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节点无功功率变化规律的预测* 韩力 韩学山 ( 山东大学电气工程学院，山东 济南 250061 ) 摘 要:本文以山东省电网为研究对象，通过有功与无功间的牵制规律分析，借助改进后的BP算法和成熟的时 间序列分析技术，以负荷有功功率总量预报为基础，间接分析节点负荷有功功率变化规律、节点功率因数变 化规律、无功的电压静态特性规律,由此实现节点无功功率变化规律的预报，所构建的实时综合算法和编制程 序经实际电网测试取得良好效果。 关键词:负荷预报 电压 无功 BP 算法 时间序列 1 引言 自从上世纪70 年代以来，电力系统的规模日趋庞大，结构日趋复杂。同时电力系统调度自动化的功能也 [1][2] 的要求也越来越高，不仅要求预测系统负荷，而且还要求预 日益完善和提高。在这种情况下，对负荷预测 测节点负荷。电力系统网络分析方面的应用软件在解算规模和运算速度方面，已有很大程度的发展。从在线 应用角度看，提高运算速度仍然是很重要的。同时，含网络解算的电力系统有功调度、经济分析软件需要未 来时刻的节点负荷数据，以便在掌握系统未来态势的基础上，进行正确的分析、判断和决策。与系统负荷预 测相比，节点负荷预测有其特殊性。它要求的信息量比较大，不仅要预测节点有功负荷，还要预测节点无功 负荷。节点负荷也是由许多用户负荷组成的，也具有系统负荷所具有的规律性，但随机事件对它的影响远大 [3] 于系统总负荷 。 [4] [5] 目前，基于负荷预测的变电站电压无功控制 和区域电网的电压无功控制 的研究已有报道。就无功负荷 预测的方法而言,主要有两种。一种是不考虑有功、无功以及电压的牵制关系的情况下，直接对无功功率进行 建模预测，如文献[4]。另一种是假定节点功率因数恒定不变，在不考虑无功与电压的敏感关系的情况下，通 过有功预测推测出无功的运行模式，如文献[5]。现在，全网的电压无功优化控制中引入无功负荷预测还未见 报道。因为无功功率负荷预测相对有功功率负荷预测来说，显得作用弱一些；无功与电压之间关系敏感，且 各处无须绝对一致的电压水平；电源和负荷的无功功率无实质性差别，其区别在于人为规定下的感性无功功 率和容性无功功率；无功不易远距离传输，因而无功功率具有局域性。所以，以上问题制约了无功预测在全 网电压无功控制中的可行性。 由此看来，把握无功功率变化规律其着眼点应该放在节点上，同时要注重：有功和无功间的牵制关系， 电压和无功之间的依赖关系，就是无功的电压静态特性，即可预测无功的变化规律。因此，只要能对未来某 一周期内电网各节点的无功进行较准确的预测，实现电网无功、电压的自动控制才有真正的意义，因为只有 这样才能实现向前看的能力，做到减少损耗、保证电压水平的同时，避免控制设备频繁的切换，也才可能尽 量做到参与实时控制的设备尽可能的少。 原则上讲，节点负荷预测可以采用系统负荷预测的一些方法。由于节点负荷预测常常是超短期或短期的， 所以可以采用较为简单的方法以减少众多节点负荷预测计算时间[3] 。本文以山东省电网为研究对象，通过有 功与无功间的牵制关系分析，借助改进后的BP算法和成熟的时间序列[7]分析技术，以负荷有功功率总量预报 为基础，间接分析节点负荷有功功率变化规律、节点功率因数变化规律、由此实现无功变化规律的预报，所 构建的实时综合算法和编制程序经实际电网测试取得良好效果。 2 有功、无功、功率因数间的牵制关系 由于节点有功功率变化有显著的规律，所以在进行无功功率变化规律研究时，考虑有功功率、无功功率、 * ∗国家自然科学基金资助项目 - 1 - 功率因数的牵制关系是很自然的。节点i 有功功率、无功功率、功率因数的牵制关系可表示如下： Q t( ) P t(tg) t ( ) ϕ i