Estimation of the Daily Variation of Electric Loads in Apartment Buildings
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2025-6-70-82Keywords:
apartment building, load schedule, statistical data processing, regression analysis, scatter of valuesAbstract
The daily variation of electric load in apartment buildings (AB) for working days, Saturday and Sunday in winter is analyzed. The results of actual measurements carried out by the automated fiscal electricity metering system at the input of seven ABs in the Moscow region with different numbers of storeys and apartments (sample 1) were used as input data for the analysis. Based on the experimental data obtained from these measurements, an algorithm for constructing the load variation ranges was developed. The study results were verified against the data on three ABs (sample 2). The probability theory and mathematical statistics techniques were used in the study. The ranges of the boundaries were determined with a 95% probability of the AB load value to fall within the boundaries. The methodology includes a regression analysis, which made it possible to obtain polynomial approximation equations and values of the determination coefficients. For daily load schedules, zones with different degrees of variability are identified, which is confirmed by calculating the variation coefficients at half-hour intervals. The percentages of electrical load values for the verified buildings (sample 2) to fall within the proposed boundaries were determined. The performed analysis of data has shown that the load forecasting accuracy varies depending on the day of the week. It has been shown that the minimum scatter of load values is typical for the evening maximum, whereas the maximum variability of load is typical for the night-time valley. For working days, it has been determined that the maximum scatter of values is less than the theoretical limit of standard deviations according to the three-sigma rule, which testifies that the scatter of AB loads is limited in nature. The obtained results can be used to adjust the methods for determining the estimated AB loads
References
1. Шведов Г.В., Шестопалова Т.А. Системы электроснабжения. М.: Изд-во МЭИ, 2018.
2. Козлов В.А., Билик Н.И., Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электроснабжения городов. Л.: Энергоатомиздат, 1986.
3. Тульчин И.К., Нудлер Г.И. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий. М.: Энергоатомиздат, 1990.
4. Надтока И.И. и др. Анализ основных закономерностей в электропотреблении жилой части многоквартирных домов в Московском регионе // Промышленная энергетика. 2023. № 11. С. 21—27.
5. Звозникова И.А. Статистическая обработка данных экспериментальных обследований электрических нагрузок многоквартирных жилых домов // Кибернетика энергетических систем: Сб. материалов ХLI Междунар. науч.-техн. конф. Новочеркасск: Южно-Российский гос. политехн. ун-т имени М.И. Платова, 2020. С. 76—79.
6. Солуянов Ю.И., Федотов А.И., Ахметшин А.Р., Солуянов В.И., Горлов А.Н. Анализ фактических электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Московской области // Промышленная энергетика. 2022. № 4. С. 20—28.
7. Soluyanov Yu., Fedotov A., Akhmetshin A. Study of Electrical Loads of Individual Residential Buildings with the Subsequent Development of Regulatory Documents // Proc. Intern. Russian Smart Industry Conf. Sochi, 2023. Pp. 680—684.
8. Soluyanov Yu.I., Fedotov A.I., Akhmetshin A.R., Soluyanov V.I. Calculation of New Electrical Loads for Public Premises Included in Multi-apartment Residential Buildings // Proc. IV Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2022. Pp. 1—5.
9. Надтока И.И. и др. Анализ электрических нагрузок многоквартирных комплексов Екатеринбурга // Кибернетика энергетических систем: Сб. материалов XLIV Междунар. науч.-техн. конф. 2023. С. 56—59.
10. Ахметшин А.Р. и др. Расчет удельных электрических нагрузок жилых зданий на основании фактических замеров // Вестник МГТУ. 2022. Т. 25. № 4. С. 313—323.
11. Soluyanov Y., Fedotov A., Soluyanov V., Akhmetshin A. The Concept of Optimizing the Economics of Calculating the Electrical Loads of Public Premises of Residential Buildings // Proc. Intern. Conf. Electrotechnical Complexes and Systems. Ufa, 2021. Pp. 176—179.
12. Морсин И.А., Шведов Г.В. Формирование электрических нагрузок на шинах вводного распределительного устройства современных многоквартирных домов // Промышленная энергетика. 2023. № 7. С. 22—29.
13. Морсин И.А., Шведов Г.В. Анализ наименьшей электрической нагрузки многоквартирных жилых домов в системах электроснабжения городов // Вестник МЭИ. 2022. № 6. С. 43—50.
14. Валеев Р.Г. и др. Корректировка удельных мощностей электрических нагрузок электроприемников квартир в условиях ограниченного объема данных // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2024. Т. 24. № 1. С. 26—35.
15. Солуянов Ю.И., Федотов А.И., Солуянов Д.Ю., Ахметшин А.Р. Актуализация электрических нагрузок многоквартирных жилых домов // Вестник Чувашского ун-та. 2020. № 1. C. 5—15.
16. Proedrou E. A Comprehensive Review of Residential Electricity Load Profile Models // IEEE Access. 2021. V. 9. Pp. 12114—12133.
17. Liao Sh., Wei L., Kim T., Su W. Mode Ling and Analysis of Residential Electricity Consumption Statistics: a Tracy Widom Mixture Density Approximation // IEEE Access. 2020. V. 8. Pp. 163558—163567.
18. Pirbazari A.M., Farmanbar M., Chakravorty A., Rong Ch. Improving Load Forecast Accuracy of Households Using Load Disaggregation Techniques // Proc. Intern. Conf. Internet of Things (iThings) and IEEE Green Computing and Communications (GreenCom) and IEEE Cyber, Physical and Social Computing (CPSCom) and IEEE Smart Data (SmartData) and IEEE Congress on Cybermatics (Cybermatics). Rhodes, 2020.
19. Mansoor H. e. a. Past Vector Similarity for Short Term Electrical Load Forecasting at the Individual Household Level // IEEE Access. 2021. V. 9. Pp. 42771—42785.
20. Соловьева А.С., Шведов Г.В. Сравнительный анализ зимних и летних графиков электрической нагрузки рабочих и выходных дней многоквартирных домов с электроплитами в системах электроснабжения крупных городов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2023. Т. 23. № 1. С. 27—37.
21. Попова Е.А., Балдов С.В. Суточные графики электрических нагрузок и их показатели для отдельных групп потребителей городской электрической сети // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии: Материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 175-летию со дня рождения Н.Н. Бернардоса. 2017. С. 357—360.
22. Shvedov G.V. e. a. Analysis of The Maximum Electrical Load of Multi-apartment Residential Buildings in the Power Supply Systems of Cities // Proc. IV Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Engineering. Moscow, 2022. Pp. 1—5.
23. Козлов В.А. Городские распределительные электрические сети. Л.: Энергоиздат, 1982.
24. Дрейпер Н.Р., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Диалектика, 2007.
---
Для цитирования: Соловьева А.С., Шведов Г.В. Оценка разброса электрической нагрузки многоквартирных домов в суточном разрезе // Вестник МЭИ. 2025. № 6. С. 70—82. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-6-70-82
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Shvedov G.V., Shestopalova T.A. Sistemy Elektrosnabzheniya. M.: Izd-vo MEI, 2018. (in Russian).
2. Kozlov V.A., Bilik N.I., Faybisovich D.L. Spravochnik po Proektirovaniyu Elektrosnabzheniya Gorodov. L.: Energoatomizdat, 1986. (in Russian).
3. Tul'chin I.K., Nudler G.I. Elektricheskie Seti i Elektrooborudovanie Zhilykh i Obshchestvennykh Zdaniy. M.: Energoatomizdat, 1990. (in Russian).
4. Nadtoka I.I. i dr. Analiz Osnovnykh Zakonomernostey v Elektropotreblenii Zhiloy Chasti Mnogokvartirnykh Domov v Moskovskom Regione. Promyshlennaya Energetika. 2023;11:21—27. (in Russian).
5. Zvoznikova I.A. Statisticheskaya Obrabotka Dannykh Eksperimental'nykh Obsledovaniy Elektricheskikh Nagruzok Mnogokvartirnykh Zhilykh Domov. Kibernetika Energeticheskikh Sistem: Sb. Materialov XLI Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Novocherkassk: Yuzhno-Rossiyskiy Gos. Politekhn. Un-t Imeni M.I. Platova, 2020:76—79. (in Russian).
6. Soluyanov Yu.I., Fedotov A.I., Akhmetshin A.R., Soluyanov V.I., Gorlov A.N. Analiz Fakticheskikh Elektricheskikh Nagruzok Mnogokvartirnykh Zhilykh Domov Moskovskoy Oblasti. Promyshlennaya Energetika. 2022;4:20—28. (in Russian).
7. Soluyanov Yu., Fedotov A., Akhmetshin A. Study of Electrical Loads of Individual Residential Buildings with the Subsequent Development of Regulatory Documents. Proc. Intern. Russian Smart Industry Conf. Sochi, 2023:680—684.
8. Soluyanov Yu.I., Fedotov A.I., Akhmetshin A.R., Soluyanov V.I. Calculation of New Electrical Loads for Public Premises Included in Multi-apartment Residential Buildings. Proc. IV Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2022:1—5.
9. Nadtoka I.I. i dr. Analiz Elektricheskikh Nagruzok Mnogokvartirnykh Kompleksov Ekaterinburga. Kibernetika Energeticheskikh Sistem: Sb. Materialov XLIV Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. 2023:56—59. (in Russian).
10. Akhmetshin A.R. i dr. Raschet Udel'nykh Elektricheskikh Nagruzok Zhilykh Zdaniy na Osnovanii Fakticheskikh Zamerov. Vestnik MGTU. 2022;25;4:313—323. (in Russian).
11. Soluyanov Y., Fedotov A., Soluyanov V., Akhmetshin A. The Concept of Optimizing the Economics of Calculating the Electrical Loads of Public Premises of Residential Buildings. Proc. Intern. Conf. Electrotechnical Complexes and Systems. Ufa, 2021:176—179.
12. Morsin I.A., Shvedov G.V. Formirovanie Elektricheskikh Nagruzok na Shinakh Vvodnogo Raspredelitel'nogo Ustroystva Sovremennykh Mnogokvartirnykh Domov. Promyshlennaya Energetika. 2023;7:22—29. (in Russian).
13. Morsin I.A., Shvedov G.V. Analiz Naimen'shey Elektricheskoy Nagruzki Mnogokvartirnykh Zhilykh Domov v Sistemakh Elektrosnabzheniya Gorodov. Vestnik MEI. 2022;6:43—50. (in Russian).
14. Valeev R.G. i dr. Korrektirovka Udel'nykh Moshchnostey Elektricheskikh Nagruzok Elektropriemnikov Kvartir V Usloviyakh Ogranichennogo Ob'ema Dannykh. Vestnik YUUrGU. Seriya «Energetika». 2024;24;1:26—35. (in Russian).
15. Soluyanov Yu.I., Fedotov A.I., Soluyanov D.Yu., Akhmetshin A.R. Aktualizaciya Elektricheskikh Nagruzok Mnogokvartirnykh Zhilykh Domov. Vestnik Chuvashskogo Un-ta. 2020;1:5—15. (in Russian).
16. Proedrou E. A Comprehensive Review of Residential Electricity Load Profile Models. IEEE Access. 2021;9:12114—12133.
17. Liao Sh., Wei L., Kim T., Su W. Mode Ling and Analysis of Residential Electricity Consumption Statistics: a Tracy Widom Mixture Density Approximation. IEEE Access. 2020;8:163558—163567.
18. Pirbazari A.M., Farmanbar M., Chakravorty A., Rong Ch. Improving Load Forecast Accuracy of Households Using Load Disaggregation Techniques. Proc. Intern. Conf. Internet of Things (iThings) and IEEE Green Computing and Communications (GreenCom) and IEEE Cyber, Physical and Social Computing (CPSCom) and IEEE Smart Data (SmartData) and IEEE Congress on Cybermatics (Cybermatics). Rhodes, 2020.
19. Mansoor H. e. a. Past Vector Similarity for Short Term Electrical Load Forecasting at the Individual Household Level. IEEE Access. 2021;9:42771—42785.
20. Solov'eva A.S., Shvedov G.V. Sravnitel'nyy Analiz Zimnikh i Letnikh Grafikov Elektricheskoy Nagruzki Rabochikh i Vykhodnykh Dney Mnogokvartirnykh Domov s Elektroplitami v Sistemakh Elektrosnabzheniya Krupnykh Gorodov. Vestnik Yuurgu. Seriya «Energetika». 2023;23;1:27—37. (in Russian).
21. Popova E.A., Baldov S.V. Sutochnye Grafiki Elektricheskikh Nagruzok i Ikh Pokazateli dlya Otdel'nykh Grupp Potrebiteley Gorodskoy Elektricheskoy Seti. Sostoyanie i Perspektivy Razvitiya Elektro- i Teplotekhnologii: Materialy Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf., Posvyashchennoy 175-Letiyu so Dnya Rozhdeniya N.N. Bernardosa. 2017:357—360. (in Russian).
22. Shvedov G.V. e. a. Analysis of The Maximum Electrical Load of Multi-apartment Residential Buildings in the Power Supply Systems of Cities. Proc. IV Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Engineering. Moscow, 2022:1—5.
23. Kozlov V.A. Gorodskie Raspredelitel'nye Elektricheskie Seti. L.: Energoizdat, 1982. (in Russian).
24. Dreyper N.R., Smit G. Prikladnoy Regressionnyy Analiz. M.: Dialektika, 2007. (in Russian)
---
For citation: Solovyeva A.S., Shvedov G.V. Estimation of the Daily Variation of Electric Loads in Apartment Buildings. Bulletin of MPEI. 2025;6:70—82. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-6-70-82
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
