电力系统研究分析范文

导语：如何才能写好一篇电力系统研究分析，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】CPPS；同步PMU；开放式通信；分布式控制

【Abstract】The construction of future smart grid became achievable due to the rapid development of embedded system， computing technology and communications technology. Modeling of Cyber-Physical Power System which based on CPS technology gave a new way to build the future smart grid. The platform of CPPS was studied and analyzed in a preliminary step. Synchronous PMU， open communication network， distributed control which was applied to CPPS was introduced.

【Key words】CPPS； Synchronous PMU； Open communication network； Distributed control

0 引言

受能源危机、环保压力的推动，以及用户对电能质量（QoS）要求的不断提高，当代电力系统不再符合社会的发展需求，智能电网（Smart Grid）成为未来电力系统的发展方向。智能电网的发展原因主要有以下几个方面：

1）分布式电源（Distributed Generation，DG）大量接入电网导致的系统稳定性问题。由于DG的大量接入使电网变成一个故障电流和运行功率双向流动的有源网络，增加了系统的复杂度和脆弱度，因此亟需发展智能电网以解决DG大量接入电网导致的系统稳定性问题。

2）电力用户对电能质量（QoS）要求的不断提高。现代社会短时间的停电也会给高科技产业带来巨额的经济损失，近年来发生的大停电事故更是给社会带来了难以估量的经济损失。因此，亟需建立坚强自愈的智能电网以提供优质的电力服务。

论文主体结构如下：第1部分介绍了近年来信息物理系统（Cyber Physical System ，CPS）技术的发展以及CPS与智能电网的相互关系；第2部分介绍了电力信息物理融合系统（Cyber-Physical Power System，CPPS）的硬件平台模型；第3部分介绍了同步相量测量装置（Phasor Measurement Units，PMU）技术；第4部分对CPPS中的开放式通信网络进行了初步分析；第5部分对CPPS的分布式控制技术进行了简单介绍；最后第6部分做出全文总结。

1 CPS与智能电网的相互关系

CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术以及网络通信技术等的高速发展，其最终目标是实现对物理世界随时随地的控制。CPS通过嵌入数量巨大、种类繁多的无线传感器而实现对物理世界的环境感知，通过高性能、开放式的通信网络实现系统内部安全、及时、可靠地通信，通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调、远程精确控制的目标[1]。

CPS技术已经在仓储物流、自主导航汽车、无人飞机、智能交通管理、智能楼宇以及智能电网等领域得以初步研究应用[2]。

将CPS技术引入到智能电网中，可以得到电力信息物理融合系统（Cyber-Physical Power System，CPPS）的概念。为了分析CPPS与智能电网的相互关系，首先简单回顾一下智能电网的概念。目前关于智能电网的概念较多，并且未达成一致结论。IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske认为智能电网有3个层面的含义：首先利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节的关键设备的运行状况进行实时监控；然后把获得的数据通过网络系统进行传输、收集、整合；最后通过对实时数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。

从上文关于CPS和智能电网的介绍中可以看出，CPS与智能电网在概念上有相通之处，它们均强调利用前沿通信技术和高端控制技术增强对系统的环境感知和控制能力。因此，在CPS基础上建立的CPPS为促进电力一次系统与电力信息系统的深度融合，最终实现构建完整的智能电网提供了新的思路和实现途径。

2 CPPS的硬件平台架构

基于分布式能源广泛接入电网所引起的系统稳定性问题以及建立坚强自愈智能电网的总体目标，建立安全、稳定、可靠的智能电网成为未来电力系统研究的重要方向，同时也是CPPS研究的主要内容。

传统的电力系统监测手段主要有基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和侧重于电磁暂态过程监测的各种故障录波仪，保护控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保护控制装置安装处的就地控制方式[5]。就地控制方式易于实现，并且响应速度快，但是由于利用的信息有限，控制性能不够完善，不能预测和解决系统未知故障，对于电力系统多重反应故障更不能准确动作。集中控制方式利用系统全局信息，能够优化系统控制性能，但是计算数据庞大、通信环节多，系统响应速度慢，并且现有SCADA系统主要对电力系统进行稳态分析，不能对电力系统的动态运行进行有效地控制。

针对目前电力系统监测、控制手段的不足，要建立坚强自愈的未来智能电网，必须建立相应的广域保护的实时动态监控系统，CPPS的硬件平台就是在此基础上建立起来的。

CPPS的硬件平台6层体系架构如图1所示，主要包括：物理层（电力一次设备）、传感驱动层（同步PMU）、分布式控制层（智能终端单元STU、智能电子装置IED等）、过程控制层（控制子站PLC）、高级优化控制层（SCADA主站控制中心）和信息层（开放式通信网络）。

其中，底层的物理层是指电力系统的一次设备，如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于对电力系统的动态运行参数进行实时监控，测量参数包括电流、电压、相角等，在CPPS中广泛使用的测量装置是同步PMU。分布式控制层主要包括各STU/IED，为广域保护的分布式就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽发电厂和变电站的控制子站，是CPPS的重要组成部分，通过收集多个测量节点的数据信息，建立系统层面的控制回路，并做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心控制主站，主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。顶层的信息层即智能电网的开放式通信网络，注意信息层并不是单独的一层，而是重叠搭接CPPS的各个分层，为CPPS内部各组件提供安全、及时、可靠的通信。

上文给出了CPPS的硬件平台模型，但要在电力系统中具体实现CPPS，涉及诸多方面的技术难题，下面对CPPS中的同步PMU、开放式通信网络以及分布式控制等分别加以简单介绍。

3 同步PMU测量技术

同步PMU是构建CPPS的基础，它为CPPS中广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要对电力系统内部的同步相量进行测量和输出，装设点包括大型发电厂、联络线落点、重要负荷连接点以及HVDC、SVC等控制系统，测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量以及发电机端的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等控制信号[6]。利用测得的数据可以进行系统的稳定裕度分析，为电力系统的动态控制提供依据。

同步PMU的硬件结构框图如图2所示。

其中，GPS接收模块将精度在±1微秒之内的秒脉冲对时脉冲与标准时间信号送入A/D转换器和CPU单元，作为数据采集和向量计算的标准时间源。由电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波整形和A/D转换后，送到CPU单元进行离散傅里叶计算，求出同步相量后再进行输出。注意，发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流以外，还需接入键相脉冲信号用以测量发电机功角[7]。

4 CPPS的开放式通信网络

建立CPPS的开放式通信网络，应该在保证安全、及时、可靠的通信的基础上，使系统具有高度的开放性，支持自动化设备与应用软件的即插即用，支持分布式控制与集中控制的结合。对于建立的开放式通信网络，需要进行通信实时性分析、网络安全性和可靠性分析。

4.1 IEC 61850标准的应用

IEC 61850标准作为新一代的网络通信标准而运用于智能变电站中，支持设备的即插即用和互操作，使智能变电站具有高度的开放性。IEC 61850标准是智能变电站的网络通信标准，同时正在进一步发展成为智能电网的通信标准[8]，因此，使用IEC 61850作为CPPS通信网路的通信标准是最佳选择。

IEC 61850的核心技术[9]包括面向对象建模技术、XML（可扩展标记语言）技术、软件复用技术、嵌入式操作系统技术以及高速以太网技术等。

4.2 通信网络配置与分析

对于CPPS开放式通信网络的网络配置，可参考智能变电站的三层二网式网络结构配置，构建CPPS的3层式通信网络，如图3所示。

其中，底层为位于发电厂、变电站和重要负荷处的大量PMU、STU/IED，分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站（过程控制单元PLC），每个控制子站与多个PMU、STU/IED相连，以完成该分区系统层面的保护控制，并根据需要将数据上传到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上传数据，处理以后将控制信息下发到各控制子站，以实现CPPS的广域保护控制功能。注意，各层设备均嵌入GPS实现精确对时，保证全系统的同步数据采样。

5 CPPS的分布式控制机理

要建立坚强自愈的智能电网，必须利用新型控制机理建立可靠的电力控制系统。根据电力故障扩大的路径和范围以及故障的时间演变过程，文献[10-11]中提出建立时空协调的大停电防御框架，建立了电力系统的3道防线，为实现智能电网的广域动态保护控制奠定了良好的基础。

电力系统的分布式控制（Distributed Control，DC）是相对于传统的SCADA主站集中控制方式而言的，指的是多机系统，即用多台计算机（指嵌入式系统，包括PLC控制子站和STU/IED等）分别控制不同的设备和对象（如发电机、负荷、保护装置等），各自构成独立的子系统，各子系统之间通过通信网络互联，通过对任务的相互协调和分配而完成系统的整体控制目标[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制，集中管理”。在电力系统的3道防线的基础上，结合分布式控制技术，建立CPPS的3层控制架构，如图4所示。

其中，分布式控制层主要是在故障发生的起始阶段（缓慢开断阶段）采取的控制措施，其控制目标应该是保证系统在不严重故障下的稳定性，防止故障的蔓延。过程控制层是在系统已经发生严重故障时（级联崩溃开始阶段）所采取的广域紧急控制措施，需要付出较大的代价。通常针对可能会使系统失稳的特定故障，往往需要投切非故障设备以保证系统的稳定性。广域的紧急控制措施应该在故障被识别出的第一时间立即实施，控制措施实施越晚，控制效果越差。优化控制层是在前两层控制均拒动或欠控制而没有取得控制效果，同时在检测到各种不稳定现象后所采取的控制措施，通常需要进行多轮次的切负荷和振荡解列。在电力恢复阶段，要有自适应的黑启动和自痊愈的控制方案。

6 结语

将CPS方法引入到电力系统中，建立CPPS的模型平台，为建立坚强自愈的智能电网提供新的思路。文中对CPPS中的同步PMU测量技术、开放式通信网络技术、分布式控制技术分别进行了简单介绍。

【参考文献】

[1]Cyber-physical systems executive summary[R].CPS steering group：2008（6）.

[2]Computing foundations and practice for Cyber-physical systems：A preliminary report [R].Edward A Lee：2007（5）.

[3]IBM论坛2009，点亮智慧的地球[EB/OL].http：///cn/forum2009/winsdom.shtml.

[4]姚建国，赖业宁（Yao Jianguo，Lai Yening）.智能电网的本质动因和技术需求（The nature of motivation and technical requirements of smart grid）[J]. 电力系统自动化（Automation of Electric Power Systems），2010，34（2）：1-4（下转28）.

[5]徐丙垠，薛永端，李天友（Xu Binyin，Xue Yongduan，Li Tianyou）. 智能配电网广域测控系统及其保护控制应用技术[J].电力系统自动化（Automation of Electric Power Systems），2012，36（18）：2-9.

[6]M.D.Ilic， L.Xie， U.Kahn and Moura， Modeling of future Cyber-physical Energy Systems for distributed sensing and control[J]. IEEE Transactions on systems， man ， and cybernetics，2010，40（4）：825-838.

[7]王健，张胜，贺春（Wang Jian，Zhang Sheng，He Chun）.国内外PMU装置性能对比（Comparison of PMU devices from domestic and overseas ）[J].继电器（Relay），2007，35（6）：74-76.

[8]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.

[9]IEC61850，Communication networks and systems in substations [S].IEC，2004.

[10]Kunder. Power system stability and control[M].北京：中国电力出版社.

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关键词：大数据分析；电力通信设备检修；自动分析平台

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.164

0 前言

电力通信网络是国家电网公司除电网外的实体网络，是国家电网公司在发展过程中的重要组成部分，是国家电网公司安全生产的保障，也是各类电力调度生态和信息管理业务的主要载体，只有做好电力通信设备检修工作，才能有效地促进电力行业快速发展，保证电力设备的使用安全。

1 大数据下的电力通信概述

1.1 网络拓扑结构分析

随着社会不断的发展，大数据的时代已经到来，大数据被人们称作为一种巨量的资料信息，需要全新的处理模式才能保证数据信息处理过程中具有较强的决策力、观察力和流程优化能力，同时还可以在一定程度上增加数据信息的资产[1]。将大数据融入到电力通信设备检修工作中，可以有效的提高检修工作的质量与效率。现阶段，我国电力通信网络比较常见的网络组成方式主要有SDH网络，该系统在使用过程中主要以星型、链型、环型的形式出现，并以电力通信传送网网络的形式进行操作，如图一所示。使用大数据将其中的数据进行优化处理，只有这样才能将电力通道传输系统进行统一管理，从而促进电力行业快速发展。但是在实际应用过程中，常常会限制一些电力网路规模的建设，要想改变这一现状就需要采用混合的电力通信网络以组成的方式进行。对于电力通信网络来说，可以根据网络的主要形式将其制作成对应的双纤环网构架，从而提高电力通信设备的安全性与可靠性。

1.2 业务在通信网中的承载关系

大数据在分析电力通信设备影响业务自动分析平台时，常常将业务在通信网中的承载关系进行划分，主要包括了以下几点：（1）底层承载平面：如图1所示.使用专业的MSTP传输系统，将网络进行传输与重组；（2）业务网络平面：主要包括了相关数据网络、调度数据网络、行政交网络等部分。其中的数据网络主要包括了电力通信网络，通过数据网络将其中的数据信息进行传递[2]。不同网络系统所承载的网络业务都可以进行实时交换，提高数据的转换的准确性；（3）业务平面：该业务主要包括了语音业务、行政电话业务、数据调度业务等部分组成。并通过大数据将其中的业务数据进行分析，只有这样才能保证业务数据信息可以正常传递下去。

2 大数据下的电力通信SDH传送网络保护机制

2.1 SDH网络中的设备保护

要想通过大数据对电力通信设备的影响业务自动化进行分析，就需要使用SDJ网络设备保护系统，根据电力通信的现状为其制定有效的保护机制。在一般情况下，保护机制会在一些单独的网元设备中进行运行，并对网元设备中的电源盘、主控板卡、支路板进行保护，从而保证电力通信设备可以正常运行下去[3]。

2.2 SDH网络中的线路保护

SDH网络在对电力通信进行保护时，常常会以多元化的形式进行，只有这样才能保证电力通信设备可以正常进行传输工作。SDH网络下的相关线路主要由子网连接、复用段保护而形成的。其中的子网连接保护可以将其在各个网络通讯中进行应用，保证数据传输的稳定性。使用该网络还有这、传输数据较快，随意换转等作用；而复合段保护与子网连接的差距较大，主要体现在对电力通信终端口级的保护，保护设备可以正常运行，完成现对应的工作[4]。但是在使用过程中不适合将在电力通信通道中进行应用。同时还可以使用1+1的形式进行复合段的保护。

3 大数据下的电力通信设备检修影响业务分析系统实现

要想使用大数据对电力通信设备检修影响业务平台分析系统实现，就需要做到以下几点：（1）检修分析对象，了解分析对象，并将电力通信中的主板卡、网元、光缆纤芯、光缆段进行定期检修，只有这样才能保证电力通信设备的使用安全；（2）做好电力通信分析工作，并将其进行定期检修做好检修工作的记录，总结其中的数据信息，使用大数据对数据这些数据进行分析，找出电力通信设备中所在的问题；（3）分析步骤，在使用大数据对电力通信设备数据进行检修时，要对业务、板卡、线路板、支路板进行检测，并了解其中所承载的业务数据。在检查过程中，如果要对板卡进行检查的话就需要将原有的业务状态进行终端。如果的交叉版、时钟版的话就需要找出其中的网元承载业务。如果是一些备用卡板的话就需要将业务进行停止使用，将其中的相关线路进行日常检查，只有这样才能保证电力通信设备的使用安全。

4 总结

电力通信业务的主要核心内容与电力通信网络的运行稳定性有着非常重要的关系，同时也是保障人们用电安全的关键之一。随着社会不断的发展，我国电力网络规模不断扩大，这在一定程度上提高了电力运营的难度，对电力通信业务的需求也越来越高。因此，大数据融入到电力通信业务中去才能满足现代化社会的需求，并做好网络电力通信业务，从而促进电力企业快速发展，提高社会经济效益。

参考文献：

[1]张春平，唐云善，施健.电力通信设备检修影响业务分析的研究及应用[J].电力系统通信，2012（06）：23-26.

[2]杨志敏，吴斌，舒然.基于大数据处理技术的电力通信网检修工作分析方法[A].中国电机工程学会电力信息化专业委员会、国家电网公司信息通信分公司.2015电力行业信息化年会论文集[C].中国电机工程学会电力信息化专业委员会、国家电网公司信息通信分公司：2015：1.

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[论文摘要]分析电力系统中故障数据分析系统的功能、现状和特点，提出故障数据分析平台的概念并对其进行研究。介绍平台的主要特点，给出平台设计的整体架构，并说明各组成模块的功能划分，还对模块间的关系等相关问题进行了阐述。

一、引言

电力工业是为国民经济和社会发展提供能源的重要基础产业，也是关系国计民生的公用事业。但日益复杂的电力系统，发生故障的几率也在不断增加，某些扰动可能导致大面积停电和稳定性问题尖锐化，严重时系统可能失去稳定。

目前电力系统中的常用的故障分析系统有故障录波系统、输电线路行波测距系统、小电流接地选线系统和电能质量监测系统等，这些系统为分析电网故障、确定电力系统在特定情况下的运行状况提供了强有力的支持。这一类应用的共同点是都要对某些模拟量数据进行记录、分析和计算，从而实现不同故障分析系统的功能。但目前处理录波数据的系统一般只针对具体的应用而开发，相互之间尽管在数据处理方面有许多共性，却是由不同公司各自开发的，系统的开放性差，只适用于某一种特定的应用，缺少平台化的设计思想。这样就形成了所谓的“自动化孤岛”现象。

二、故障数据分析平台的功能分析

目前电力系统中常用的故障数据分析系统有以下几种：

（一）故障录波分析系统

故障录波系统是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种系统，它可以记录因短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有功、无功及系统频率的全过程变化现象。主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂态过程中系统各电参量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性，故障录波已成为分析系统故障的重要依据。

系统主要由电流(电压)智能监视模块、通信链路、监视微机和分析软件四部分组成，该系统将多个智能监视模块统一编址，通过通信网与分析主机相连，组成故障录波系统。每一个智能监视模块相当于一个独立的微型故障录波器，在线监视一条线路的运行状况，连续采集数据。当该线路发生异常时，相应模块连续采集一段设定时间段的线路运行数据，然后，将异常出现时刻前后各一段设定时间的数据作为故障录波信息保存，并上传给分析主机；分析主机将模块上传的数据加以保存、远传和处理，并可将异常波形显示并打印出来。

（二）输电线路行波测距系统

当输电线路发生故障后，必须通过寻线找出故障点，并根据故障造成的损坏程度判断线路能否继续运行还是须停电检修。行波测距是目前应用广泛的故障测距方法，其基本原理是：在电力系统发生故障后，在故障点将产生向两端运行的暂态行波，暂态行波在传播过程中遇到不均匀介质时，将发生折射和反射，因此在故障点和母线检测处暂态行波会发生反射和透射，这样就可以利用两个波头之间的时间差来完成故障定位。

行波采集与处理系统安装在厂站端，采用集中组屏式结构，一般包括行波采集装置、T－GPS电力系统同步时钟以及当地处理机三部分。行波采集装置主要负责暂态电流信号的采集、缓存以及暂态启动，并生成启动报告；T－GPS负责提供精确同步脉冲信号及全球统一时间信息；当地处理机由一台工控机构成，负责接收、存储来自装置的暂态启动报告，并与安装在线路对端所在变电所内的行波采集与处理系统交换启动数据，从而自动给出双端行波故障测距结果。

（三）小电流接地选线系统

电力系统配电网故障中绝大部分是单相接地故障。由于故障电流小，系统可带故障继续运行一定时间，小电流接地方式可显著提高供电可靠性，同时也具有提高对设备和人身安全性、降低对通讯系统电磁干扰等优点。但长时间带故障运行，特别是间歇性弧光接地故障时，过电压容易使电力设备出现新的接地点使事故扩大；同时故障电流可能使故障点永久烧坏，最终引短路故障。因此故障后快速选择故障线路就显得十分重要，在发生故障时须准确选出故障线路，以便及时切除故障。

由以上分析可以得出故障处理系统的共性：首先进行数据的采集和存储，再由数据处理模块进行数据的分析、计算及各种特征的提取等操作，最后对所得结果进行保存、显示和打印等。但目前不同的故障处理系统只针对具体应用开发，缺少通用平台的概念。

三、平台的主要功能模块与工作流程

参数设置模块可以对平台运行的参数进行设置，使平台在合适的状态下运行。前置机通过规约处理模块与站端装置进行通信，接收不同监测装置上传的各种录波数据，包括对不同通信规约传输数据的打包与解规约。数据通讯模块负责与后台机交换信息，若从装置收到的录波数据格式不符合Comtrade标准则先调用数据格式转换模块然后再将转换后的数据交给数据通讯模块。

故障处理模块负责把接收到的数据进行分析处理，将数据分析后通过数据库管理模块送入数据库服务器中，故障处理模块还提供与高级应用程序的接口。报表管理模块从数据库中取得数据生成各种报表，装置参数整定模块在后台机上发送参数整定命令，通过前置机发到装置以调整装置的运行状态。装置运行监控模块实现监测与控制装置运行状况的功能，告警模块处理装置上报或是系统操作所产生的各种告警信息。

当用户要查看录波数据曲线时调用录波查询模块查找到满足要求的数据，再通过录波曲线显示模块对要分析的数据进行查看。用户权限设置模块设定用户的使用权限，以提高平台的安全性。

四、结束语

本文提出的电力系统故障数据分析平台，遵循标准化、模块化、分布式、分层次的设计原则，具有良好的通用性和可扩展性，为开发故障录波系统、行波测距、小电流接地故障监测和电能质量监测等以处理录波数据为主的信息管理系统提供全面的底层支持。平台的使用可以提高软件的重复利用率，避免重复开发，减少电力企业的投资，有利于提高电网的运行和管理自动化水平。

参考文献

[1]刘念、谢驰、滕福生，电力系统安全稳定问题研究[J].四川电力技术. 2004.（1）：1－6.

[2]王洪涛、王剑、朱诚，电力系统信息管理自动化的研究[J].电力自动化设备.2001.21（2）：20－23.

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关键词：电力营销；数据分析；实时监控；月度分析

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）05-0317-01

1凯里供电局营销工作概况

凯里供电局系中国南方电网公司和贵州电网公司领导下的国家大二型企业，担负供电辖区内15个县（市）及湘黔电气化铁路的电能供应、销售与服务任务，并为黔电入粤、黔电入湘的重要通道，为贵州电网公司代管县局最多（15个）的供电企业。该局年售电量40亿千瓦时，辖区内高能耗负荷企业占总负荷70％左右，该局目前营销工作面临负荷结构不合理、代管县局多的复杂管理形势。如何有效的调动代管县局主动做好辖区内的营销服务工作，培育更多优质负荷，提高企业的营销经营业绩，成为该局营销管理工作的研究重点。为此，该局通过建立电力营销数据分析系统，客观公正地评价下属业绩，导入竞争机制，不断提高该局的营销工作质量。

2 建立实时数据跟踪监控系统

凯里供电局针对需要实时控制的电量及电费回收等指标推行日报表和帐目日报表、周期性报表制度，建立起销售状况的实时监控数据分析系统。这里重点介绍电量销售日报表和电费回收进度表。

电费欠费说明：

1.凯里供电局本月应收15478万，截至8月30日下午6:00,本月实收14090万，欠费1388万，回收率为91.03％。凯里系统本期合并口径新增欠费953万，月末应收电费余额增加额为673.57万，其中城区供电分局直管客户欠费191万（凯里纸厂欠费110万，城区小客户欠费81万），直管县局终端用户欠费566万（其中施秉恒盛公司欠495万，市郊局小客户欠23万、镇远局小客户欠47万）；台江局欠192万。

2.注意问题：凯里城区小客户本月欠费可能较多，要加大催费力度；同时对凯里纸厂进行跟踪催费。

销售异常势头，跟进弱势区域、弱势类别。

（2）电费回收进度表。

欠费数目越大，时间越长，追讨的可能性就越小，控制应收账款的通用原则是对赊销客户设定信用额度和信用期限。凯里供电局要求各分县局和大客户管理所在每月24日后按日上报电费回收进度表。每月最后两天在早会上通报。一方面提醒各分县局和部门注意正常欠费的关注和跟进；另一方面对异常欠款及时暴光，及时检点，及时追究，从上至下形成对应收账款追讨的巨大压力。

3 建立月度营销分析制度，做好营销数据的月度分析

对于市场营销部而言，简单地根据营销数据考核各分县局和部门工作没有任何意义，重要的在于你能引入公平的评估模式，让各分县局和部门的营销负责人心服口服。

完备科学的月销售分析应达到以下目的：

（1）分析整个地区局的当月电量、线损、欠费余额，同期增长率，教上月成长率。

（2）引导各分县局和部门营销负责人关注自己的电力销售和电费回收是否健康。

（3）引导各分县局和部门营销负责人关注当月重要客户的销售。

（4）排除市场容量不同、市场基础不同等因素的干扰，客观公正地评估各分县局和部门的销售贡献。

这里以月度下网电量分析表进行说明：

通过此表我们可以看到凯里供电局当月的售电量、累计售电量、成长率、同期增长率等,还可以看到各类别电量及所占的比例。更重要的是,我们可以看到各分县局的售电情况,排名情况,对各分县局进行点评, 还可以要求后三名说明原因，给其营销负责人相应的指导和压力。

4 小结

通过建立有效的电力营销数据分析系统，凯里供电局实现了实时的销售监控和周期性的分析反馈及控制，为提高企业经营业绩奠定了基础。

参考文献

［1］傅景伟.电力营销技术支持系统［M］.中国电力出版社，2002.

［2］沈百新.利用专家系统预测地区用电负荷［M］.电力需求侧管理，2005.

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【关键词】配电网 电压分析 辅助决策

当前，用户对配电网电压质量的投诉主要集中在电压偏差超差方面[1]。为了提升电压质量，同时提高专业管理水平，有必要建立一套辅助决策系统，以实现电压偏差问题的自动定位和电压治理措施的经济技术比较，从而给专业人员以最优的参考。

1 总体思路

思路如下：由手工绘制或GIS系统导入形成基础模型（模型连接配网元件库），然后通过潮流计算发现问题所在，最后通过技术经济算法实现辅助决策。说明：①元件库应包括配变、等效电源、线路、无功装置、DG等；②应支持GIS导入；③对解决措施的校核需考虑未来负荷增长等情况。

2 几个关键算法

2.1 配网潮流算法选择

中低压配电网运行方式多变，为了避免不正确合环，一般是放射状运行，线路的R/X值较大，因此适合用前推回代型潮流计算方法。该方法比较成熟，限于篇幅，不再赘述。

2.2 电压分析模型

在潮流计算基础上，可获取电压幅值超差的节点，然后运用电压分析模型进行“病症”分析。为了简化问题，我们规定本系统的辅助决策是基于单个措施的，即最后给出的措施建议只有一项（这也符合实际运维情况）；另外，判据全部采用国网或行业标准。电压分析模型见图1所示。

图1 电压分析流程

2.3 电压治理措施的辅助决策

流程如下：开始获取问题原因从知识库获取可能的解决措施计算各种解决措施的技术指标计算各种解决措施的经济指标选择最优措施结束。

3 应用实例

3.1 配网概况及潮流计算结果

以东部某村庄的低压配网为例。S11-160kVA的配变低压侧出两路线：一路长度700米，负荷16kW；另一路长度1500米，负荷28kW，线路型号均为BLVV-70，为0.85。

潮流计算结果：第一回线路首端电压227V、末端电压216V；第二回线路首端电压227V、末端电压174V。根据D类电压合格率指标要求，D类电压范围应控制在198V～235.4V之间，因此第二回线的末端电压显然处于偏差超差状态。

3.2 电压分析

根据图1流程，对第二回线进行建模并逐个改变因素后计算，发现：当功率因数由0.85提升到0.9，末端电压178V，不合格；当导线截面由70mm提升到120mm后，末端电压195V，不合格；当供电半径缩短500m，末端电压210V，合格。因此，对第二回线来说，“供电半径”是敏感因素。

3.3 电压治理措施的决策

就目前技术手段来看，要解决供电半径过长，可采取的措施主要有加装线路调压器和新建电源点两大类[3]。就本算例实际，具体为：

（1）线路调压器：容量50kVA，变比1：1.15。

（2）新增电源点：10kV线路800m+50kVA变压器。

运用文章构建的系统对两种方案进行经济技术对比，结果见表1所示。其中，年综合费用指初投资平均分摊到年（在各自运行寿命内）+年运维费-年线损减少所带来的电费节省。

表1 两种措施的经济技术比对

项目

措施实施前/措施（1）实施/措施（2）实施

项目

措施实施前/措施（1）实施/措施（2）实施

末端U/V

174/206/205

年运维费/万元

-/0.06/0.11

线损/kW

8.9/7.5/3.1

寿命/年

-/5/12

负荷增加20%后的电压变化

-/204/202

年综合费用/万元

-/0.51/1.44

初投资/万元

-/3.1/14.8

由表1可知，就本算例来说，两种措施的技术指标相差不大，但措施（1）的经济指标明显高于措施（2），因此我们选择增加线路调压器方案。

4 结语

文章通过建立计算机辅助系统，能依据网络结构、负荷态势快速锁定电压偏差超差节点并分析具体原因，接着依据专家知识库确定备选方案，最后通过经济技术比较做出最优选择。文章的研究经历算例的考验，具有推广价值。

参考文献：

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篇6

关键词：暂态稳定 输电网络 结构保持 临界割集 网络分割

1 引言

近年来，由于电力系统跨区输电、跨区联网的形成，电网结构愈加复杂化，动态稳定问题日益突出，因此准确地识别出系统中制约暂态稳定的“瓶颈”环节，以采取有效的监测、控制措施来提高系统的稳定性，是近年来被关注的一个热点。

本文基于网络拓扑结构和参数，不依赖于数值仿真计算，利用耦合的思想形成网络中割集的权系数，按照权系数的大小识别网络中的脆弱环节，并由输电网络本身固有的分区分层的结构特点，识别出网络中最易导致系统失稳的临界割集，确定危险“断面”。

2 导纳阵耦合的模型[1]

一个描述网络的导纳阵Y及其逆阵Y-1=Z有相对应的元。任取Y阵

元yij与Y-1阵元yij-1这一对对应元，Y-1阵 ，对应的网络图

如图2-1（a）所示，方向为由j指向i，边权为yij-1；Y阵元yij在对应的网络图上，其方向为由i指向j，边权为yij，其一阶循环积 ，可用来衡量节点i和j的耦合程度，并对应矩阵G的j行i列，如图2-1（b）所示。如果将gij放入矩阵G的行列，于是逐个地形成G阵的元，所得G阵定义为A阵的关联矩阵。

当上述定义用于导纳阵Y（其逆阵为阻抗阵Z）时，因Y阵常为对称阵，故gij=gji。若A为状态阵，它是非对称的，则gij≠gji。若不考虑方向性时，可取其绝对值大者，作为j和i两节点的耦合系数。系统地以运算方式形成耦合矩阵，先定义2矢量的逐项积，符号记为。设行矢量a和列矢量b分别为

则矢量a和矢量b的逐项积（term by term product）定义为

在线性代数中，2矢量的标量积（内积）为

它在整体上表达了2矢量的相关程度。

如果取规范式

则可用μ定量地说明2矢量的相关程度。当μ接近1时，称a、b2矢量是强线性相关的，当μ接近0时，称a、b2矢量是弱线性相关的。如果a1b1，a2b2，…anbn的各项中，从绝对值看，某一项占的比例大，则表明该项在a，b2矢量的相关中处于主要地位。

对导纳阵Y及其逆阵Y-1：

其中 是行向量，

是列向量，则

将行矢量

对应矩阵G的第i行，并将G阵记以G=YY-1，并定义G阵为导纳阵Y的耦合矩阵。

3 用导纳阵Y形成耦合阵G的步骤

为保证按区域划分的原则，首先应将系统中的发电机节点重新编号，新编号的节点顺序应使各台发电机在地理位置上互相邻接。

具体步骤为：

（1）将负荷节点的功率转换为导纳 ，

使负荷节点转变为非注入节点。

（2）形成包括发电机内电抗及负荷节点在内的支路导纳矩阵Yb，并由公式 形成节点导纳矩阵。

（3）消去Y0阵的非注入节点，只保留发电机节点，所获得的导纳阵记为Y。

（4）求阻抗矩阵Z=Y-1，进而求出G=YZ。

4 利用耦合值进行动态分割

求得系统状态阵后，进而求阵，形成耦合阵G=YZ，再设定一临界耦合系数gc，在G阵中，舍弃所有耦合系数绝对值小于gc的元，进而G阵的对应边也被取消，即该边对系统的动态影响不大。这时系统被分割为一个个的子块。阵的每一个元都对应一个数值，该数值称为此元对应的边的权。

与质量弹簧系统相类似，电力系统作为非线性动力系统，在故障后外部扰动已消除的情况下，可以将电力系统作为一个自治系统来研究。对于一个自治系统来说，其特征是在暂态过程中系统内部的能量是守恒的。若能量可用动能和势能之和表示，当外部扰动结束后，动能和势能将进行等量交换。当电力系统受到大的冲击扰动之后，必将有大量的暂态能量向系统中注入，系统的暂态稳定性主要取决于这部分能量能否被系统网络所吸收。如果能够完全吸收，则系统是稳定的，反之失去稳定。虽然电力系统暂态稳定性具有全局性的特点，但暂态稳定则具有局部性的特点，系统的失稳主要表现为：系统中的发电机呈现出两群或多群振荡，网络表现为在脆弱或临界割集处撕裂。

如果扰动相当大，当系统中电机间相角差出现大于180°的情况时，可把系统中的电机分群，使在一群内的电机之间在失去暂态稳定整个过程中相角差很小，称为同调机群[2]，而不同调的电机之间的相角差很大，通常大于180°，系统失稳可能呈现为两群或更多的群，其群间联络线通常都不是由一个割集组成，而是对应多个割集，其中只有一个割集其支路两端相角差单调增大，超过180°，称之为临界割集。

5 结论

本文提出了一种基于网络拓扑结构和参数，不依赖于数值仿真计算，利用耦合的思想形成网络中割集的权系数，按照权系数的大小识别网络中的脆弱环节，并由输电网络本身固有的分区分层的结构特点，即可识别网络中最易导致系统失稳的临界割集，确定危险“断面”。本文则无需大量的数值仿真计算，仅由输电网络拓扑结构固有的分区分层的结构特点，即可识别网络中最易导致系统失稳的脆弱环节，为电力系统运行方面提供了合理的指导。为电力系统规划方面以及电力系统稳定控制装置在电力系统中的布点提供了一定的依据，有助于解决长期以来制约系统暂态稳定的“瓶颈”问题。

参考文献：

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[2]Lei Wang，Meir Klein，Solomon Yirga，Prabha Kundur. Dynamic Reduction of Large Power Systems for Stability Studies. IEEE Trans on Power Systems，1997，12（2）：889～895

篇7

【关键词】小波变换；奇异性；Harr小波；故障检测

0 引言

电力系统发生故障后，电流、电压、功率等各电气量将发生剧烈变化，这些电气量中含有大量非工频暂态分量。它们属于非平稳的随机信号，蕴涵着丰富的故障信息。

传统电力系统动、暂态信号的分析均是采用基于傅里叶变换的频域分析法，为了克服信号的非平稳性，需用平滑时间窗对信号分段截取。虽然用窗口截取了信号，但是窗口傅氏变换对不同的频率成分，在时域上取样步长却是相同的，对不同的频率成分不能调节。另外，在截取信号中若有突变，短时傅氏变换则将失效。为了解决这些问题，数学家和信号处理工程师们共同建立了一种新的分析方法―小波分析方法。作为一种尝试，本文将小波分析方法引入到电力系统故障信号的分析和数据处理上，得到了较好的结果[1-2]。

本文从研究小波理论出发，探讨了小波分析在电力系统故障信号中的应用，仿真结果验证了通过选择合适的小波函数，可以有效检测故障信号。

小波变换是将信号与一个时域和频域均具有局部化性质的平移伸缩小波基函数进行卷积，将信号分解成位于不同频带-时段上的各个成分。

2 电力系统故障点检测

2.1 奇异性检测

在电力系统中影响供电质量主要有4种情况，即电压突降、电压突升、瞬间间断、瞬间振荡。这些现象都表现为电压信号的突变，可通过小波分析对信号的奇异性检测来找出故障或扰动信号发生的起始点和终止点。

当小波函数可看作某一平滑函数的一阶函数时，信号小波变换模的局部极值点对应于信号的突变点；当小波函数可看作某一平滑函数的一阶函数时，信号小波变换的过零点对应于信号的突变点。因此，采用小波变换模的过零点和局部极值点的方法可以检测信号的突变点。比较来说，用局部极值点的方法进行检测更具优越性。

一般信号奇异性分为两种情况：①信号在某一时刻其幅值发生突变，引起信号的不连续，这种类型的突变称为第一种类型的间断点；②信号外观上很光滑，幅值没有发生突变，但是信号的一阶微分有突变发生且一阶不连续，这种类型的突变称为第二种类型的间断点。

下面用一个例子来说明小波在信号奇异点检测中的应用[4]。如图1所示，信号的不连续是由于低频特征的正弦信号sin （t）在后半部分突然有中高频特征的正弦信号sin （10t）加入。用小波分析可以将中高频正弦信号加入的时间检测出来。

可以看出，由于傅立叶变换将信号变换成频域中的信号，使它不具有时间分辨率，故信号的频率变换点根本无法检测出来。而经db1小波分解后的信号，可以很明显地辨别出间断点（time≈500）。

2.2 消噪

在实际的工程运用中，所分析的信号可能包含许多尖峰或突变部分，并且噪声也不是平稳的白噪声，对这种信号进行分析，首先需要作信号的预处理，将信号的噪声部分去除，提取有用信号。

由于实际检测到的电压信号是原始电压信号和噪声的线性组合，而小波变换是线性变换，因此，信号的小波变换也是由原始信号的小波变换和噪声的小波变换叠加组成。当背景噪声较强时，利用连续小波变换检测到的奇异点有可能是噪声引起的。因此，奇异点的检测往往是和信号消噪联系在一起的，我们需要先排除噪声干扰，再进行奇异点检测，最终得到电力系统中的故障扰动信息[5]。

下面对上一个例子中的信号加入一个白噪声，含噪信号如图2所示，分别用小波分析和傅立叶变换进行信号噪声消除，仿真效果如图2所示。

可以看出，用小波进行信号消噪可以很好地保存有用信号中的尖峰和突变部分。而用傅立叶分析滤波时，由于信号集中在低频部分，噪声分布在高频部分，所以可用低通滤波器进行滤波。但是，它不能将有用信号的高频部分和噪声引起的高频干扰加以区分。若低通滤波器太窄，则在滤波后，信号中仍存在大量的噪声；若低通滤波器太宽，则将一部分有用信号当作噪声而滤掉。

3 算例仿真

行波测距法就是利用所检测到的故障行波到达母线的时间差，与波速的乘积来确定故障发生的位置。暂态行波的传播速度比较稳定（接近光速），因此行波故障测距方法具有很高的测距精度。能否成功捕捉到行波的波头是行波法测距的关键所在。而行波波头表现在故障信号中就是一个电气信号的突变量，通过应用小波分析原理中的奇异点检测理论可以很好的检测到这个突变量，从而准确的定位故障发生的位置[6-7]。

4 结论

基于小波信号奇异性检测的电力系统故障检测算法利用电力系统故障的固有特性，结合小波变换对奇异信号的定位检测功能，通过检测信号小波变换模极大值点来定位故障点，不涉及故障发生后的暂态过程，避免了传统的基于傅氏变换算法的延迟时间长和对衰减直流分量敏感等缺点。

利用小波变换在突变信号检测方面的应用，选取合适的采样频率使各种故障信号具有明显的突变特性，选择合适的尺度参数对故障采样信号进行小波变换，可以在故障发生的时刻快速准确检测出故障突变信号，故障检测算法可以为电力系统继电保护、故障测距、谐波分析等提供有价值的辅助判据，具有良好的应用前景。

【参考文献】

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[3]程正兴.小波分析与应用实例[M].西安：西安交通大学出版社，2006：44-52.

[4]冯雪，张玉文，周慧莹.电力系统故障诊断中的小波及多辨分析理论的应用 [J].四川电力技术，2008，31（3）.

[5]韩伟，吴杰.基于小波变换的信号相关技术在电力电缆故障中的应用[J].电网技术，2005，29（11）.

[6]陈迎霞.基于小波变换的电力系统故障分析[M].武汉：武汉理工大学，2005.

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[关键词]电力市场；分析决策；系统研究；市场营销

中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0391-01

经济改革的大背景之下，市场经济规律对电力行业发展的影响更加显著，电力行业的市场化体制改革也进一步推广和深入，市场化的理念也逐渐深入人心，无论是电力管理还是电力经营都树立起了以市场为导向、以信息化为平台的发展策略。那么，在新时代背景下，究竟如何才能推进电力行业的发展，完善决策支持系统，是当前电力管理人员应该重点思考的问题。

一、市场分析决策支持系统的概述

（一）系统设计的含义

对于电力行业而言，市场分析决策是指对行业精英进行预测、预警、分析以及调度等。系统设计有一定的参考指标，在完成设计之后可以通过与关键指标的对比分析实现对行业经营的关键探索，从而基于分析盈亏平衡点、敏感因素等为政策与措施的制定提供参考。在指标预测方面，可以设定固定的利润值，也可以进行全面的利润预测。而系统分析则可以通过对现状的分析、对影响因素的预测以及最终决策的制定实现对经营管理的辅助与支持。

（二）决策支持系统的框架构建

电力市场分析决策支持系统在设计之前，需要根据实际情况的需要完成框架构建。当前供电局多采用矩阵式的经营决策系统，在纵向与横向两个维度上推进决策分析。在纵向上的决策主要是按照决策的步骤来进行划分，包括预警计划的制定、指标核对、对关键因素的分析、未来发展趋势预测、经济调度以及闭环整改等。横向决策主要包括燃料、财务、生产、物资与设备等不同的决策主题。通过对框架的逻辑整理与分析完成构建，奠定系统设计的基础。

二、当前电力企业市场营销中存在的问题

（一）信息系统建设滞后

当前的供电局信息系统建设滞后性明显，局域网范围内使用的计划管理、用电报装、MIS、电费计算以及SCADA等子系统虽然在行业内已经较为先进，但是配套的营销方式与营销理念却为建立完善，而相关工作人员对技术基础的了解非常有限，因此，其信息化系统需要及时建设。

（二）决策系统设计着眼过低

从整个供电行业的发展来看，只有着眼于战略高度的决策系统设计才能真正推动行业的发展。但是当前应用的系统却存在借口困难、数据冗余以及功能重叠等方面的问题，导致呈现出的信息还需要进行后续处理，给决策者的分析决策带来了一定的难度，而业务的流程等也会受到阻碍。

（三）供电管理上存在脱节

以我国供电局的现状来看，用电与配电分别隶属于不同的管理部门，这就使得在具体的供电运转过程中存在一定的脱节，工作上做不好衔接必然导致所提供的服务质量与水平有待提升。其次是供电局内部的上级部门监管力度有限，下级的经营与生产状况存在虚假上报的情况，严重阻碍了供电行业的发展。

三、决策系统设计的参考原则

（一）系统原则

系统原则主要是在遵循分级建设、统一整合的基础上实现设计，并自上而下进行层次划分，包括省级、地市级、县级以及乡镇供电公司，为营销管理的统一化奠定组织基础。在系统模式方面，当前应用最广泛的是ASP的开发模式。

（二）软件设计原则

软件系统设计原则包括数据库原则与接口设计原则两个主要方面，数据库的设计通常要求与信息模型相贴合，并在综合考虑信息扩展性的基础上对数据进行安全管理，而其他的报表格式等要实现对国家标准与独立性的有机结合，才能达到统一的管理与控制。

（三）系统目标

从整体上而言，电力市场决策系统设计要坚持可扩充性、可靠性、先进性以及实用性的原则，只有这样才能实现应用软件、硬软件平台、管理模式的三位一体。硬软件平台的构建需要借助于网络拓扑结构、数据库网络技术搭建的广域网信息平台，才能够实现经营管理目标的统一，也实现工作效率的提升。

四、电力市场分析决策支持系统的策略

（一）决策系统的功能配置

为了更好地发挥分析决策支持系统的实际效用，就需要进一步完善其功能配置与系统的实施。首先加强对基层供电单位的营销管理与监督，其次是要加强对重点客户的管控。在市场导向之下，实现供电状态与市场需求之间的动态平衡，进一步拓宽市场。在系统实施方面，要完善客户服务中心、侧管理信息系统、集中抄表系统以及营销数据仓库等的建立。

（二）决策系统安全性策略

分析决策系统的安全性对于系统的正常运行与效用发挥具有重要意义，决策系统的安全性包括网络安全性、硬件安全性、数据级安全性以及系统级安全性等。当前的电力市场营销决策系统都是基于广域网的，通过各级电力局防火墙的有效对接、网上信息与报文特殊加密、数据交换隔离以及严格的防病毒措施等的实施能够切实提升网络的安全系数。在硬件安全性方面，最重要的是选择RAID的控制存储系统，同时做好服务器系统的备份与备份管理设计。系统级安全性通过访问权限认证、客户身份认证等安全检测，实现客户数据访问的安全性，避免因非法盗取而造成的安全威胁。

（三）数据仓库的建设策略

由于电力分析决策系统的数据较多，每天需要处理繁杂庞大的数据，因此，做好数据清洗、转换以及抽取工作显得尤为重要。数据仓库的建设主要从以下几方面入手：首先是做好数据表的设计，数据表的设计涵盖了维度表设计、数据立方体的设计以及用户角色权限等。其次是数据的获取，通常，数据获取需要先将数据注入到Analy- sis Services中，再有针对性进行多维度的分析。物资数据的获取、财务数据的获取以及生产数据的采取等，都是数据获取的重点。在图1的财务数据采集图中，阐释了数据仓库的工作原理。

（四）决策支持系统的应用策略

当前，应用于电力行业的决策支持系统的模块分类较多，接下来，笔者将就分析预测模块进行综合分析。首先，利润分析预测模块包括发电量因素分析、倒推分析、因素分析、利润敏感性分析以及预测分析等，通过对当前影响电力行业利润的相关因素的综合分析，较为准确地基于当前月推算出下月的利润总额及其变化，而由于利润对敏感性因素的具体表现不同，就要求在市场中能够根据不同的关键因素采取相应的决策，以此来实现对电力行业的统合综效。

五、结语

综上所述，推进电力行业市场分析决策支持系统的构建具有重要意义。在信息化平台构建及完善的过程中，FMIS、RIMS以及PSTAT等数据仓库的信息整合发挥了重要作用。笔者相信，随着科学技术的进一步发展，电力行业中的数据挖掘技术将会更加成熟，而决策支持系统将成为决策人员获取及时、准确与科学信息的重要渠道。

参考文献

[1] 宋国柱.电力行业经营决策支持系统应用研究[J].现代计算机：普及版，2014（4）.

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关键词：电力系统超短期负荷预测人工神经网络外推法

中图分类号：F407文献标识码： A

1 负荷预测概述[1]

负荷的大小与特性对于电力系统设计和运行都是极为重要的因素。对负荷的变化与特性有一个事先的估计是电力系统运行、控制和规划不可缺少的一部分。

指导调度员控制联络线交换功率在规定范围，一般需5～15min 的负荷数据。预防性控制和紧急状态处理需要10min至1h的预测值[2] 。这也是本文的主要研究方向。

2 电力系统负荷预测方法简介

长期以来，国内外学者对负荷预测的理论和方法做了大量的研究，提出了各种各样的预测方法，这些方法大致可分为两大类:一类是以时间序列法为代表的传统方法，另一类是以人工神经网络为代表的新型人工智能方法。传统方法中主要有时间序列法、多元线性回归法及傅立叶展开法等。人工智能方法中主要有专家系统法、模糊逻辑法、人工神经网络法及小波分析法等。由于电力负荷的变化有其不确定性，如气候变化、意外事故的发生等对电力负荷造成随机干扰，因此，每种方法均有一定的适应场合，并需要不断的完善。

2.1 回归分析法

回归分析法又称统计分析法,回归模型有一元线性回归、多元线性回归、非线性回归等回归预测模型；其中，线性回归用于中期负荷预测。优点是：预测精度较高，适用于在中、短期预测使用。缺点是：1.规划水平年的工农业总产值很难详细统计；2.用回归分析法只能测算出综合用电负荷的发展水平，无法测算出各供电区的负荷发展水平，也就无法进行具体的电网建设规划。

2.2 弹性系数法

弹性系数是电量平均增长率与国内生产总值之间的比值，根据国内生产总值的增长速度结合弹性系数得到规划期末的总用电量。弹性系数法是从宏观上确定电力发展同国民经济发展的相对速度，它是衡量国民经济发展和用电需求的重要参数。电力弹性系数可以用下面的公式来表示：

(2-1-1)

式中：为电力弹性系数；为为电力消费年平均增长率；为国民经济年平均增长率

在市场经济条件下，电力弹性系数已经变得捉摸不定，并且随着科学技术的迅猛发展，节电技术和电力需求侧管理，电力与经济的关系急剧变化，电力需求与经济发展的变化步伐严重失调，使得弹性系数难以捉摸，使用弹性系数法预测电力需求难以得到满意的效果。2.3 时间序列法

时间序列法是短期负荷预测的经典方法，是根据负荷的历史资料，设法建立一个数学模型，用这个数学模型一方面来描述电力负荷这个随机变量变化过程的统计规律，另一方面在该数学模型的基础上再确立负荷预测的数学表达式，对未来的负荷进行预报。就一般地时间序列预测方法而言，人们总是先去识别与实际预测目标序列相符合的一个随机模型，并估计出随机模型中的未知参数，再对随机模型进行考核，当确认该随机模型具有适用价值后，再在此基础上建立预测表达式进行预报。它利用了电力负荷变动的惯性特征和时间上的延续性，通过对历史数据时间序列的分析处理，确定其基本特征和变化规律，预测未来负荷。

2.4 负荷求导法

每天的负荷大小（高低）有差别，但其负荷的变化率是有一定的规律。只要找出一个适当函数来拟合每天的负荷曲线，对这个函数进行一次求导，即可得出一天的负荷变化率。虽然每天的负荷大小变化难以准确预测，但对负荷曲线求导后，得出的负荷变化率有一定的稳定性。因此，利用负荷的变化率来进行超短期负荷预测将会使精确度提高。负荷求导法预测的公式是：

(2-1-2)

式中对第i+1点的负荷预测值；

第i点的实际负荷值；

第i点的预测负荷变化率值。

2.5 专家系统法

专家系统预测法是对数据库里存放的过去几年甚至几十年的，每小时的负荷和天气数据进行分析，从而汇集有经验的负荷预测人员的知识，提取有关规则，按照一定的规则进行负荷预测。实践证明，精确的负荷预测不仅需要高新技术的支撑，同时也需要融合人类自身的经验和智慧。因此，就会需要专家系统这样的技术。专家系统法，是对人类的不可量化的经验进行转化的一种较好的方法。但专家系统分析本身就是一个耗时的过程，并且某些复杂的因素（如天气因素），即使知道其对负荷的影响，但要准确定量地确定他们对负荷地区的影响也是很难的。专家系统预测法适用于中、长期负荷预测。此法的优点是：1.能汇集多个专家的知识和经验，最大限度地利用专家的能力；2.占有的资料、信息多，考虑的因素也比较全面，有利于得出较为正确的结论。

2.6 外推法

根据负荷的变化趋势对未来负荷情况作出预测。电力负荷虽然具有随机性和不确定性，但在一定条件下，仍存在着明显的变化趋势，例如农业用电，在气候条件变化较小的冬季，日用电量相对稳定，表现为较平稳的变化趋势。

外推法有线性趋势预测法、对数趋势预测法、二次曲线趋势预测法、指数曲线趋势预测法。趋势外推法的优点是：只需要历史数据、所需的数据量较少。缺点是：如果负荷出现变动，会引起较大的误差。

2.7 人工神经网络法

人工神经网络理论最早出现于20世纪40年代，经过几十年的发展，已广泛的用于电力系统短期负荷预测。在现有的各种神经网络的计算方法中，由Ponelhert和Mcclelland提出的BP算法是应用得最多的一种。BP算法的模型为前向多层网络，由输入层、隐含层、输出层组成，每层都包含若干节点，同一层的节点间没有相互的连接，而仅仅在前后不同层之间有节点的连接。BP算法的学习过程由正向传播和反向传播组成，正向传播过程的输入样本从输入层经隐含层处理后传向输出层，每一层神经元的状态只影响下一层神经元的状态。如果在输出层得不到期望值，则转入反向传播，将误差信号沿原连接通路返回，通过修正各神经元的权系数，使误差信号减小，达到给定的精度，从而完成了其学习过程。这样，当在网络的输入端加入一新的信号时，就能从其输出端得到相应的结果。

3 预测算例

通过前述对各种预测方法的分析，采用神经网络法和外推法对山东某地区一个变电站的2005年8月8日负荷进行预测。在实际应用中，预测最小间隔为5min，预测长度为1h。目前15min预测间隔为最常用。负荷采样间隔为5分钟，一天24个小时为288个数据，预测为提前15分钟的预测，预测结果如下：

图1 基于BP神经网络的负荷预测曲线

预测的平均相对误差为2.3089%，本文在建立超短期负荷模型时，未考虑天气变化和突发事件对负荷的影响，这在一定程度上影响了预测的精度。当天气变化显著或者有突发事件时，这个预测模型的精度会变差。但总的来说，所得预测结果比较令人满意。

图2 外推法负荷预测曲线

预测的平均相对误差为2.3059%，与神经网络法预测结果相差不大。

4 结论

本文对各种负荷预测方法进行了分析，并且在短期及超短期负荷预测方面，针对于两种目前比较常用的负荷预测方法――人工神经网络法和负荷外推法进行了重点的仿真研究。得出：在超短期负荷预测方面两种方法得出结果相差并不是很大。负荷外推法方法简单，要求的历史数据较少，运算速度较快，可满足系统在线分析的实时要求，比较适合在工程中应用。人工神经网络法算法比较复杂，而且存在训练时间较长、收敛性等问题。但是在短期负荷预测方面(例如提前24小时的预测)神经网络法存在着比负荷外推法明显的优势。因此，在工程应用等方面线性外推法还是具有较强的实用性。

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作者简介

陈晓东 男 硕士 工程师电力系统稳定 山东电机工程学会

篇10

近年来，随着云计算、物联网以及移动互联网等技术的迅猛发展，全球对IP地址的需求大幅增加。智能电网作为物联网的重要应用，已经在全国各地开展示范工程推广。智能电网对IP地址的大量需求，迫切需要基于下一代互联网技术的信息通信平台作为支撑。具有巨大地址空间的IPv6已经成为下一代互联网IP层技术。作为下一代互联网协议，IPv6是针对IPv4面临的问题而提出的。同IPv4相比较，IPv6在地址容量、安全性、移动性以及服务质量等方面有了明显的改进。

二、IPv6过渡技术分析

现阶段全球绝大多数网络仍是IPv4，过渡到IPv6还需要很长一段时间。在此期间，IPv4与IPV6是共存的，过渡技术就是用来解决两个版本IP网络互通的问题。过渡技术总体可以分为三类：IPv6/IPv4双栈技术、隧道技术和IPv4/ IPv6协议翻译技术。

2.1 IPv6/IPv4双协议栈技术

双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效的技术。网络中的节点要求同时支持IPv4和IPv6协议栈，源节点根据目的节点的不同选用不同的协议栈，而网络设备根据报文的协议类型选择不同的协议栈进行处理和转发。双协议栈部署简单，是所有过渡技术的基础，被国内外运营商广泛采用，但双协议栈技术没有完全解决IPv4地址短缺的问题。

2.2隧道技术

隧道（tunnel）是指一种协议封装到另外一种协议中的技术。隧道技术提供了两个IPv6节点之间通过IPv4网络实现互连通信，以及两个IPv4节点之间通过IPv6网络实现互连通信的技术。

隧道类型有多种，根据隧道协议的不同分为IPv4 overIPv6隧道和IPv6 over IPv4隧道。按照隧道终点地址的获得方式，可将隧道分为配置型隧道（如手工隧道、GRE 隧道）和自动型隧道（如隧道、6to4、6over4、6RD、ISATAP、基于MPLS 的隧道6PE和6VPE等）。隧道技术的特点是不要求网络所有设备都支持双协议栈，只要求隧道两端的设备支持两种协议。缺点是不能实现IPv4节点与IPv6节点的直接通信。

2.3协议翻译技术

协议翻译技术是为了提供了IPv4网络与IPv6网络之间的互访技术，也就是使IPv6主机可以访问IPv4主机，IPv4主机可以访问IPv6主机。相关的技术有NAT-PT和IVI技术。

NAT-PT是IETF最先提出的解决IPv4/IPv6互通问题的解决方案。通过与SIIT 协议转换和传统的IPv4 下的动态地址翻译NAT以及适当的应用层网关ALG相结合，实现了纯IPv6 的主机和纯IPv4 主机间的相互通讯。但NAT-PT技术由于其协议自身存在不少缺陷，带来很多的部署问题和安全漏洞，所以IETF已经不推荐使用NAT-PT。

IVI基于运营商路由前缀的无状态IPv4/IPv6翻译技术，该方案是由清华大学李星教授提出的IPv4和IPv6的翻译技术，并已形成5 个IETF 的RFC 标准。目前IVI已经在我国的纯IPv6网络CERNET2正常运行四年以上，并得到了思科、华为、中兴通讯等设备厂商的支持，具有良好的运用前景。

三、电力通信网IPv4-IPv6过渡技术研究

3.1 通信网现状

江西公司现有IPv4数据通信网已具备一定规模，采用MPLS VPN （标签交换虚拟专用网络）技术设计建设。全网使用IP over SDH技术进行组网，双机双平面方案配置。目前通信数据网已运行信息、视频等多个VPN，其中信息VPN承载大量与企业生产、经营活动相关的业务流量。

3.2 过渡技术分析

基于IPv6的电力通信网与智能电网的结合，一方面可以满足物联网、云计算等技术在智能电网应用中对网络地址的大量需求，另一方面也可以满足电网与IPv4/IPv6用户信息交互，推动智能电网的全面建设。在公司“信息通信十三五规划”中，公司提出逐步建设IPv6网络的规划。在充分考虑IPv6网络与现有的业务系统不发生冲突的基础上，公司可采用新建一个IPv6 VPN方案，将IPv6与IPv4业务流量隔离。由于数据通信网IPv4至IPv6演进是一个长期过程，可采用以下三种方案实现过渡：

方案一：采用隧道技术

该方案最为保守，对现网改动最小。只需在数据网CE路由器上运行双协议栈，开启IPv6协议。方案的缺点是在CE路由器的隧道上并没有为IPv6带来MPLS VPN的对等体模型的优势，且CE路由器需要运行双协议栈，这样会增加设备负载，降低路由器处理能力和转发效率，因此不建议采用。

方案二：采用6PE（IPv6 Provider Edge）技术

该方案较为稳健。部署IPv6可以实现多点对多点的IPv6孤岛访问，需要新购IPv6业务CE路由器，PE和CE路由器均需运行IPv6协议。该方案不用改变现有网络结构，有利于快速部署IPv6网络，但它没有VPN的概念，随着未来接入IPv6网络的业务逐渐增多，各项业务流量无法实现的相互隔离，安全性也不能得到保证，因此不建议采用。

方案三：采用6VPE（IPv6 VPN Provider Edge）技术

该方案为优选方案。通过部署IPv6 MPLS VPN，可有效做到各项业务流量之间的相互隔离，而且CE与PE路由器之间具有VPN的对等体模型的优势，业务安全性也可得到有效保障。部署方式和现有IPv4 MPLS VPN方式类似，不必改变现有网络结构，只需新购IPv6业务CE路由器，开启IPv6协议。PE路由器运行双协议栈，骨干网可继续采用IPv4协议。原有PE路由器和新增CE路由器运行IPv6协议并配置相应的VPN和VRF接口。

3.3 演进路线

1、IPv6穿越IPv4通信网的应用

随着 IPv6 的部署规模扩大，IPv6分布于广域网不同区域。Ipv6需穿越Ipv4骨干通信网，并运行 IPv6 业务。数据通信网采用MPLS VPN技术进行数据交互。骨干网两端IPv6区域，需通过隧道技术或6VPE技术互相通信，网络中仍存在一定数量的双协议栈节点。

2、IPv6 全网覆盖

在规划末期，公司IPv6 进一步广泛部署，大部分业务运行于 IPv6 网络上，基本不存在 IPv6 孤岛，网络中 IPv4 局域网和双协议栈点逐步消失，全网设备单轨运行IPv6协议。