基于特性融合的电力负荷模型的建立与仿真
王鹏举+王思文
摘 要： 目前电力系统领域的基础研究与难点是电力负荷模型的建立，针对现有的电力负荷建模方法存在复杂、泛化能力弱或精度低的缺点，提出一种基于特性融合的电力负荷模型建立方法。该方法在深入分析电力负荷成分的基础上揭示了其一些基本特性，如静态、动态特性，退出、重启特性，从而构成负荷的综合特性，最终融合生成综合负荷模型。所提出的方法结合总体测辨法与统计综合法的优点，能够同时基于负荷的成分与量测信息对电力负荷复杂特性进行全面的描述，并最后通过算例仿真验证了该方法的有效性。
关键词： 电力系统； 负荷建模； 特性融合； 支持向量回归
中图分类号： TN915.853?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）18?0184?03
Establish and simulation of power load model based on feature fusion
WANG Pengju1， WANG Siwen2
（1. Department of Construction， State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang 110006， China；
2. Economic Technology Research Institute， State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang 110006， China）
Abstract： The establishment of power load model is the basic research and difficulty in the field of electric power system. In order to solve the problems of complexity， weak generalization ability and low precision existing in the available electric power load modeling methods， a power load modeling method based on feature fusion is proposed， with which， on the basis of analyzing the component of power load deeply， some basic characteristics （such as static and dynamic characteristics， exit and restart characteristics） which form the comprehensive characteristics of the load are revealed， and the integrated load model is generated with fusion approach. In combination with advantages of the measurement?based modeling method and statistical synthesis method， the proposed method can entirely describe the complex characteristics of power load on the basis of load component and measured information. The effectiveness of the method was verified with an example simulation.
Keywords： electric power system； load modeling； feature fusion； support vector regression
电力负荷模型的建立是电力系统领域的基础研究，但也是其难点之一，加之新型负荷设备给负荷模型的建立带来了挑战，负荷模型是否精确影响着电力系统的仿真分析[1?5]。目前电力负荷模型主要有统计综合法[6]和总体测辨法[7]，但统计综合法存在统计过程复杂，建模精度受其他因素影响大的缺点。而总体测辨法的泛化能力弱，全局性差。因此针对以上缺点，本文提出了一种基于特性融合的电力负荷模型建立方法。该方法在深入分析电力负荷成分的基础上揭示了其一些基本特性，如静态、动态运行特性，退出、重启特性，从而构成负荷的综合特性，并最终融合生成综合负荷模型。本文提出的方法结合总体测辨法与统计综合法的优点，能够同时基于负荷的成分与量测信息对电力负荷复杂特性进行全面的描述。
1 基于特性融合的电力负荷的建模方法思路
本文提出的基于特性融合的电力负荷模型建立方法思路如图1所示。其是综合了总体测辨法与统计综合法，图中的虚线方框为统计综合法所包含步骤。从图中可以看出，特性融合的过程也就是统计综合法设备模型比例折算的过程，从而可以体现负荷成分的同时简化统计过程。此外，该方法采用总体测辨法对负荷曲线进行拟合，泛化能力增强。该方法的两个主要环节为特性分析与特性融合，特性分析又可分为静态与动态特性。其中静态特性可由电阻、电流、功率相关的3种基本特性进行描述，动态特性基于各类设备模型可分为动态运行特性、退出和重启特性。特性融合是采用支持向量回归（SVR）将综合负荷基本特性进行融合[8]，SVR的输入为基本特性，输出为综合特性，依据扰动发生时的量测信息使得其中的有功 、无功功率与SVR输出的有功、无功功率差值最小。
5 结 语
本文针对现有的电力负荷建模方法存在复杂、泛化能力弱或精度低的缺点，提出一种基于特性融合的电力负荷的模型建立方法。该方法结合总体测辨法与统计综合法的优点，能够同时基于负荷的成分与量测信息对电力负荷复杂特性进行全面的描述。其在极端情况下也保持着较高的精度，操作简便，且适用范围广。本文最后通过算例仿真验证了该方法的有效性。
参考文献
[1] 汤涌.电力负荷的数学模型与建模技术[M].北京：科学出版社，2012.
[2] 王立地，何昕，朴在林.通用动态负荷模型电压阶跃检测和参数辨识方法[J].电网技术，2014，38（9）：2479?2483.
[3] 季文伟，王茂海，马平，等.基于实测PMU数据的风电综合负荷参数辨识[J].电力系统保护与控制，2015，43（18）：42?47.
[4] 马瑞，叶浏青，秦泽宇.高速公路电动汽车充电站日充电负荷随机模糊建模[J].长沙理工大学学报（自然科学版），2015，12（4）：81?88.
[5] 刘晓宇.基于Web的负荷统计法建模平台[D].济南：山东大学，2015.
[6] 李萌.中长期电力负荷特性分析和预测方法研究[D].上海：上海交通大学，2014.
[7] 王喆，杨华春.野草算法和支持向量机相融合的短期負荷预测[J].现代电子技术，2016，39（19）：99?101.
[8] 郑晓雨，郑静媛.暂态低压减载对电力系统仿真结果的影响[J].现代电力，2014，31（4）：34?38.
摘 要： 目前电力系统领域的基础研究与难点是电力负荷模型的建立，针对现有的电力负荷建模方法存在复杂、泛化能力弱或精度低的缺点，提出一种基于特性融合的电力负荷模型建立方法。该方法在深入分析电力负荷成分的基础上揭示了其一些基本特性，如静态、动态特性，退出、重启特性，从而构成负荷的综合特性，最终融合生成综合负荷模型。所提出的方法结合总体测辨法与统计综合法的优点，能够同时基于负荷的成分与量测信息对电力负荷复杂特性进行全面的描述，并最后通过算例仿真验证了该方法的有效性。
关键词： 电力系统； 负荷建模； 特性融合； 支持向量回归
中图分类号： TN915.853?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）18?0184?03
Establish and simulation of power load model based on feature fusion
WANG Pengju1， WANG Siwen2
（1. Department of Construction， State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang 110006， China；
2. Economic Technology Research Institute， State Grid Liaoning Electric Power Co.， Ltd.， Shenyang 110006， China）
Abstract： The establishment of power load model is the basic research and difficulty in the field of electric power system. In order to solve the problems of complexity， weak generalization ability and low precision existing in the available electric power load modeling methods， a power load modeling method based on feature fusion is proposed， with which， on the basis of analyzing the component of power load deeply， some basic characteristics （such as static and dynamic characteristics， exit and restart characteristics） which form the comprehensive characteristics of the load are revealed， and the integrated load model is generated with fusion approach. In combination with advantages of the measurement?based modeling method and statistical synthesis method， the proposed method can entirely describe the complex characteristics of power load on the basis of load component and measured information. The effectiveness of the method was verified with an example simulation.
Keywords： electric power system； load modeling； feature fusion； support vector regression
电力负荷模型的建立是电力系统领域的基础研究，但也是其难点之一，加之新型负荷设备给负荷模型的建立带来了挑战，负荷模型是否精确影响着电力系统的仿真分析[1?5]。目前电力负荷模型主要有统计综合法[6]和总体测辨法[7]，但统计综合法存在统计过程复杂，建模精度受其他因素影响大的缺点。而总体测辨法的泛化能力弱，全局性差。因此针对以上缺点，本文提出了一种基于特性融合的电力负荷模型建立方法。该方法在深入分析电力负荷成分的基础上揭示了其一些基本特性，如静态、动态运行特性，退出、重启特性，从而构成负荷的综合特性，并最终融合生成综合负荷模型。本文提出的方法结合总体测辨法与统计综合法的优点，能够同时基于负荷的成分与量测信息对电力负荷复杂特性进行全面的描述。
1 基于特性融合的电力负荷的建模方法思路
本文提出的基于特性融合的电力负荷模型建立方法思路如图1所示。其是综合了总体测辨法与统计综合法，图中的虚线方框为统计综合法所包含步骤。从图中可以看出，特性融合的过程也就是统计综合法设备模型比例折算的过程，从而可以体现负荷成分的同时简化统计过程。此外，该方法采用总体测辨法对负荷曲线进行拟合，泛化能力增强。该方法的两个主要环节为特性分析与特性融合，特性分析又可分为静态与动态特性。其中静态特性可由电阻、电流、功率相关的3种基本特性进行描述，动态特性基于各类设备模型可分为动态运行特性、退出和重启特性。特性融合是采用支持向量回归（SVR）将综合负荷基本特性进行融合[8]，SVR的输入为基本特性，输出为综合特性，依据扰动发生时的量测信息使得其中的有功 、无功功率与SVR输出的有功、无功功率差值最小。
5 结 语
本文针对现有的电力负荷建模方法存在复杂、泛化能力弱或精度低的缺点，提出一种基于特性融合的电力负荷的模型建立方法。该方法结合总体测辨法与统计综合法的优点，能够同时基于负荷的成分与量测信息对电力负荷复杂特性进行全面的描述。其在极端情况下也保持着较高的精度，操作简便，且适用范围广。本文最后通过算例仿真验证了该方法的有效性。
参考文献
[1] 汤涌.电力负荷的数学模型与建模技术[M].北京：科学出版社，2012.
[2] 王立地，何昕，朴在林.通用动态负荷模型电压阶跃检测和参数辨识方法[J].电网技术，2014，38（9）：2479?2483.
[3] 季文伟，王茂海，马平，等.基于实测PMU数据的风电综合负荷参数辨识[J].电力系统保护与控制，2015，43（18）：42?47.
[4] 马瑞，叶浏青，秦泽宇.高速公路电动汽车充电站日充电负荷随机模糊建模[J].长沙理工大学学报（自然科学版），2015，12（4）：81?88.
[5] 刘晓宇.基于Web的负荷统计法建模平台[D].济南：山东大学，2015.
[6] 李萌.中长期电力负荷特性分析和预测方法研究[D].上海：上海交通大学，2014.
[7] 王喆，杨华春.野草算法和支持向量机相融合的短期負荷预测[J].现代电子技术，2016，39（19）：99?101.
[8] 郑晓雨，郑静媛.暂态低压减载对电力系统仿真结果的影响[J].现代电力，2014，31（4）：34?38.
