一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法，该方法包括：根据电力部门提供的原始数据源，确定各变量的初始值；计算当前时刻和上一时刻负荷真实值的轨迹方向角θa；求取负荷真实值的轨迹线速度va；计算当前时刻的负荷预测误差δy；根据轨迹跟踪控制器，计算得到负荷预测值的轨迹线速度v和轨迹方向角θ；由y(t+1)＝y(t)+vsinθ得到下一时刻的负荷预测值。本发明在轨迹跟踪稳定性理论的基础上，提出了一种通过控制器来进行负荷预测的新方法。与现有技术不同，本发明不是在某一现有预测模型的基础上对预测值轨迹进行启发式修正，而是一种与现有预测模型无关的完全自治的预测方法，从而避免了对预测模型的依赖。
【专利说明】一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统负荷预测【技术领域】，尤其涉及一种基于轨迹跟踪控制的负荷 预测方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统的稳定发展和可再生能源的持续渗透，电力负载预测和可再生能源 预测过程变得更加复杂，要求对于负荷预测要有更有效的方法，由此来更好地完成对电力 系统的规划，管理和运行。根据预测间隔时间长短，负荷预测大致可分为短期、中期和长期 预测。中/长期负荷预测提供对未来几周到几年的负荷需求预测，其中，长期预测主要用于 电力系统容量规划、资金投入和公司预算，中期预测主要针对于维修规划、燃料调度和运营 管理；而短期负荷预测所涵盖的时间则是从几分钟到几天，电力系统每天必须规划次日发 电量，因此短期负荷预测对发电容量的经济调度是非常必要的。
[0003] 过去的几十年里，已经发展出了很多负荷预测方法。大体上，这些方法以两种不同 的形式出现：经典统计技术和计算智能技术。前者主要包括回归法、时间序列法、卡尔曼滤 波法等，而后者主要是模糊逻辑、支持向量机（SVM)，人工神经网络（ANN)和组合预测等方 法。现存预测方法各有优劣，但几乎所有现存方法，其预测性能都依赖于所选用的预测模型 和样本数据，并只能通过仿真实验来进行评估和验证，而无法确保预测误差的收敛性。因 此，难以在具有高度随机特性和快速负荷变化的负荷预测中进行普遍地推广应用。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种基于轨迹跟踪控制的负荷预 测方法。特别对于预测误差的收敛性问题，本发明采用了自适应控制器设计的思想，能够确 保各种复杂快变和高度非线性条件下的预测误差渐近收敛；与现有技术不同，本发明不是 在某一现有预测模型的基础上对预测值轨迹进行启发式修正，而是一种与现有预测模型无 关的完全自治的预测方法，从而避免了对预测模型的依赖；此外，本发明提出的方法可以考 虑更多的历史数据，而不仅只是跟踪负荷序列的最后一个样本，可以实现更好的预测精度。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法，该方法包括如下步骤：
[0007] 1)确定各变量的初始值：读取电力部门提供的预测时刻之前的三个历史负荷数 据，令初始时负荷预测值与负荷真实值相等，即y(l) =ya(l)、y(2) =ya(2)、y(3) =ya(3)， 得到负荷预测值和负荷真实值的几个历史轨迹方向角为：θ (1) = 0、θ (2) = 0、θ (3)= arctan[y(3)_y(2)]、0a(l) =〇;
[0008] 2)求取负荷真实值的轨迹方向角Θ a :由t时刻的负荷真实值ya(t)、t-1时刻的 负荷真实值ya(t-l)、以及时刻的负荷真实值y a(t_2)，分别计算点（t-1, ya(t_l))到点 (t，ya(t))的射线、以及点（t-2，ya(t_2))到点（t-l，y a(t_l))的射线与横轴（时间轴t轴） 正方向的夹角Θ a(t)和Θ a(t-l)为：
[0009] Θ a (t) = arctan [ya (t) -ya (t~l)]
[0010] Θ a(t-l) = arctan [ya(t-l)-ya(t-2)]
[0011] 3)求取负荷真实值的轨迹线速度\ :负荷真实值在某一时刻的轨迹线速度，方向 始终指向横轴（时间轴t轴）正方向，并根据负荷真实值的轨迹方向角0a不同，按下式分 别计算得到：
【权利要求】
1. 一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法，该方法包括如下步骤： 1) 确定各变量的初始值：读取电力部门提供的预测时刻之前的三个历史负荷数据，令 初始时负荷预测值与负荷真实值相等，即y(l) =ya(l)、y(2) =ya(2)、y(3) =ya(3)，得 到负荷预测值和负荷真实值的几个历史轨迹方向角为：θ (1) = 0、θ (2) = 0、θ (3)= arctan[y(3)_y(2)]、0a(l) =〇; 2) 求取负荷真实值的轨迹方向角0a :由t时刻的负荷真实值ya(t)、t-1时刻的负 荷真实值ya(t-l)、以及卜2时刻的负荷真实值ya(t_2)，分别计算点（t-1, ya(t_l))到点 (t，ya(t))的射线、以及点（t-2，ya(t_2))到点（t-l，y a(t_l))的射线与横轴（时间轴t轴） 正方向的夹角Θ a(t)和Θ a(t-l)为： 0a(t) = arctan[ya(t)-ya(t-l)] 0a(t-l) = arctan[ya(t-l)-ya(t-2)]； 3) 求取负荷真实值的轨迹线速度va :负荷真实值在某一时刻的轨迹线速度，方向始终 指向横轴正方向，并根据负荷真实值的轨迹方向角9a不同，按下式分别计算得到：
4) 求取负荷预测误差Sy :由t时刻的负荷预测值y(t)和负荷真实值ya(t)，计算预测 误差δ y为： 5y = y-ya 5) 根据步骤2)得到的ea(t)和ea(t-i)，计算负荷真实值的轨迹角速度（为： θ:,=θ"(〇-Θ,,(卜 1) 6) 根据所设计的轨迹跟踪控制器，求取负荷预测值的轨迹线速度ν和轨迹方向角Θ ; 7) 根据步骤6)得到的ν和Θ，并由r = v'sine，求得负荷预测值y(t+l)为： y (t+1) = y (t)+vsin θ 8) 令t = t+1，重复以上的步骤2)至步骤7)，就可依次得到下一时刻的负荷预测值。
2. 根据权利要求1所述的一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法，其特征在于，所述 的步骤6)中的控制器设计，当控制器设计为
其中，1、η2为大于零的控制器比例常数，负荷预测误差将渐近收敛到零。
【文档编号】G06Q10/04GK104102957SQ201410386788
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】沈志熙, 宋永端, 吴小琴, 马冬雪 申请人:重庆大学