一种基于多尺度空间分辨率的空间负荷预测误差评价方法

摘要

本发明是一种基于多尺度空间分辨率的空间负荷预测误差评价方法，其特点是，包括建立电力地理信息系统，并在电力地理信息系统中的不同尺度电力负荷空间分辨率下生成两类负荷元胞，简称元胞；运用负荷密度指标法对待测区域进行空间负荷预测，并根据其预测值与实际值求取负荷预测误差；运用多尺度空间分辨率分析技术，通过定义旗变量判断两类元胞之间的归属关系，根据某元胞与其它元胞之间距离及本身负荷预测值的幅值误差来计算空间误差影响值；将预测误差影响值与相应电力设备或设施的容量和实际负荷之间的差值作比对，建立误差评价指标，实现对空间负荷预测误差进行评价。

主权项

一种基于多尺度空间分辨率的空间负荷预测误差评价方法，其特征是，它包括以下步骤：1)建立电力地理信息系统在地理信息系统平台中，将待测区域的卫星照片进行经纬度配准形成基图，以基图为背景分别建立二次变电站的位置及其供电范围图层，10kV馈线及其供电范围图层，供电局及供电分局的供电范围图层；2)电力负荷空间分辨率(1)I类空间分辨率供电区域的总面积为S，各供电小区的面积分别为S₁，S₂，…，S_n，n为供电小区的总数目；令k₁＝S₁/S，k₂＝S₂/S，…，k_n＝S_n/S，有r_kn＝{(1/(k₁S)，1/(k₂S)，…，1/(k_nS))}，则称r_kn为(k₁，k₂，…，k_n)尺度空间分辨率；此时r_kn是一个数列，用于刻画一组不等大小、非规则小区，并规定为I类空间分辨率；其中：S为供电区域的总面积，S₁，S₂，…，S_n分别为各供电小区的面积，n为供电小区的总数目，k₁，k₂，…，k_n分别为各供电小区的面积与供电区域总面积的比值，r_kn为(k₁，k₂，…，k_n)尺度空间分辨率；但是，对于不同排序的相同供电小区，所对应的I类空间分辨率是完全不同的，这就出现了对同一个待测区域的空间分辨率表述不一致的问题；为此在表述SREL的过程中建立关于供电小区排序的统一规则：首先，分别求出各供电小区的近似几何中心(x,y)，以左下角供电小区的近似几何中心为原点，建立直角坐标系；然后，按(x+y)从小到大的顺序将供电小区排序；若某几个供电小区(x+y)相等，则按x从小到大的顺序将供电小区排序；最后，按所得供电小区的排序求取I类空间分辨率；这种确定空间分辨率的方法解决了对同一个待测区域的空间分辨率表述不一致的问题，简称WT‑XP法；其中：(x,y)为各供电小区几何中心在电力GIS中的经纬度坐标；(2)II类空间分辨率供电区域的总面积为S，各供电小区为等大小的规则形状，正方形、长方形或六边形，面积均为S₀，令k＝S₀/S，有r_k＝1/(kS)，$C={\left[\begin{array}{cccc}{r}_k& r_k& ···& r_k\\ r_k& r_k& ···& r_k\\ ···& ···& ···& ···\\ r_k& r_k& ···& r_k\end{array}\right]}_{m\times n}$此时r_k是一个数值，C用于刻画一组等大小规则小区，并规定为II类空间分辨率；其中：S为供电区域的总面积，S₀为各等大小规则形状的供电小区的面积，k为各等大小规则形状的供电小区面积与供电区域总面积之比，m为矩阵的行数，n为矩阵的列数；3)生成元胞分别以电力设备、设施、供电单位的供电范围划分待测区域来生成元胞，并将这些不等大小的元胞称为I类元胞；按照等大小的规则网格划分待测区域来生成元胞，并将这些元胞称为II类元胞；4)求取空间误差运用负荷密度指标法对待测区域的II类元胞进行空间负荷预测，并根据其负荷预测值与负荷实际值求取空间误差，e＝L_y‑L_s         (1)其中：e为“待测区域”元胞负荷预测结果的误差，L为元胞负荷，L_s为待测区域元胞的负荷实际值，s代表实际的意思，L_y为待测区域元胞的负荷预测值，y代表预测的意思；5)建立旗变量为了判断出某个II类元胞(i,j)属于哪个二次变电站的供电范围，建立旗变量F(i,j)，见式(2)，其中：(i,j)为II类元胞所在的行列，i为II类元胞所在的行数，j为II类元胞所在的列数，F(i,j)是为了判断出II类元胞(i,j)属于哪个二次变电站的供电范围而建立的旗变量；考虑到某些II类元胞处在多个二次变电站供电范围交界上，为了判断这些II类元胞属于哪个二次变电站的供电范围，建立相应的判断规则：在二次变电站供电范围完成排序的前提下，II类元胞(i,j)与n个二次变电站供电范围相交，交叠部分的面积分别为s₁，s₂，…，s_n，则(1)在max{s₁，s₂，…，s_n}＝s_i时，该II类元胞属于第i个二次变电站的供电范围；(2)在max{s₁，s₂，…，s_n}＝s_i＝…＝s_j时，该II类元胞属于二次变电站供电范围排序在前的二次变电站供电范围；其中：s为II类元胞与二次变电站供电范围交叠部分的面积，s₁，s₂，…，s_n分别为II类元胞(i,j)与第1，2，…，n个二次变电站供电范围交叠部分的面积，n是二次变电站的总数，s_i、s_j分别为II类元胞(i,j)与第i、j个二次变电站的供电范围交叠部分的面积；6)构建隶属关系概率函数根据旗变量分别判断出各II类元胞由哪个二次变电站供电，统计任意两个II类元胞是否由同一个二次变电站供电的概率，利用指数函数对统计结果进行拟合，进而得到任意两个II类元胞由同一个二次变电站供电的隶属关系概率函数，见式(3)；$p=f\left(d\right)=a·e^{{-(b·d)}^2}---\left(3\right)$其中：p为元胞(m,n)与元胞(i,j)的由同一个二次变电站供电的概率，f为概率p关于距离d的函数，a、b为相关参数，d为元胞(m,n)与元胞(i,j)之间的距离，m、i分别为元胞(m,n)、元胞(i,j)所在的行数，n、j分别为元胞(m,n)、元胞(i,j)所在的列数；7)求取误差影响值根据隶属关系概率函数f(d)以及各II类元胞的空间误差值可以得到II类元胞(m,n)的空间误差对任意II类元胞(i,j)的误差影响值E(i,j)，任意元胞(i,j)的误差影响值E(i,j)是指所有II类元胞的误差对元胞(i,j)预测误差的影响；$E(i,j)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}[f\left(\sqrt{{(m-i)}^2+{(n-j)}^2}\right)·e(m,n)]/T---\left(4\right)$$T=\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}f\left(\sqrt{m^2+n^2}\right)---\left(5\right)$其中：E为空间负荷预测误差影响值，E(i,j)为任意II类元胞(i,j)的误差影响值，e(m,n)为II类元胞(m,n)的空间误差，T为概率函数之和，M为II类元胞的总行数，N为II类元胞的总列数；8)基于误差影响值的规划方案评价在II类空间分辨率下，二次变电站变压器的额定有功为P_N，实际负荷最大值为P_max，第i个I类元胞的误差影响值为E_i，额定有功与实际负荷最大值的差值ΔP为ΔP＝P_N‑P_max         (6)(1)若E_i＜ΔP，则说明空间负荷预测结果的误差超过了二次变电站的抗受能力，二次变电站的空间负荷预测结果误差不会对原有规划产生影响；(2)若E_i＞ΔP，则说明空间负荷预测结果的误差超过了二次变电站的抗受能力，该二次变电站的空间负荷预测结果误差将会对原有规划产生较大影响，需要重新制定规划方案；其中：P_N为二次变电站变压器的额定有功，P_max为实际负荷最大值，ΔP为二次变电站变压器额定有功与实际负荷最大值的差值，E_i为第i个I类元胞的误差影响值，i＝1，2，…，n，n为二次变电站的总数。