電力分析

主要內(nèi)容包括電力系統(tǒng)的基本知識(shí)，電力系統(tǒng)的等值電路及潮流計(jì)算，電力系統(tǒng)有功功率平衡及頻率調(diào)整，電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡及電壓調(diào)整，電能損耗計(jì)算及降低的措施，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性分析，遠(yuǎn)距離輸電，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和典型事故分析，架空線路機(jī)械計(jì)算，電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等 。

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，尤其是工業(yè)發(fā)展突出，促進(jìn)了對(duì)電力的需求量，但是，用電增長(zhǎng)存在地區(qū)差異，用電增長(zhǎng)具有地區(qū)不平衡性，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快的東部沿海地區(qū)用電量增長(zhǎng)速度快，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度相對(duì)較慢的中西部地區(qū)用電量增長(zhǎng)也相對(duì)比較緩慢，我國(guó)用電量呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性差異，這種差異性隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展而逐漸擴(kuò)大。2100433B

電力分析是指對(duì)由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)的特性進(jìn)行研究。

1、潮流計(jì)算，研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計(jì)算，常規(guī)潮流計(jì)算的任務(wù)是根據(jù)給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線上的電壓（幅值及相角）、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計(jì)算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算和故障分析的基礎(chǔ) 。

2、短路故障計(jì)算，主要研究電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（包括短路、斷線和非正常操作）時(shí)，故障電流、電壓及其在電力網(wǎng)中的分布。

3、穩(wěn)定計(jì)算，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)受干擾而不發(fā)生非同步運(yùn)行、頻率崩潰和電壓崩潰的能力。

電力分析儀：也叫電力質(zhì)量分析儀、諧波分析儀等。是測(cè)量電壓，電流，有功/無(wú)功/視在功率，功率因數(shù)，有效功率量，無(wú)效功率量，頻率，諧波的儀器。

電力分析儀主要用于單相、三相功率測(cè)量、電壓事件捕捉、諧波測(cè)量、三相不平衡度測(cè)量等方面。

概述

根據(jù)分析對(duì)象不同，城市電力飽和負(fù)荷分析可分為飽和負(fù)荷規(guī)模分析、飽和負(fù)荷時(shí)間分析和飽和負(fù)荷空間分析3類(lèi)。其中，規(guī)模分析對(duì)象為城市電力負(fù)荷達(dá)到飽和時(shí)的用電量((kW·h)和最大用電負(fù)荷(kW);時(shí)間分析對(duì)象為負(fù)荷達(dá)到飽和階段的具體年度或置信區(qū)間;空間分析對(duì)象為飽和階段電力負(fù)荷在城市內(nèi)的空間位置分布情況，以便更好地布局電源點(diǎn)及線路走廊。

根據(jù)分析機(jī)理不同，可分為經(jīng)濟(jì)參數(shù)模型法和負(fù)荷趨勢(shì)模型法兩大類(lèi)。其中，經(jīng)濟(jì)參數(shù)模型法是根據(jù)電力負(fù)荷和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，通過(guò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、市政建設(shè)、人口、居民生活水平等方而的參數(shù)分析，對(duì)飽和負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，傳統(tǒng)方法有單耗法、電力消費(fèi)彈性系數(shù)法等 。經(jīng)濟(jì)參數(shù)模型法又可分為宏觀分析方法和微觀分析方法2類(lèi)：宏觀方法側(cè)重于總量分析，用于用電量、用電負(fù)荷和飽和時(shí)間的分析預(yù)測(cè);微觀方法側(cè)重于負(fù)荷的空間分布。在進(jìn)行飽和負(fù)荷分析時(shí)，應(yīng)運(yùn)用宏觀分析方法進(jìn)行總量控制，運(yùn)用微觀分析方法進(jìn)行修正調(diào)整，形成飽和負(fù)荷分析的閉環(huán)工作流程。負(fù)荷趨勢(shì)模型法是依據(jù)負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)，探求負(fù)荷發(fā)展變化規(guī)律，提煉計(jì)量模型，按照變化規(guī)律分析電力負(fù)荷的發(fā)展和飽和情況 。

經(jīng)濟(jì)參數(shù)模型法

（1）宏觀分析類(lèi)

a.人均用電量法

在對(duì)飽和階段人口容量進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，參照經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電量增長(zhǎng)規(guī)律，研究得出本地區(qū)電力需求增長(zhǎng)表現(xiàn)飽和態(tài)勢(shì)時(shí)的人均用電量和負(fù)荷特性指標(biāo)，并據(jù)此推算飽和負(fù)荷的大小。

b..負(fù)荷密度法

通過(guò)參照經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)主要功能區(qū)的負(fù)荷密度情況.分析得出本地區(qū)電力需求增長(zhǎng)表現(xiàn)飽和態(tài)勢(shì)時(shí)的飽和負(fù)荷密度，在此基礎(chǔ)上結(jié)合城市土地規(guī)劃推算出飽和負(fù)荷的大小。

c.系統(tǒng)動(dòng)力與計(jì)量經(jīng)濟(jì)組合模型

飽和負(fù)荷受政治、經(jīng)濟(jì)、人口、環(huán)境等多方而影響，單一的預(yù)測(cè)方法很難提高預(yù)測(cè)的精度。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)以定性分析為先導(dǎo)、定量分析為支持，從系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)制、微觀結(jié)構(gòu)入手來(lái)分析研究系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其動(dòng)態(tài)行為的關(guān)系;而計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)是定量分析研究具有隨機(jī)性特性的經(jīng)濟(jì)變量關(guān)系的有效手段。系統(tǒng)動(dòng)力與計(jì)量經(jīng)濟(jì)組合模型是首先基于計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)找出電力需求的主要影響因素，在此基礎(chǔ)上建立電力需求與其影響因子的計(jì)量方程，然后建立考慮各方而影響的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)電力需求預(yù)測(cè)模型，最后將人口、經(jīng)濟(jì)、電力需求的子系統(tǒng)方程代入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，綜合電力經(jīng)濟(jì)關(guān)系計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型與電力負(fù)荷系統(tǒng)動(dòng)力模型進(jìn)行飽和分析。

（2）微觀分析類(lèi)

a.空間負(fù)荷法(用地仿真法)

根據(jù)城市總體規(guī)劃中的用地性質(zhì)把每個(gè)規(guī)劃區(qū)分為若干個(gè)地塊，每種用地的負(fù)荷密度根據(jù)“城中心取高值，城郊結(jié)合區(qū)取中值，郊區(qū)取低值”的原則。參照經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)主要功能區(qū)的負(fù)荷密度情況，對(duì)所處不同區(qū)域的同種用地性質(zhì)地塊取不同的負(fù)荷密度值，可以得出規(guī)劃區(qū)各個(gè)地塊的遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)值，將同一規(guī)劃區(qū)內(nèi)各個(gè)地塊負(fù)荷預(yù)測(cè)值相加，即可得出規(guī)劃區(qū)內(nèi)飽和年負(fù)荷預(yù)測(cè)值。

b.輻射效應(yīng)法

各地塊負(fù)荷密度之間存在輻射作用，一些負(fù)荷密度很高的地塊會(huì)對(duì)周邊區(qū)域的負(fù)荷密度有比較明顯的拉抬作用;同樣，負(fù)荷密度比較低的地塊，也會(huì)延緩周邊區(qū)域負(fù)荷的增長(zhǎng)。輻射作用的本質(zhì)含義是，負(fù)荷密度下降或上升的梯度(或方向?qū)?shù))的模不會(huì)過(guò)大。負(fù)荷密度是標(biāo)量，負(fù)荷密度的輻射作用類(lèi)似于其他標(biāo)量場(chǎng)，因此，可將負(fù)荷密度的空間分布視為二維標(biāo)量場(chǎng)。

通過(guò)上述方法，可以同時(shí)考慮主中心點(diǎn)與其他中心點(diǎn)之間的輻射效應(yīng)，也可以考慮各個(gè)中心點(diǎn)相互之間的輻射效應(yīng)。

c.蟻群元胞自動(dòng)機(jī)模型

該方法的核心是對(duì)各類(lèi)土地元胞轉(zhuǎn)換規(guī)則的深入挖掘。影響城市土地性質(zhì)轉(zhuǎn)變的因素相當(dāng)于蟻群理論中的信息索，信息素作用于土地元胞的轉(zhuǎn)移，從而計(jì)算得到城市用地性質(zhì)轉(zhuǎn)變的概率;再通過(guò)研究各類(lèi)土地性質(zhì)下的負(fù)荷密度變化規(guī)律，預(yù)測(cè)城市未來(lái)電力負(fù)荷;并通過(guò)“S”形曲線來(lái)判斷達(dá)到飽和狀態(tài)的時(shí)機(jī)。

負(fù)荷趨勢(shì)模型法

a.邏輯斯蒂曲線擬合

邏輯斯蒂曲線是生長(zhǎng)曲線模型的一種。生長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)是開(kāi)始增長(zhǎng)較為緩慢，以后在某一段時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)速度較快，當(dāng)達(dá)到某一極限之后，生長(zhǎng)速度又趨緩慢，這一特點(diǎn)與電力負(fù)荷的增長(zhǎng)規(guī)律有共同之處，將邏輯斯蒂曲線應(yīng)用于飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)是一種合適的方法。邏輯斯蒂曲線方程變形后可得到。擬合邏輯斯蒂曲線可采用四點(diǎn)法，即根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的4個(gè)特殊數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)估計(jì)飽和值。

為確保所得到飽和值的準(zhǔn)確度，要求所選取的4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)具有一定的特殊性。根據(jù)取樣法的要求，統(tǒng)計(jì)歷史年的數(shù)據(jù)條數(shù)，確保其為4的倍數(shù)，然后從當(dāng)年開(kāi)始倒推。選取相同間隔的4個(gè)數(shù)據(jù)作為計(jì)算飽和值的點(diǎn)，且給定的歷史年負(fù)荷數(shù)據(jù)越多(即所擬合的“S”形曲線上的已知點(diǎn)給得越多)，利用該方法求得的飽和值越準(zhǔn)確。

b.灰色Verhulst模型

傳統(tǒng)的灰色GM(1,1)模型比較適用于具有較強(qiáng)指數(shù)規(guī)律的負(fù)荷序列，描述單調(diào)的變化過(guò)程。而當(dāng)負(fù)荷按照“S”形曲線進(jìn)行增長(zhǎng)或增長(zhǎng)處于飽和階段時(shí)，若采用該灰色模型則預(yù)測(cè)誤差較大，預(yù)測(cè)精度不滿(mǎn)足實(shí)際要求，為此將灰色Verhulst模型引入到負(fù)荷預(yù)測(cè)中來(lái)，很好地解決了該問(wèn)題，同時(shí)保留了灰色預(yù)測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

c.非線性回歸校正模型

非線性回歸模型是中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)的一種有效的方法，對(duì)常規(guī)變化趨勢(shì)的負(fù)荷有很好的擬合性，具有直觀性強(qiáng)、計(jì)算簡(jiǎn)單、可檢驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)增長(zhǎng)處于飽和階段的負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差較大。通過(guò)對(duì)非線性回歸模型進(jìn)行校正可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。}