关键词电势能；参考点；概念教学
中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)2(S)-0022-2
1问题的由来：
在课堂教学中，为了拓展电势能和电势的理解，我出了一道问答题：“在正电荷形成的电场中的某一点，正试探电荷所具有的电势能一定大于负试探电荷所具有的电势能。对吗？为什么？”引导学生分析如下：这是对的，因为正电荷形成的电场中各点的电势都是正的，如图1所示，在B点放入正点电荷q时，具有的电势能EA=qφA，对正试探电荷，q＞0，φA＞0，故EA=qφA＞0；对负试探电荷，q′＜0，φA＜0，故E′A=q′φA＜0；因此EA＞E′A。这就是所谓的“正正得正，正负得负”；同理，在负电荷形成的电荷中有“负负得正，负正得负”。
一位学生马上反问：“为什么正电荷形成的电场中各点的电势都是正的？”我随即补充一句：“这里有个前提条件，规定无穷远处为参考点（即零电势点）”。这位学生又追问：“参考点的选择原则上是任意的，如果规定的电荷所在处为参考点（如图1中的B点），那么正电荷形成的电场中各点的电势都是负的，正试探电荷在该电场中的某一点（如图1中的A点）的电势能就是负的，负试探电荷所具有的电势能反而是正的，得出的结论刚好相反。”即如果不选择无穷远处为参考点时就将出现“正正得负，正负得正”的情况。
显然这位同学说得有道理，但不应该有相反的结论，我当时也一时回答不上来，由于快下课了，就表扬了这位同学，并鼓励同学们课外再去讨论这一问题。
2问题的分析：
为了解决这一问题，我们从最基本的出发，一步一步地来论证。
2.1考证电势能的公式EA=qφA
根据定义，在电场中把一个试探电荷q从A点移至B点，它的电势能的减少EAB定义为在此过程中静电场力对它作的功WAB，即：EAB=WAB，而WAB=qUAB；如果选B点为参考点，则在电场中试探电荷q在A点具有的电势能EA=qφA［1］。即公式EA=qφA是正确的。
在图1所示中，如果规定B点为参考点，正试探电荷在A点具有的电势能EA＜0，负试探电荷在A点具有电势能E′A＞0，即“正正得负，正负得正”是可以成立的。
2.2考证由“EA＜0，E′A＞0”得出“EA＜E′A”
表面上看，因为电势能的正负表示大小，负的电势能小于正的电势能好象成立。但由于电势能是电荷体系共有的，既包括产生电场的电荷，也包括试探电荷，“试探电荷放在电场中具有电势能”这只是一种简说；同时对于两个点电荷间的电势能，实际上是它们之间的相互作用能，是它们共有的，其数值是相对的。对相同的电荷体系，规定不同的参考点，电势能的数值是不同的；而对于不同的电荷体系，即使规定相同的参考点，电势能的数值也不一定是等价的，不一定有直接的可比性。［2］
因此在图1中，如果我们选择C点为参考点，正、负试探电荷分别放于C点，电势能的数值均为零，但由于试探电荷不同，组成的电荷体系也不同，电势能的数值均为零并不能说明它们具有的电势能相等。正如在重力场中，不同质量的物体分别位于同一参考点上，它们具的重力势能均为零，但我们不能认为它们的重力势能相等。因此，由“EA＜0，E′A＞0”，不能得出“EA＜E′A”的结论。
2.3如何比较不同电荷体系的电势能大小
当两个电荷相距无穷远时，无论这两个电荷带何种性质的电，它们之间的静电场力均为零，如果我们规定这时的相互作用能为零，这里的“零”才是等价的。因此当选择无穷远处为参考点时，对于不同的电荷体系电势能的数值是等价的，才可以直接比较大小。这也就是，尽管参考点的选择是任意的，但通常把无穷远处规定为参考点的原因。
因此当选择无穷远处为参考点时，对于不同的试探电荷，由公式EA=qφA计算的电势能是等价的，可以直接进行比较，即本文开头的问题的结论是正确的，但由“正正得正，正负得负”来分析是有条件的。
3引发的思考：
通过这一问题的探讨，对物理概念的教学，可以引发以下思考：
3.1注重物理概念的建构过程。
我们在今后的教学中更应注重物理概念的建构过程，注重概念的引入、形成、深化和巩固的各个环节，从学生的“最近发展区”出发，贴近学生的生活实际，提供丰富的感性材料，抽象出概念的本质属性，通过举例、类比、归纳、引伸等手段，讲清概念的内涵、外延及与有关概念的联系，搞清其来龙去脉、适用范围、前提条件等，还要通过一些具体问题进行不断的深化和巩固。这样才能对概念有深刻理解，才能真正掌握概念并加以灵活运用。比如对电势能这一概念，“为什么引入？”“如何定义？定义的表述、表达式怎样？物理含义是什么？”“适用条件是什么？”“电势能的数值为什么是相对的？怎样理解其相对性？”“怎样选择参考点？选择不同的参考点会有哪些异同？”“电势能与电场力做功、电势、电势差等概念的关系怎样？”等，只有对这些问题进行精心的组织安排，才能对电势能有深刻的理解。
3.2概念教学更要注重探究活动。
探究活动既是一种最有效的教学方式、学习方式，也是一种最有效的教学过程和学习过程。相比规律教学来说，概念教学的探究活动更应注重，因为规律教学的探究活动似乎已经形成一套程式，比较习以为常，而概念教学的探究活动容易被忽视，往往是教师按预设的程序来介绍，同时概念教学探究活动困难也更多一些。很多时候，学生解答概念题比解答综合题显得更困难一些，这跟我们教师忽视概念教学的探究活动不无关系。如本文中，对电势能的概念只介绍其公式EA=qφA和一般含义就会出问题。
3.3要辩证地看待物理结论的“记忆性法则”。
我们许多老师喜欢把物理结论编成易记的口诀，如：对横波的传播方向与振动方向的关系编成“上坡下，下坡上”；对电路的定性分析问题编成“串反并同”；对伏安法测电阻时内外接分别适用于测大电阻或小电阻以及测量值与真实值关系编成“框大则大，框小则小”等，对于这些“记忆性法则”确实有它好的一面，尤其对应试能大大提高答题的准确率和解题速度，但我们认为这类“记忆性法则”还是尽量少用，特别是对物理概念不理解、分析过程和分析方法没掌握的情况下，单纯地去讲一些“记忆性法则”是毫无意义的，比如知道“串反并同”而不会进行电路的定性分析，即使做对题目，除了应试作用以外，对培养创新人才是毫无用处的。又如对两个电荷间的电势能与两电荷带电性质的关系用“正正得正，正负得负，负负得正，负正得负”的口诀来判断，但当参考点选择变化时结论就完全相反了。
3.4要重视学生质疑，开启学生的思维之门。
思维从疑问开始，学生的质疑精神是非常可贵的，表明学生在积极动脑思考，有很强的自主探究动机和能力，作为教师应采取鼓励态度，无论处于何种情景，哪怕打乱原先的教学安排，也要努力培养学生敢于质疑、善于质疑的良好习惯，进而还可引发同学之间合作探究、师生互相探究，甚至可以激发学生的创新意识。这也正是新课程理念下所积极倡导的。
参考文献：
【关键词】10KV供配电电力负荷计算方法分析
根据我国《实用供配电技术手册》中的介绍，电力负荷根据其重要级别以及中断造成影响的恶劣程度分为三级，分别为一级负荷、二级负荷和三级负荷。电力负荷的计算可以为电力系统设备的选择以及线路的布置提供依据，能够确保电力系统设备安全运行，保证电力供应的正常运转，服务人民生活以及国家经济建设。通常对10KV供配电系统进行负荷计算时，都要涉及对供配电线路上电气设备的用电负荷计算以及包含电气设备的用户组的负荷计算。
1电力负荷的分级
通常依据电力负荷对人民生活以及工厂生产的重要性来将电力负荷分为三个级别，具体如下：
一级负荷：最高级别负荷，定义依据为该负荷的中断将造成人员伤亡，另外还会对国家的政治、经济造成重大损失，影响具有重要政治意义与经济意义的关键性单位的正常工作，例如交通枢纽、通信枢纽等。在供电要求中强调保持持续不间断供电的负荷，假如中断将发生中毒、爆炸等严重事故时。二级负荷：次一级别负荷，定义依据为该负荷的中断将造成较大的经济、政治损失，比如产品报废、影响较重要单位的连续运转，或者引起人员较多的场所秩序混乱的情况。三级负荷：其余不包含在一级负荷以及二级负荷情况之内的负荷种类。
电力负荷的分级有利于供配电管理单位针对不同级别负荷确定不同的供配电方案以及电气设备保护方案，确保重点场所、重点设备以及重点科研、外交、经济等单位的顺利运行。
210KV供配电系统电力负荷计算方法
10KV供配电系统电力负荷的计算单元为系统内电气设备的电力负荷计算，然后依次上升为电气设备组负荷计算、整体系统负荷计算，对于三相电气设备组的电力负荷计算通常有需要系数法、二项式法，系统整体负荷计算的方法有逐级计算法、需要系数法、单位产品耗电量法、负荷密度法、单位用电指标法等方法。
2.1三相电气设备组电力负荷计算方法
三相电气设备组电力负荷计算方法主要是用来确定一组特定的三相设备工作负荷的方法，通常计算对象为半小时最大负荷，也就是在全年出现的工作负荷最大的班内平均功率最高的半个小时，主要计算方法包括需要系数法和二项式法两种，具体如下。
2.1.1需要系数法
该方法主要利用设备容量和与之对应的一个确定的需要系数之间的乘积计算有功功率的方法。该方法简便易行，目前应用最为广泛，适用对象为电气组中设备台数较多同时设备之间容量差距较小的情况。
有功负荷计算如下：
（1）
上式中：为有功计算负荷，kW；为该设备组需要系数，通常查表取得；为该设备组中所有用电设备的总容量大小，kW。
无功负荷计算如下：
（2）
上式中，为无功计算负荷，kvar；为电气组用电设备的平均功率因数角。
视在负荷计算如下：
（3）
上式中，为视在计算负荷。
计算电流如下：
（4）
上式中，为设备额定电压值。
以上各式为确定一组三相电气设备电力负荷的需要系数法，当系统内存在多组三相用电设备时，应将各组的三相电气设备的电力负荷相加并进行有功负荷系数处理，具体如下：
有功负荷计算如下：
（5）
无功负荷计算如下：
（6）
视在负荷计算如下：
（7）
电流计算如下：
（8）
以上各式中，和分别为所有用电设备的有功负荷同时系数以及无功负荷同时系数，视各用电设备运行的具体情况而定，一般分别取为0.85-0.95以及0.9-0.97之间，其余各符号参照单个用电设备组的负荷计算方法确定。
2.1.2二项式法
需要系数法考虑的情况是系统内所有用电设备的台数较多且容量相差不大的情况，针对系统中存在容量差距较大设备的情况，处理能力较差，因此二项式法的应用由此而来。二项式法考虑了整个系统的用电设备中与平均容量差距最大的几台设备对整个设备组负荷计算的影响，适用于台数较少的电气设备组计算负荷，计算干线、直线以及配电箱等的负荷计算。
二项式法用于计算设备组负荷计算同样也分为针对一组用电设备以及多组设备的情况。具体计算方法如下。有功负荷的计算：
（9）
无功负荷的计算：
（10）
视在负荷的计算：
（11）
电流的计算：
（12）
针对多组用电设备的负荷计算，具体方法如下：
有功负荷的计算：
（13）
无功负荷的计算：
（14）
视在负荷的计算：
（15）
电流的计算：
（16）
以上各式中，Pe为系统中用电设备的容量，为该系统中容量最大的x台设备的容量，其中x值和各系数可查表得出；为各组中的最大值，相对应的，为该最大值对应的平均功率因数角的正切值。在以上计算中，需重点注意，对于系统中存在的非标准负荷持续率的设备，应将其换算到规定的负荷持续率下方可进行计算，具体方法本文不做赘述，可参考《实用供电手册》。
2.210KV供配电整体系统用电负荷计算
以上所介绍方法均为10KV供配电系统内用电设备的负荷计算方法，对于不同设备容量以及设备台数的情况给出了不同的解决方法，根据实际计算的结果来看，两种方法均能很好的适应各自所解决的问题领域。针对整体供配电系统，本文将给出以下计算方法。
2.2.1逐级计算方法
逐级计算方法的基本原理是从单组用电设备组的负荷开始计算，并依次计算多个用电设备组总的用电负荷，当计算中涉及变压器或者较长线路时，应当对其中电能的消耗进行考虑，线路较短时，可以忽略电能损耗，略去不计，多个并列线路的计算中，同时系数均应小于1方可。涉及到系统内部增设的无功补偿装置时，应当在其之前计算所得的计算负荷中减去补偿容量。
2.2.2需要系数法
整体系统的用电负荷计算中，利用需要系数法对有功计算负荷进行计算时，计算公式如下：
（17）
上式中，Pe为系统中设备的总容量，该容量中不包含备用的设备容量，Kd为系统的需要系数，针对不同的系统设计，该值一般不同，可查相关手册得到。采用需要系数法计算系统总的用电负荷，除有用负荷计算公式参照（2.3.1）外，其他负荷计算方法均与本文2.2小节中的相关计算公式一致。
2.2.3单位产品/用户耗电量法
10KV供配电系统中，设计对象可能包括企业也可能包括不同的用户，再利用单位产品/用户耗电量法进行负荷计算时，应当以单位产品或者单位用户的耗电量进行计算，系统用电负荷计算方法为用户/产品耗电量与企业产品产量或用户数量的乘积作为总的系统耗电量，有功负荷的计算则是以总的耗电量与单位产品或者用户的最大负荷工作小时数之间的比值作为有功负荷。其他计算负荷的计算公式与方法参照本文2.2中的相关部分。
2.2.4负荷密度法
该方法亦可称作单位面积耗电量法，以设计中单位面积的设备用电功率作为负荷密度，与相应的计算区域面积的乘积作为总的有功负荷，该种方法一般用于估算用电负荷较为平均的小区居民用电或照明用电，对于负荷区域变化较大的设计区域一般使用较少。具体计算公式如下：
（18）
上式中为负荷密度，A为区域面积。除上式用来计算有功负荷以外，其余包括无功负荷、电流计算、视在负荷计算等的方法与公式均参照2.2节方法进行。
2.2.5单位用电指标法
该方法与负荷密度法的主要区别在于给定目标区域企业或小区内，单位产品或用户的用电指标，以最大用电指标来进行相关的负荷计算，从而达到有效的保护供配电系统的目的。主要方法为以单位用电指标乘以单位总数，作为总的有功计算负荷，具体计算公式如下：
（19）
上式中，为单位用电指标，N为系统内单位数。除此有功计算负荷以外，其余负荷的计算都参照2.2小节中方法进行。
3结语
供配电系统的安全运行关系着人民生活以及国家重要职能部门和生产部门的运行，对于国家政治建设和经济建设有着重要的作用，科学合理的对供配电系统进行设计十分必要。本文主要介绍了10KV供配电系统中负荷计算的重要性以及相应的计算方法，针对不同的设计对象，本文给出了几种适用性较为广泛并经过实际计算设计验证的方法，有助于进行合理科学的设计，保证供配电系统的安全运行。
参考文献：
[1]实用供配电技术手册.中国水利水电出版社，2001.
【关键词】地区电网;负荷特性;负荷曲线;电力市场
一、引言
通过对本地区的电力负荷特性进行研究，了解地区电网的发展变化和相关影响因素，保证电力系统安全经济运行和实现电网的科学管理。
二、目前负荷特性指标在应用中存在的问题
1.目前暂时还没有统一的指标含义：各地区的指标含义有所区别，因此，在进行负荷特性分析研究时，人为的造成了很多不便。
2.典型日的选取没有统一规定：本地区选的是每月15日为典型日，但是有的地区选的是最大负荷为典型日，这也给负荷分析工作增加了难度。
3.目前的电力负荷特性指标无法与国外有关负荷特性指标对接。因此，急切需要一套统一的、规范的指标体系实现对日常工作的指导。
三、本地区目前所使用的主要负荷特性指标
1.最大负荷：统计期（日，月，季，年，以下同）内记录的负荷中，负荷最大值。
2.最小负荷：统计期内负荷最小值。
3.平均负荷：统计期内瞬间负荷的平均值，即负荷时间数列时序平均值。
4.负荷曲线：将该地区的有功或无功负荷，按照时间序列绘制成的图形。
5.负荷率：统计期内的平均负荷与最大负荷的比率。
6.峰谷差：统计期内最大负荷与最小负荷的差值。
7.峰谷差率：统计期内峰谷差与最大负荷的比率。
8.负荷持续曲线：电网中出现的以小时为单位的各种负荷水平在一年内出现的时间占总研究时间的百分比，反映各负荷水平的持续时间。其统计结果对于电网的安排、检修计划制定和网络规划具有重要的指导意义。
四、本地区负荷特性分析
1.负荷率和峰谷差（率）
2013年本地区年供电负荷率65.73%，同比2012年的64.94%上升了0.79个百分点;最大日负荷率88.47%，出现在2月5日;最小日负荷率76.36%，出现在2月28日。
日均峰谷差率36.30%，同比38.76下降2.46个百分点。最大峰谷差率47.56%，出现在2月28日;最小峰谷差率25.27%，出现在2月5日。
相比2012年，2013年负荷率有所提高、峰谷差率下降，负荷比较平稳，负荷曲线较上年相对平滑，原因是夏季用电高峰时，本地区的重要负荷工业负荷由于市场行情影响了生产，因此这一部分负荷对尖峰负荷的贡献较小，尖峰负荷主要依赖于空调制冷负荷，加之制冷负荷在本地区所占比重较小，因此，造成尖峰负荷相对较小，最终提高了供电负荷率，降低了峰谷差率。
2.年持续负荷曲线
由图1可以看出，三条曲线都是连续单调下降的光滑曲线，曲线形状相似，曲线末段趋势陡峭，表明尖峰负荷出现的时间占全年比例相对较小。其中，2011年与2012年曲线基本相同，2013曲线比较陡峭，大负荷出现的时间占全年比例有所增加，表明本年度负荷水平的总体分布情况稍有变化。
图1
3.2013年各季节典型负荷曲线
图2
分析：
从各季节典型负荷曲线可以看出，四个季节的负荷曲线形状类似，基本呈“M状曲线”早高峰与下午高峰明显，午休时间有明显负荷低谷，晚高峰不十分明显。其中春季与秋季典型负荷曲线最为相似，负荷水平相当。夏季与冬季负荷曲线相似，负荷水平相当。
气候对负荷的影响主要表现在夏季的空调制冷负荷以及冬季的取暖负荷。根据2013年供电负荷变化情况，估测夏季空调制冷负荷约为75MW-80MW左右，冬季采暖负荷约为80MW左右。
4.2013年主要节假日期间负荷分析
由于节假日期间全社会用电需求远远低于工作日水平，负荷特性较正常日也有明显不同，但是，由于每年的节假日放假时间不固定，导致假日的负荷特性差别很大，总体来讲，近几年本地区春节期间电网负荷特性较为相似，负荷曲线的走势相似度极高，但是，类似五一、清明、端午、中秋等小长假，有的年份小长假初期负荷降低明显，有的年份则是小长假中期或者后期负荷降低，负荷特性规律性非常差，因此本文不对小长假做分析。
图3负荷曲线
（1）春节
春节是全年最重要的节日，相比其他节日，放假范围更广，由于春节期间工厂企业、市政机关都停产放假，本地区的用电负荷和用电量都呈现明显降低趋势，特别是本地区以钢铁负荷为主，负荷下降尤为明显。2013年春节放假时间为2013年2月9日至2月15日。负荷曲线如图3所示。
分析：虽然每年春节的放假时间相对公历时间不固定，但是负荷特性变化趋势大致相同，春节期间用电需求一般为全年最低水平，此时用电需求大部分是居民（本地常住人口）生活用电，其次是第三产业及连续生产用电，由此可以看出，春节期间的电力、电量的增长可以较为方便的看出各年居民生活用电需求的规律及自然增长。
（2）国庆节
2013年国庆节放假时间安排为2013年10月1日至10月7日。负荷曲线如图4所示。
图4负荷曲线
分析：
由于国庆期间放假时间较长，因此，负荷出现明显下降，由图可以看出，负荷下降主要出现在假期前三日，假期后期负荷回落至假前水平。
五、结语
随着电力市场的发展和对电网的要求不断提高，电力负荷特性的分析研究作为电力平衡研究的基础，对电力企业的经营和规划起着非常重要的作用。
参考文献
【关键字】负荷停电风险；电力应急服务；最优化选址
我国地域辽阔，电网覆盖面广，各种自然灾害或人为灾害时有发生，电网大面积停电风险始终存在。为了贯彻落实国家关于应急管理法律法规的要求，国家电力监管委员会于2006年颁布实施了《关于进一步加强电力应急管理工作的意见》，在意见中着重强调了各电力部门应逐步建设具备监测监控、辅助决策、应急指挥和总结评估等功能的电力应急平台。而电力应急管理平台最重要的一项职能，就是向事故地及时提供充足的应急资源，所首先要面对的就是如何实现应急服务点的最优化选址。
1电力系统中负荷停电风险的分析
风险可概括为，在某一时期内某种条件下，所导致损失事件发生的几率以及损失带来的程度。通常我们将风险（R），用损失事件发生几率（U）和损失程度（Y）的乘积来进行表现，方程式即为：
R=UY（1）
同样的，对于电力系统中负荷停电风险也可以采用类似的方程进行定义。负荷停电事件所带来的损失，主要是由电力负荷类型、停电时间长短以及负荷点缺电功率所决定。通常情况下，对于不同类型的电力负荷，在单位时间和单位功率条件下的停电损失都会有所区别；而停电时间段长短，对于停电风险程度也有着直接的影响，当停电时间越长时，风险的危害性程度就会越大；缺电功率是指负荷点电力系统的可供功率与应急电源容量的差值，当缺电功率越大时，停电所带来的损失也越大。
根据以上电力系统负荷停电风险的影响因素分析，我们可以假设在单位时间内因负荷停电所受到的损失为Yi，单位功率的停电损失为Ci，而系统的可供功率和应急电源容量分别为Pi和P?i，则相关公式为：
Yi=Ci（Pi―P?i）（2）
2电力应急服务点选址模型的建立
电力应急服务点所需储备的资源，主要包括了电力抢修物资、抢修人员以及应急车辆等。在电力应急资源管理方面，除要考虑到资源的数量和质量以外，还应重点考虑到资源的布局和调用，即应急服务点的选址问题。良好的应急服务点选址，不仅直接影响到应急物流的反应速度，而且有助于电力部门的应急体系能始终处于资源调动的最优状态，确保了应急保障的成效。
选址问题的提出最初是由美国学者AlfredWeber于1909年所提出，他通过在平面上选择一个仓库地址，使得仓库到多个顾客之间的总距离最短。为解决这一问题，他在欧式空间内建立了一个p中位问题的模型。进入21世纪以来，应急服务点的选址问题已日益引起国内外专家学者的关注，并对选址的相关模型展开了研究。当前，可应用于应急服务点的选址模型包括了中心点模型、中值模型、集合覆盖模型以及最大覆盖模型等多种扩展形式，另外排队理论、层次分析法、DEA分析法、Floyd算法等多种方法也被应用于应急服务点的选址求解当中，取得了不少突破性成果。在本文中，电力应急服务点的选址模型的建立，是以各负荷电停电事件的风险和值的最小化作为目标，并利用了Floyd算法对该模型进行了求解与优化。
在上文中，我们已定义了Ri为各负荷点在单位时间的停电风险。假设电力应急网络为G={V，E}，其中V是指电力应急网络的负荷点集合，可用V={v1，v2，…，vn}表示；E则是代表电力应急网络各负荷点的弧集，可用E={e1，e2，…，en}表示。对于电力应急网络中任意两点x和y，可以采用l（x，y）来代表这两点之间的最短路径；当该点x位于负荷点vp，vq之间时，可以用符号x∈（vp，vq）表示。因此，当电力网络中某点x∈（vp，vq），l（vi，x）时，则具有下列方程式中的性质：
l（vi，x）=min{l（vi，vp）+l（vp，x），l（vi，vq）+l（vq，x）}（3）
根据以上分析结果，计及负荷停电风险的电力应急服务的选址模型，可以描述为：
（4）
在方程式（4）中，n和x分别代表了负荷点的数目与应急服务点的位置；l（vi，x）是指从应急服务点到负荷点vi的最短距离；t1则表示了所设定的最大应急时间限制。虽然t1是电力应急管理中所必须考虑到的关键因素，但在对应急服务点的实际选址过程中，由于不同地区、不同城市的交通差异性很大，在很多情况中t1往往无法得到充分满足。因此，本文在上式（4）中的应急服务点的选址模型中，引入了超过t1时的惩罚因子来对模型加以了改进。改进后的模型可描述为：
（5）
在上式（5）中，σ即为超过t1时的惩罚因子。当最大应急时间没有超过t1时，可取惩罚因子σ为0；而当最大应急时间超过t1时，可取σ为一个较大的数值，在本文中取值为999999。
3利用Floyd算法对电力应急服务点的选址模型进行求解与优化
Floyd算法的基本思路通过将n个顶点插入到其它点之间的最短路径中，以此比较两点之间最短距离是否出现变化。为便于利用Floyd算法对上文中所得的电力应急服务选址模型进行分析与求解，对模型中电力应急网络的绝对中位点和绝对中心点进行了定义。其中，绝对中位点定义为：
（6）
绝对中心点定义为：
（7）
假设电力应急网络G中包含有n个顶点，则可以通过Floyd算法来确定最短路径矩阵W以及最小距离矩阵S。其中，最短路径矩阵W中包含的矩阵元素为负荷点vi到vj的首次经过的点；最小距离矩阵S中所包含的矩阵元素为l（vi，vj），其两个负荷点之间的最短路径。基于应急服务点最优选址的Floyd算法的基本步骤为：
关键词：短期负荷预测；现状分析；解决方案；经济效益；社会效益
作者简介：亓富军（1970-），男，山东蒙阴人，山东电力集团临沂供电公司电网调控中心，高级技师，工程师；魏飞（1985-），男，山东鱼台人，山东电力集团临沂供电公司电网调控中心，助理工程师。（山东临沂276003）
中图分类号：F273 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）12-0133-02
在电力向市场发展的大形势下，电网短期负荷预测不但为电力系统的安全、经济运行提供保障，也是市场环境下编排调度计划、供电计划、交易计划的基础。因此，为了适应电网管理现代化、科学化的要求，为了准确地预测市场需求，需要我们认真研究方法、总结经验，进一步完善电力负荷预测系统，以提高负荷预测准确性。
一、电网短期负荷预测现状分析
1.供电企业对电力大用户管理不完善、监控不到位
用户管理精细化工作不到位，与用户信息沟通不顺畅及时。供电企业对用户厂内设备检修、开停机情况了解不够深入，无法第一时间掌握用户生产负荷的变化情况，用户在增加或降低负荷时也缺乏沟通和汇报意识，不及时上报有关部门，预测人员无法事前知晓，因而不能对负荷的整体状况作出准确的判断，从而对负荷预测精确性造成较大影响。
2.气象信息达不到负荷预测的现状需求
气象信息是负荷预测的基础，电网负荷受气象因素影响较大，包括天气状况、气温、风向、风速、湿度及降雨量等。气象信息的精确程度直接影响负荷预测的结果，主要是农业负荷、建材、板材、建筑负荷、制冷负荷、制热负荷等等。负荷预测的时段性、天气预报的不分时段性、天气预报装置的专业化程度等都是制约供电部门负荷预测准确性的关键性因素。例如，夏季农灌负荷，遇有下雨天，会相应减少，干旱天气，则会持续上升，因而，负荷状况受气象因素影响很大，天气预报的准确性直接影响了负荷预测的精确度。
3.企业自备电厂、地方电厂管理粗放
企业自备电厂、地方电厂是影响负荷预测准确性的重要因素之一，随着市场经济的深入，企业自备电厂逐步增多，在电力系统中所占发电总容量的比重持续上升，但由于技术管理落后、设备健康水平差等因素，这些企业机组停机、临故等情况时有发生；影响电网稳定运行和负荷预测的准确性。
此外，地方电厂大多根据自己的需求决定负荷出力，对调度下达的负荷曲线执行不到位，大部分电厂由于没有有效的数据监控装置，信息采集不到位，电网调度部门对地方电厂的负荷情况不能详尽了解，使考核缺乏有力依据。也由于缺乏完善的针对性考核办法等原因，使企业自备电厂、地方电厂一定程度上成为了电网负荷预测的不稳定因素，对准确预测负荷状况产生了很大的影响。
4.预测系统应用软件不能适应电网负荷预测发展的要求
目前国内外的预测应用软件大多基于特定的少数几种模型，而选择模型单一造成的后果是预测结果往往只能对某种规律有效，当负荷规律发展改变时，仍然采用原有单一模型，就会造成预测结果偏差过大，从而失去了预测的实际意义。尤其对于使用系统的各级电网供电公司，由于发展水平不同，用电结构不同，负荷特性差异很大，特定的某种预测方法很难在各地都发挥出良好的效果。各级电网公司采用的预测应用软件都不同程度的存有缺陷。如数据共享性差、网络功能基本没有，很难考虑或不考虑相关因素的影响等等。这样就不能对负荷特性进行详尽、理性的分析。因而负荷预测人员缺乏一个完善的工作环境及科学的决策工具。
5.电网电力负荷的特性基础数据缺乏积累、分析不够深入
缺乏对电网各种电力负荷的分类采集及对不同时期、不同条件下数据的积累、分析和说明。例如城市民用负荷、商业负荷、工业负荷、照明负荷、电热负荷、通讯负荷等等的历史数据。这是由于对负荷预测工作重视不够，或管理技术手段落后，造成大量原始的电网运行数据流失所致，以致不能对电网负荷状况进行有效地分析和研究。
6.负荷预测工作人员本身素质对负荷预测的影响
预测人员的经验、理论和预测工作的连续性也是影响电网负荷预测精确性的重要因素之一。目前，预测理论主要有外推法、回归法、时间序列法、卡尔曼滤波法、人工神经网络法、灰色系统法和专家系统方法等，但没有任何一个算法可以直接套用，因此，需要预测人员根据本地区的负荷模型，综合利用各种算法，以及本身的工作经验来提高负荷预测模型精度。
7.影响负荷预测的因素多，建模存在困难
负荷受影响的因素错综复杂，影响程度随用电类别而异，对它们之间的关系建立一个合适的数学模型存在困难。模型的估计和调整也存在困难。电力系统的负荷设备多种多样，运行环境各异，很难在各个部门间转换模型，而模型依赖于环境，技师能够建立数学模型，也存在计算复杂，难以设计和实现。
8.负荷预测方法通用性和适应性差
负荷预测方法的研究已经比较深入，但是负荷预测工作有着明显的时域及地域差异性，许多工作只停留在仿真试验为止，适应性和通用性较差，能够真正应用于实际的系统不多。
二、提高负荷预测精确性的管理措施
1.各级供电公司应从思想上高度重视负荷预测工作，建立、健全负荷预测的专业管理机构和机制
按照统一领导，分级管理的原则，层层分级预测，各级预测结果按规定向上一级预测部门汇报并负责。制定切实可行的《电网负荷预测管理考核体系》，明确各级负荷预测专责人的职责与要求，建立自上而下的分级管理体系。
2.加强对大电力用户指导和管理
与大用户建立联系协调机制，设立大用户用电负荷计划上报制度，保证相关人员及时准确了解大用户用电情况；完善计量、监测装置，掌握大用户的实时用电特性；加强大用户计划检修管理，及时消除对预测准确性产生的不良影响。主动了解大用户的生产用电情况、生产特点及设备状况，及时收集第一手的业扩资料，对负荷增长情况进行详细的分析，掌握近期用户负荷增长情况及同期负荷增长率情况等。同时，做好负荷预测宣传工作，要让用户明白做好负荷预测工作的意义，争取用户对负荷预测工作的理解和支持。
3.进一步加强与气象部门合作
积极争取气象部门的支持，请求气象部门提供时段比较详尽的气象预报。对气象因素的影响进行逐年积累分析，建立起数据库资料。针对各种气象因素负荷产生的变化，进行分析总结，建立根据最高温度、平均温度、最低温度、相对湿度、降水等气象因素变化而形成的各种负荷模型，找出各种气象因素对负荷影响的变化规律，提高预测准确性。
4.切实加强企业自备电厂、地方电厂管理工作
对企业自备电厂、地方电厂管理，尝试由管理型转变为管理服务型新模式。对并网地方电厂实行日报、周报、月报制度。日报主要是预报第二天电厂最大出力、最小出力、上网负荷及设备运行情况等，周报、月报主要是设备检修计划、设备缺陷、存煤情况及上网电量等。要求企业自备电厂、地方电厂投运即安装合格有效的数据监控装置、信息采集系统。同时做到上网负荷平稳准确，并在一定范围内由电网调度员对发电负荷进行调控。
5.开发符合电网实际的负荷预测管理系统
结合各自电网的实际情况，努力开发符合本电网实际的负荷预测管理系统。系统应具有前瞻性、先进性、实用性。系统的基数数据应当能够自动和手动从有关系统获得。系统能够对有关数据进行预处理，进而对负荷进行分析和预测等。
6.建立负荷分析制度
各级预测单位定期进行负荷分析，把负荷进行分类，及时了解负荷结构情况。建立电网动态负荷模型，用一定时间把电网负荷分解为连续生产负荷、照明负荷、制热负荷、制冷负荷、农业负荷等各种功用负荷，建立电网动态负荷模型。分别建立周、月、季、年分析制度及专项分析制度。负荷预测专工根据指标完成情况及各部门工作开展情况每月进行分析、总结，查找不足，提出全网负荷预测分析报告及改进建议报领导小组批准并逐步落实。
7.加强负荷预测专业人才的培养和培训
随着科学技术的迅速发展，负荷预测理论技术也取得了长足的进步，新的预测方法不断出现，各级供电部门应建立完善的学习和激励机制，紧紧把握时展的脉搏。特别是专业人员更应努力从理论层面提出新型的预报理论和算法，及时总结预测工作经验，找出适合本地区各种情况下应采用的预测算法组合。
8.加强历史资料的统计、整理、分析
任何负荷预测都是基于原始数据的，原始数据的正确与否直接决定预测结果的精度。因此，为了提高负荷预测的准确率，要加强负荷历史资料的统计、整理、分析工作。具体来说，历史资料主要包括年度曲线，月度曲线，这是从每日的实际曲线提取数据，主要统计的是电量和负荷数值，包括电量和负荷的最大值、最小值、平均值。对这些数值经过分析、计算编制出相应的年度、月度曲线。完善负荷数据库。
三、小结
精确的负荷预测能够更加合理的配置资源，提高资源利用，促进电力工业与社会、经济、环境的协调发展。如何做到科学、实用、准确地进行负荷预测，是目前电网运行中一个极为重要的研究课题，是提高电力行业经济效益和社会效益的基本内容之一。在我国电力市场改革逐步深入的情况下，电力负荷预测工作更具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]鞠平,姜巍,赵夏阳,等.96点短期负荷预测方法及其应用[J].电力系统及其自动化,2001,(22).
关键词：负荷预测；小波分析；预测模型
1概述
当前电力部门的发展和需求越来越高，这样对电力负荷的需求也就随之增长，但是并不是负荷需求增大，就无限的增加电量，所以需要对负荷的需求量做出精准的预测。从而可以及时进行电力调整。
当前并没有一种合理的电力负荷预测分类的标准，一般可以按照负荷时间长短来划分，包括长期电力负荷预测、中期电力负荷和短期电力负荷。长期电力负荷预测和中期电力负荷的预测需要有大量甚至海量的历史数据作为基础，因此无论从一次方法和预测质量上都不是太好，并且预测的实际意义并不是很大，而短期电力负荷预测就成了整个电力负荷预测的重要研究内容，当前预测方法基本上都是以一定的历史数据作为预测的对象，然后形成特定的预测模型，然后根据适当调整电量[1-2]。
短期电力负荷预测不仅已经成为当前重要研究方向之一，而且预测的好坏直接影响到电厂的调度计划和经济运行环境等多方面[3]。区域性的用电预测和季节性的用电规划等都是需要考虑的问题，如何保证用电单位和用户的正常消费用电并能合理调度用电设备是当前急需需要解决的问题。
2电力负荷预测方法
传统的短期电力负荷预测方法包括以下几种方法：（1）回归分析法；（2）时间序列法；（3）趋势外推记忆法；（4）傅立叶展开法；（5）多元线性回归法[4]。这些方法都是线性模型分析方法，尽管方法都是常用成熟的方法，但是对样本的要求比较高，首先要保证数据的完整性，例如缺失数据要少，样本数据要保证是线性的。
短期电力负荷预测的研究意义和应用意义在于以下几方面：
（1）电力系统调度和电力合理分配的依据；（2）满足电网的调度需求，保证电力系统的平稳运行降低发电成本；（3）可以形成历史数据，便于后期的预测分析。
3基于改进的小波分析的电力负荷预测方法
文章提出了一种基于改进的小波分析的电力负荷预测方法，具体流程如图1所示：
（1）选取样本数据。文章的样本数据选择了欧洲智能技术网络提供的网运行竞赛数据，因为这些数据是非常成熟的实验数据。
（2）伪数据检测，并进行数据修正。在利用这些样本数据之前，首先应该对所有的样本数据进行预处理操作，预处理操作的作用可以去除不规则和填补缺失的样本数据，这样可以将不良数据或无用数据的影响降到最低，进行数据预处理后可以减少负荷智能预测的输入向量的容量值，这样就可以解决数据样本的非归一化而引起的各种问题。
（3）确定数据样本集，并归一化。需要进行三步操作，具体操作如下：
a.处理缺失数据。对于样本中个别的缺失数据，它们的值通常在它们的直接前驱和直接后继的值之间，也就是中间值。因此，采用线性插值法对缺失数据进行处理。
（4）负荷分量分解。文章采用具有Daubechies函数作为小波函数，它的特点是具有紧支撑性和高正则性，首先利用函数对负荷数据向量进行三级小波分解操作，这样在满足样本误差最小的前提下，使用DB4小波基对数据向量执行3尺度分解，d1、d2、d3、c3四个子序列可以得到，最后使用c3序列（低频序列）过滤掉归一化样本序列中的高频分量，另外三个子序列d1、d2和d3均为高频序列。
（5）利用改进的小波变换方法将负荷值分解为不同的分量，然后分别对序列进行预测。将预测所得的分量合并后所得便是最终的负荷预测值。根据回归分析建模的一般步骤，文章采用多元线性回归方程建立分析模型。模型建立的关键就是确定该回归方程的系数，利用矩阵方程方法求解。再利用该预测模型方程得到各分量的预测值后，对各分量的预测值进行重构，从而得到最终电力负荷序列的最终预测值。处理完毕后，将所有分量进行合并。最后判断得到的参数是否符合要求，如果符合预测要求，保存数据；不符合预测要求，进行人工修正，继续预测。
4结束语
文章提出了一种改进的基于小波分析的电力负荷预测方法，方法对选取的样本数据进行预处理操作，然后将样本数据归一化，进行三级小波分解，建立分析预测模型，最后根据建立的预测模型对预测结果进行分析与修正。文章提出的方法可以使得到的样本数据更加平滑，同时可以使预测结果更加准确，减小预测误差。
参考文献
[1]董智.智能电网技术的发展及其应用[J].山西能源与节能，2010，5：78-80.
[2]丁道齐.复杂大电网安全性分析[M].北京：中国电力出版社，2010.