一种计及电网拓扑约束的节点负荷预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气工程领域，尤其涉及用于电力系统短期运行调控的一种计及电网 拓扑约束的节点负荷预测方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统节点负荷预测是电力系统短期运行调控的基础，其为电网安全经济调度 提供依据，并为电力系统安全预警提供负荷趋势数据，并为系统状态估计提供检测数据突 变的数据源。新形势下，随着电力市场竞争机制的不断推进，电力负荷呈现电动汽车、储能 等形式多元化发展，节点负荷的波动规律也变得日趋复杂，规律性较差的小负荷节点日益 增多，传统的电力系统节点负荷预测方法面临挑战，如何提高节点负荷预测的精度以满足 电网短期运行调控需求是当前电力工程业界关注的难题。
[0003] 专利号为CN200810203042.X的中国专利："4阶龙格-库塔母线负荷预报方法"， 给出了一种4阶龙格-库塔母线负荷预报方法，该专利通过对相邻时间间隔的母线负荷数 据取微分，根据4阶龙格-库塔方法要求实时计算加权值，由此进行母线负荷预报，其具有 能在不同时间段上预测误差小精度高的特点。
[0004] 专利号为CN201010589939. 8的中国专利："网省地一体化的母线负荷预测方法"， 给出了网、省、地一体化的母线负荷预测方法，该方法包括将网省调系统侧"自上而下"的预 测机制和上下级协调运作的"自下而上"预测方式相结合，解决分级调度带来的模型处理上 的困难，实现了各级调度机构的充分参与和协调。
[0005] 专利号为201010255314. 8的中国专利："一种母线负荷预测精度综合评价方法"， 公开了一种母线负荷预测精度综合评价方法，该专利对各母线负荷预测对象对稳定断面以 及重要支路设备计算母线负荷重要性指标，根据负荷历史波动情况，计算负荷波动指标，由 此计算母线负荷预测精度综合评价指标，最终获得对母线负荷预测精度更加全面和实用的 指标，有助于调度部门更合理地评价母线负荷预测工作。
[0006] 以上专利所述节点负荷预测在各节点负荷规律性较好的情况下具有较好的应用 效果，而随着电力系统中风电、光伏，以及电动汽车等逐渐普及，形成了诸多规律性较差的 小负荷节点，电力系统的负荷预测面临着两个问题：一是可以单独预测各节点的负荷且预 测精度基本满足调度的要求，但是多层负荷预测结果不协调；二是可以准确预测一部分节 点负荷，但是另一部分节点预测可信度低，在此背景下若仍沿用传统的节点负荷预测方法， 势必对电力系统短期运行调度产生严重影响，威胁系统安全运行。
【发明内容】
[0007] 本发明为了解决上述问题，提出了一种计及电网拓扑约束的节点负荷预测方法， 本方法将小域估计的思想引入立体化节点负荷预测体系之中，指出电力系统负荷预测中存 在小域节点，考虑观测量间的关系，形成关联方程，直接利用电力系统支路上的量测，在立 体化负荷预测模型中引入状态变量，从而提高负荷预测的鲁棒性，以为电力系统调度的智 能化发展提供技术支撑。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] -种计及电网拓扑约束的节点负荷预测方法，包括以下步骤：
[0010] (1)根据电压等级和运行方式对电网进行分区，划分预测层区；
[0011] (2)根据划分的预测层区，表征所有节点量测，选择状态变量；
[0012] (3)进行数据处理，补充量测不完善的数据，剔除不良数据，形成有效的节点负荷 时间序列，并确定小域节点；
[0013] (4)对节点负荷历史样本数据进行归一化处理，确定训练集的规模和训练样本特 征的维度，将归一化的时间序列分为训练集与测试集，对训练样本进行自相关分析；
[0014] (5)建立节点负荷与状态量的对应关系；
[0015] (6)建立立体化负荷预测模型，并优化模型参数，选择支持向量机参数，进行节点 负荷的滚动预测；
[0016] (7)统计预测结果。
[0017] 所述步骤（1)的具体方法为：划分预测层区是指根据电压等级和运行方式对电力 系统进行分区，以找到具有相关性的最小割集，即预测层区。
[0018] 所述步骤⑵中，状态变量是指能够表征所有节点量测的最小量测集合；状态变 量选择是指找到能代表待预测层区运行状态的支路潮流状态变量。
[0019] 所述步骤（2)中，设节点层数为n，n彡2，S为上层或中间层某一节点，Ai、A2、…、 A N为其下层节点，状态变量选择具体步骤包括：
[0020] 1)若下层节点的负荷本身规律性符合常规预测方法要求，则状态变量取为支路潮 流，此时状态变量由（Ai，A 2，…AN)构成；
[0021] 2)若下层节点的负荷整体规律性符合常规预测方法要求，只有个别节点规律性不 满足，则选取总量以及规律性强的节点作为状态变量，则此时状态变量由（S，Ai，…，A N_i)构 成；
[0022] 3)若下层节点的负荷规律性普遍很差，则使用总量以及不同分量之和作为状态变 量，此时状态变量为，? ??，A/V-丨)其中，A:代表不包括Ai的下层点^2_和。
[0023] 所述步骤（3)中，小域节点是指规律性差的负荷节点，其特征在于负荷本身具有 较大的随机性和间歇性，无法凭借其历史数据挖掘出负荷的变动规律，即小域节点负荷的 变化规律湮没在随机性、间歇性以及量测误差中。
[0024] 所述步骤（4)中，具体方法为：负荷数据归一化是指根据节点负荷历史记录绝对 值的最大值屮|_对数据进行归一化处理，根据式（1)将负荷样本数据归一化到（〇, 1)区 间，可表达为
【主权项】
1. 一种计及电网拓扑约束的节点负荷预测方法，其特征是；包括w下步骤： (1) 根据电压等级和运行方式对电网进行分区，划分预测层区； (2) 根据划分的预测层区，表征所有节点量测，选择状态变量； (3) 进行数据处理，补充量测不完善的数据，剔除不良数据，形成有效的节点负荷时间 序列，并确定小域节点； (4) 对节点负荷历史样本数据进行归一化处理