的平均值如下：

式中：表示为现在点t向前平移m个点，所得平均值即为该点的一次移动平均值。

2.5相似日法

通常，电力系统在进行短期负荷预测时，会因预测的时间相距较近以及天气变化不明显而得到相近的负荷值［5］。正是因为这一规律，所以，很多预测人员会找与预测日比较相近的日期进行预测，然后对预测结果进行合理的修订之后，即可得到某一日期的电力负荷预测值。具体的操作步骤可分为，先选择某种差异评估函数，然后在历史数据当中寻找到与之前相近的预测日期，之后根据待测日的参数进行修正，得出预测结果。

2.6趋势外推法

趋势外推法是较为常用的超短期负荷预测方法，主要是将以往的某一时间段的电量输出情况进行随机的采集，并将这一变化结果用线性或者二次曲线来拟合负荷变化曲线，通过曲线的直观变化来反映负荷的自身变化趋势，之后按照这一变化趋势将曲线拉长［6］。对于将某一点的曲线进行外拉以预测出该点未来的负荷情况，需要考虑天气变化，因此种预测方法受天气变化影响较大，所以，为了缩小预测误差，最好选择天气变化平稳的时间段，然后根据其变化规律进行曲线外延。

3　配电设计中的电网负荷预测方法的分析

我国对于电网的负荷预测方法已经取得了一定的进展，可归纳为参数模型的方法以及非参数模型的方法两类。参数模型的预测方法是通过分析负荷和影响负荷之间的定性关系，建立负荷数学模型或统计模型。对以往数据的分析通过估计得到模型参数，然后分析模型参数误差，进而得到预测模型。但该种预测方法在中长期电力负荷预测当中不实用，原因是中长期电力负荷呈现不规律变化，受外界因素影响较易发生变化，所以，在分析电量输入与输出的非线性关系时，存在着一定的困难。此时，利用历史参数作为预测对象，将导致预测结果出现较大偏差。另外，模型的建立依赖于设备所处的环境，但因电力大系统需要的负荷设备较多，运行的环境也容易受到干扰，所以，很难进行电能数据间的转化，构建相应的数据模型。即使排除一切不利因素建立起数学模型，也会因计算的复杂而出现错误。所以，电力相关研究人员对于配电网规划中的负荷预测借助了计算机系统，利用其高速、精准的计算特点，得到准确的预测结果，使数学模型的建立不再受非固定参数的影响。

4　结束语

现阶段，我国配电网在实际发展的过程中存在着一些问题，这些问题可以通过负荷预测的方法进行解决。对于负荷预测方法的选择，需要预测人员根据实际工作情况以及人员配备情况，历史数据记录情况等，有选择性的选择一种可行的预测方法，从而保证预测结果的准确性，为改善输电质量，降低能源消耗，减少线损等创造有利条件。通过实践得出，上述的一些方法，在负荷影响因素较为单一的情况下进行预测，可以得到较为精准的预测值，所以，在选择预测方法时，要本着简单易行，可实现的原则，从而是负荷预测能够发挥真正的作用，为使我国电力事业平稳、健康的发展开辟新途径。

［1］钟 清，孙 闻，余南华，等.主动配电网规划中的负荷预测与发电预测［J］.中国电机工程学报，2014，15（19）：3050～3056.

［2］陈海胜.农村电网配电设计探讨［J］.科技与企业，2012，2（15）：155.

［3］黄天生.住宅区供配电设计分析［J］.房地产导刊，2014，13（23）：86.

［4］朱凤娟，王主丁，陆 俭，等.考虑小区发展不均衡的空间负荷预测分类分区法［J］.电力系统自动化，2012，36（12）：41～48.

［5］苏 娜.关于住宅电气安全设计的探讨［J］.建筑与预算，2013，19（9）：23～24.

［6］李文建，张唤桥.现代城市中配电网规划与设计研究［J］.中国科技纵横，2015，28（12）：157～158.

卢国安（1975-），男，中级工程师，本科，主要从事电力工程设计工作。

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2095-2066（2016）14-0015-02

2016-5-1