張忠斌

(國(guó)網(wǎng)六安供電公司,安徽六安 237000)

芻議智能電表在配電網(wǎng)中的擴(kuò)展應(yīng)用

張忠斌

(國(guó)網(wǎng)六安供電公司,安徽六安 237000)

作為智能終端,將用戶的信息進(jìn)行充分的儲(chǔ)存、收集、分析和預(yù)測(cè)是智能電表的重要職能,它以廣域通信網(wǎng)絡(luò)作為媒介,搭建起了電力企業(yè)和用電者之間的橋梁。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我國(guó)在研究智能電網(wǎng)和配電自動(dòng)化方面取得了一定的進(jìn)步,現(xiàn)階段智能電表的有效應(yīng)用,使實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)成為可能。將負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法應(yīng)用到配電網(wǎng)當(dāng)中是智能電表的未來(lái)發(fā)展和研究方向。對(duì)智能電表在配電網(wǎng)中的擴(kuò)展應(yīng)用進(jìn)行充分的研究,有助于推動(dòng)我國(guó)智能電表技術(shù)和智能電網(wǎng)的發(fā)展。

智能電表 配電網(wǎng) 負(fù)荷預(yù)測(cè)

近年來(lái)，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，飛速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)致我國(guó)企業(yè)和個(gè)人對(duì)于各種能源的需求量大大增加。能源的消耗同時(shí)給全球的環(huán)境和生態(tài)帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人們開(kāi)始注重研究新技術(shù)和方法來(lái)充分利用可再生能源。在這種狀況下，智能電網(wǎng)理論被提出，它能夠有效對(duì)能源進(jìn)行節(jié)約，在實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中具有重大的意義。而現(xiàn)階段智能電表的應(yīng)用能夠有效促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

1 智能電表的原理

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來(lái)科學(xué)家在電子式電表的基礎(chǔ)上研發(fā)了智能電表。同傳統(tǒng)的電表相比，智能電表在運(yùn)行職能和構(gòu)成方面都具有非常大的進(jìn)步。電流電壓線圈和鋁盤等是傳統(tǒng)電表的重要組成部件，當(dāng)渦流被能夠移動(dòng)的鋁盤進(jìn)行感應(yīng)之后再用電流線圈相互影響是傳統(tǒng)電表的工作過(guò)程。而電子元器件是智能電表的組成部件，其在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中首先要將用電者的電壓和電流進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，集成電路是由專門的電能表來(lái)進(jìn)行的，并將采集到的信息進(jìn)行有效的處理，并將其轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖進(jìn)行輸出。在最后，處理和控制工作室有單片機(jī)來(lái)執(zhí)行的，以用電量的形式將脈沖進(jìn)行顯示。

2 智能電表的擴(kuò)展功能研究

同傳統(tǒng)的電表相比，提供雙向計(jì)量功能是智能電表最大的功能特點(diǎn)，它能夠有效監(jiān)視各大用電戶所擁有的電能質(zhì)量，同時(shí)還擁有自動(dòng)抄表(AMR)和將電價(jià)進(jìn)行分時(shí)段計(jì)算的功能，數(shù)據(jù)處理能力也比傳統(tǒng)的電表高很多。近年來(lái)智能電表的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它具有多種拓展功能，在這里重點(diǎn)將配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行分析。

2.1 傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)

種類繁多和性質(zhì)不同的負(fù)荷是電力系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)之一，同時(shí)，人們?cè)谌粘Ｉ钪杏秒姷倪^(guò)程中是不規(guī)律的，因此，普通的解析式是無(wú)法將如此大量的負(fù)荷進(jìn)行累加的。從供電需求及社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方面來(lái)講，對(duì)于負(fù)荷的估計(jì)和預(yù)測(cè)不可忽視。人們?cè)谌粘５纳町?dāng)中需要預(yù)測(cè)負(fù)荷，這樣才能夠?qū)⑿枰玫碾娏M(jìn)行提前的估計(jì)，保證工作和生活的正常進(jìn)行，此時(shí)就需要充分調(diào)查和分析歷史數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè)結(jié)果能夠影響用電低谷設(shè)備的采用和蓄冷蓄熱技術(shù)的應(yīng)用等，能夠轉(zhuǎn)變用戶用電的高峰期和低谷期，這樣一來(lái)就能夠促進(jìn)系統(tǒng)更加可靠和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行[1]。

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)近年來(lái)得到了很大的進(jìn)步，例如，灰色預(yù)測(cè)技術(shù)、指數(shù)平滑預(yù)測(cè)技術(shù)等，尤其是SCADA裝置的有效應(yīng)用，使我國(guó)的配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)得到及時(shí)的收集和傳送。然而SCADA對(duì)于數(shù)據(jù)的有效測(cè)量才能夠促進(jìn)負(fù)荷預(yù)測(cè)的順利進(jìn)行，但是現(xiàn)階段自動(dòng)化在我國(guó)的配電網(wǎng)當(dāng)中不夠發(fā)達(dá)，嚴(yán)重缺少測(cè)量模塊，SCADA只能在饋線一級(jí)進(jìn)行應(yīng)用，然而眾多的負(fù)荷是無(wú)法得到及時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量的。

2.2 在智能電表基礎(chǔ)上的廣域負(fù)荷預(yù)測(cè)

傳統(tǒng)的電表在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)使網(wǎng)損現(xiàn)象發(fā)生在配電網(wǎng)線路當(dāng)中，這是SCADA技術(shù)在進(jìn)行負(fù)荷測(cè)量當(dāng)中的缺陷。智能電表之所以能夠?qū)⒇?fù)荷進(jìn)行更準(zhǔn)確的測(cè)量是由于它被安裝與用戶的一端，同時(shí)在整體的測(cè)量元件當(dāng)中它屬于最底層的元件，這就在很大程度上能夠?qū)y(cè)量負(fù)荷的精確度進(jìn)行提高。如果想要將某一區(qū)域內(nèi)在某一時(shí)間段內(nèi)的負(fù)荷值進(jìn)行真實(shí)的展現(xiàn)，我們可以將該區(qū)域內(nèi)的智能電表數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣一來(lái)就能夠細(xì)化電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

然而在進(jìn)行這樣的操作過(guò)程中我們要充分考慮到如果將該區(qū)域某一時(shí)間段內(nèi)的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，那么傳輸過(guò)程中是否能夠得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的支持，以及頂端系統(tǒng)解決這樣大量數(shù)據(jù)的方法是什么。所以此時(shí)我們應(yīng)該將智能測(cè)量裝置安裝與饋線的出口處，它們是能夠與智能電表進(jìn)行通信相連的，智能電表數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)的處理都由這些裝置來(lái)完成，這樣就能夠?qū)跋到y(tǒng)處理數(shù)據(jù)的壓力進(jìn)行較小。分級(jí)處理數(shù)據(jù)的方法能夠促進(jìn)通信上的順暢[2]。

2.3 支持向量機(jī)負(fù)荷預(yù)測(cè)

在對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)的過(guò)程中，其精度大小影響很重要的一個(gè)因素就是對(duì)核函數(shù)的選擇。長(zhǎng)久以來(lái)人們對(duì)于核函數(shù)的選擇都進(jìn)行了大量的研究，在這些研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，在這里我們選擇SVM的核函數(shù)的時(shí)候以指數(shù)函數(shù)來(lái)作為代表進(jìn)行研究。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的研究和調(diào)查，我們了解到能夠嚴(yán)重影響SVM的性能表現(xiàn)的是寬度參數(shù)和懲罰系數(shù)在核函數(shù)當(dāng)中的體現(xiàn)。我們?cè)谶M(jìn)行研究的過(guò)程中，在0.001與10之間固定懲罰系數(shù)c和不敏感損失參數(shù)ε，如果寬度參數(shù)不斷增大那么訓(xùn)練集中的標(biāo)準(zhǔn)均方差以后增大。因此，當(dāng)較小的寬度參數(shù)σ2過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)在SVM與訓(xùn)練集當(dāng)中。因此，SVM的泛化能力是受到寬度參數(shù)的重要影響的。但是，不敏感損失參數(shù)ε在變大的過(guò)程中會(huì)引起支持向量樹(shù)木的減少，還會(huì)造成一定程度的波動(dòng)出現(xiàn)在訓(xùn)練時(shí)間當(dāng)中。這就表明，預(yù)測(cè)精度和泛化能力在SVM當(dāng)中受到不敏感損失參數(shù)ε的影響幾乎可以忽略不計(jì)。模型的性能會(huì)受到SVM參數(shù)選擇的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)階段的發(fā)展當(dāng)中SVM的參數(shù)選擇還缺少公認(rèn)有效的結(jié)構(gòu)化方法。

3 結(jié)語(yǔ)

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)在發(fā)展過(guò)程中對(duì)于能源的需求量大大增加，能源的消耗給環(huán)境和生態(tài)帶來(lái)了巨大的損害。在這種情況下我國(guó)應(yīng)積極充分利用現(xiàn)有能源，減少能源的浪費(fèi)。智能電表的研發(fā)并使用有效的對(duì)我國(guó)個(gè)人和企業(yè)的用電情況進(jìn)行了監(jiān)督和控制，以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)提高了人們的節(jié)能意識(shí)。同時(shí)，我們還應(yīng)該注意到智能電表的種種擴(kuò)展功能，尤其在負(fù)荷預(yù)測(cè)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)智能電表這一智能終端的有效應(yīng)用， 促進(jìn)了整個(gè)電網(wǎng)處理的優(yōu)化。

[1]吳旭陽(yáng).基于高級(jí)量測(cè)體系的配電網(wǎng)竊電判據(jù)研究[D].華北電力大學(xué),2014.

[2]何湘寧,宗升,吳建德,李武華,趙榮祥.配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,29(02):5162-5167.