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考虑气象因素的负荷预测系统

SailingLFP2.0(SailingLoadFlowPredict)考虑气象因素的负荷预测系统是利用数据挖掘技术对各种非负荷因素(气象、节假日等)对负荷影响进行了分析,提出了一种基于数据挖掘的短期负荷预测算法,该算法具有预测精度高、计算速度快、便于升级等特点;并在此基础上实现了一整套基于WebService架构的短期负荷预测解决方案。

其网络结构图如图1所示:

1基于WebService的SailingLfp网络结构图
系统特点
 
        ♦ 预测精度高
               行超短期负荷预测、日前负荷预测与周负荷预测(每十五分钟一个点)。
               数据的读入智能、稳定、灵活。
               基于B/S结构,应用程序在浏览器上运行,客户端零安装、零维护。 
        ♦ 利用数据挖掘技术,有效考虑气象因素
                可处理海量数据,有效地提高了负荷预测精度
                考虑各种非负荷因素情况,数学模型具有可扩展性、
        ♦ 知识库采用文件格式存放,便于升级和维护
        ♦ 识别坏数据方法准确、可靠
        ♦ 节假日、特殊日经特殊处理,精度大幅提高
        ♦ 数据传输通过WebService进行,不受防火墙约束
        ♦ 2D、3D图形接口,便于人工修改,体现负荷预测人员专家知识
 
系统主要功能

♦ 利用数据挖掘技术如图 2所示,建立了可综合考虑各种非负荷因素(主要是各种气象因素)与用电负荷之间关系的数学模型。

2利用数据挖掘技术分析数据

♦ 丰富的负荷建模工具。

        该系统可对拥有的数据进行仔细分析,找出用电负荷与各种非负荷因素之间关系(哪种非负荷因素对负荷影响最大?哪些基本没有影响?各种非负荷因素是如何影响负荷的?),并存放到相应的知识库文件中。
在系统运行过程中,非负荷因素对用电负荷影响可能会慢慢发生变化,这时可利用负荷建模软件和新积累下的数据,对知识库文件进行更新,以反映非负荷因素对用电负荷的最新影响。

♦ 完善的负荷预测数据库。

包括各区历史负荷库、各区申报的预测负荷库、系统预测负荷库、负荷预测结果考核数据库、各气象观测点的预测气象数据库与实际气象数据库、用户及权限管理数据库、其他数据库(包括接口库、历史事件库等等)。

♦ 强大的负荷分析功能。

基于Java3D技术,提供对历史负荷和气象因素的多样、灵活、直观的浏览分析功能如图 3 所示,便于用户分析负荷变化趋势,以及用电负荷和其他非负荷因素之间的关系等等。

3 3D历史数据分析功能(演示)
 

♦ 计及气象因素的短期负荷预测方法——决策树技术和时间序列相结合的短期负荷预测方法。

决策树技术是数据挖掘中的一个重要分支,可用于解决高维数据的分类问题,具有分类速度快,精度高、生成的模式简单等优点。将决策树技术应用于短期负荷预测中,可以较好计及在各种模式下,各种非负荷因素对用电负荷的影响,并根据这些因素,对负荷预测结果进行修正。

时间序列分析是经典的短期负荷预测技术,可较好的反映负荷的周期性(日周期、周周期)。

将决策树技术与时间序列分析技术相结合,可以有效地计及气象等相关因素对负荷的影响,并且反映了负荷的时间特性,从而得到了一种新的负荷预测方法。

在短期负荷过程中,有各种特殊因素需要考虑,因此,还采用了模糊数学、支持向量机(统计学习理论)、小波分析等技术。

♦ 一体化的短期负荷预测功能。

负荷预测考核功能,可按用户要求,自动形成各种格式的报表。

负荷预测本身依赖于大量的历史数据(如EMS数据库中的历史负荷数据,气象数据库中的历史气象数据及预测气象数据),这些数据来源不一,存储方式差别较大(Oracle、SqlServer、数据文件等)。数据的读入工作应自动进行,且能自动处理数据读入中的常见错误(如网络连接断开、数据部分缺失等),保证整个负荷预测系统的稳定性和易用性。

强安全性。有IP地址校验功能,只有用户名、密码和IP地址都符合的用户才能使用本系统。预测结果便于修改,以体现用户的专家知识。再复杂的算法,也不可能将所有情况全部考虑进去,而调度人员多年的实际运行经验,正好可以弥补这些方面的不足。为此,我们利用JavaApplet技术开发了易用的负荷结果修改界面,吸收了众多实际运行人员对于负荷修改的要求和经验,使得负荷结果修改工作简单高效。

可进行多日连续的负荷预测。在电力系统负荷预测中,有时需要对连续多日负荷进行预测,如周五时需要预测连续三日的数据、五一长假等。此时系统会自动采用已预测的结果作为历史数据,进行下一日的预测。

 
应用案例

目前已先后应用于内蒙、河南、上海等多家省级电网

广泛应用于各级供电部门