2023年配电网中理论线损计算方法及降损措施.doc

配电网中理论线损计算方法及降损措施 摘 要 线损率是综合反映电力网规划设计、生产运行和经营管理水平的主要经济技术指标。降低线损率，可以减少电能传输能耗，提高电力供给能力，增加供电企业经济效益。研究配电网理论线损计算方法有很重要的理论与实际意义。本文阐述了进行配电网线损计算的意义和线损的根本概念，在理论研究方面，本文通过对几种常用配电网线损计算方法的分析比拟，主要采用改良等值电阻法进行配电网线损计算，目的是为了降低配电网电能损耗、加强电网的经济运行。 关键词：配电网；理论线损计算；改良等值电阻法；电能损耗 1、配电网理论线损计算 配电网理论线损计算是对电能在输送和分配过程中各元件产生的电能损耗进行计算及各类损耗所占比例，确定配电网线损的变化规律。配电网线损是电力部门一项综合性的经济、技术指标，是国家考核电力部门的一项重要指标。多年来，随着配电网理论线损计算理论、方法和技术的不断丰富，人们研究出各种不同的计算方法，计算精度到达较高水平。但由于配电网结构的复杂性、参数多样性和资料不完善以及缺乏实时监控设备等因素，准确计算配电网理论线损比拟困难，一直是个难题。为解决这一难题，众多科研工作者从理论到实践不断深入研究配电网理论线损计算方法，希望研究出更加适合配电网理论线损计算的新方法，更加快速、准确地计算配电网理论线损，满足电力部门配电网线损的分析和管理需要。 1.1 国内外研究动态和趋势 配电网理论线损计算方法从二十世纪三十年代就有国外学者开始研究，研究电能在配电网络传输的过程中产生的损耗量，分析各元件产生电能损耗的原理，建立数学模型。随着计算机技术的快速开展，以计算机为辅助工具，加速各种计算方法的研究和开展，计算精度逐步提高，逐步应用于工程实际。到二十世纪后期，各种配电网理论线损计算方法已经成熟，开始广泛应用于各级配电网理论线损计算实际工作中，取得了很好的效果。近几年来，随着配电网系统的迅速开展，配电网络结构更加趋于复杂化，为配电网理论线损计算增加了难度；配电网自动化系统逐步应用，加强配电网的监控，各种数据采集变得容易，为配电网理论线损计算提供丰富的运行数据资料，正是由于以上两个方面，需要研究新的更加适合于目前配电网实际情况的理论线损计算方法，从而推动计算方法研究不断深入。 目前，国内外发表的配电网理论线损计算方法的文献很多，其采用的计算方法和计算结果的精度也各有不同，综合起来主要有以下几种类型。 1.2传统的配电网理论线损计算方法 传统的配电网理论线损计算方法，主要分为两类，一类是依据网络主要损耗元件的物理特征建立的各种等值模型算法；一类是根据馈线数据建立的各种统计模型。传统等值模型计算方法中按计算精度又分为两类，一类是计算精度较低的简化近似法；一类是计算精度高的精确计算方法。10kV配电网等值模型计算方法如均方根电流法、平均电流法、最大电流法、等值电阻法等，低压配电网等值模型计算方法如等值电阻法、电压损失法、台区损失率法等，这类方法是典型的传统等值模型计算方法中比拟粗略的简化近似法，计算精度不高，不便于降损分析，但由于需要的数据资料少，计算方法简单，便于计算机编程，计算精度能够满足工程要求，所以在实际工程中广泛应用；潮流法是典型的传统等值模型计算方法中计算精度高的精确计算方法，计算精度高，能够精确计算配电网理论线损，但由于配电网结果复杂，表计不全，运行参数无法全部收集，或者网络的元件和节点数太多，运行数据和结构参数的收集、整理很困难等因素，无法采用潮流方法，所以在实际工程中很少应用。概率统计模型是一种统计模型，分为配电线路概率统计模型和配电变压器概率统计模型，是一种简化计算模型，需要的数据资料少，在计算配电线路和配电变压器等值电阻方面，只需要配电变压器容量、数量等较少参数就可以计算，这种计算方法是基于概率统计的根底上，因此计算精度低，很少在实际工程中应用。 1.3 配电网理论线损计算方法新进展 近年来，随着各项科学技术和各种理论迅速开展，配电网理论线损计算方法研究也取得了很大的进展，新的计算方法不断出现，这些方法为配电网理论线损计算方法的研究提供了有力的工具，拓宽了新思路。新开展起来的配电网理论线损计算方法主要有：潮流改良算法、遗传与人工神经网络结合算法、模糊识别算法等。 1.3.1 潮流改良算法 对配电网理论线损计算，在对精度要求较高的场合下，多彩用潮流计算的方法，提高计算精度。传统的潮流计算方法有牛顿法、PQ分解法、等效节点功率法、损耗累加法等，由于配电网网络结构复杂、负荷节点数量多、运行数据收集不全、数据整理困难等因素，传统的潮流法很难采用。 基于这种情况，局部学者对潮流算法中的局部算法进行了深入研究并加以改良，形成新的算法，主要有改良迭代法、前推回推区间迭代法、匹配潮流法等。 迭代法是一种非线性方程组求解方法，将其应用于潮流法，求解潮流方程，在求解过程中，在初始条件参数根底上，经过屡次迭代，到达收敛条件，停止迭代。改良迭代法和前推回推区间迭代法是对常规迭代法进行改良。 改良迭代法根据配电网得实际情况和网络特点，充分利用现有运行参数，将数据结构中的链表技术和“前推回代〞潮流算法结合起来，运用于配电网理论线损计算。这种算法重要特征是引入链表技术－“节点双亲孩子兄弟链表〞，是根据网络中节点与支路得关联关系，由动态指针将网络中得各节点链接起来而形成链表。以此链表为根底，由“前推回代〞潮流算法求得配电网潮流分布，进而求得线损及其分布。此算法在处理负荷时依然使用电力网电能损耗计算导那么中的简化方法处理，影响计算精度。 前推回推区间迭代法是建立在数据区间概念根底之上。数据区间是属于数学范畴，用来求解问题的未知解所在的范围或求取区间解。在实际工程中，当一个问题的原始数据不能精确地被知道，而只知其包含在给定的界限范围内，或者原始数据本身就是一个区间而非某个点值时，就可以用这一方法求解。传统的迭代法属于点迭代法，如牛顿法，负荷和其它参数是用一个数值，而不是用一个数值的范围即区间来表示，求解都是系统的瞬时状态，不符合实际。前推回推区间迭代法正是使用负荷和参数变化区间来表示，不但可以处理具有不确定性的点信息，而且可以方便地求解给定时间段上系统状态量的变化范围，从而能更全面真实地反映系统的状态。但这种计算方法在负荷处理上，采用区间方法定量描述缺乏量测的负荷变化，只利用变压器容量信息，并没有考虑实际配电网中的少数自动化量测信息及典型用户的变化规律，使得计算的理论线损结果的有效性和合理性不够充分。 匹配潮流法是以潮流法为根底，以配电网自动化系统采集数据为前提进行理论线损计算的。匹配潮流法主要是如何确定配电网各节点负荷功率。在获取节点负荷功率后，在求解潮流时，用线路量测冗余信息来修正配电网节点负荷，从而使潮流解更趋于合理，收敛性好，数值稳定性好，计算效率高(陈得治等，2023)。匹配潮流法将配电网理论线损计算范围扩展到支路损耗，而不向其他计算方法是将整体馈线作为计算对象，有利于帮助运行人员考察配电网局部理论线损值及变化情况，制定降损措施。该方法很好地考虑了目前配电网的实际情况，有普遍性，适合城市配电网结构，但在配电网节点负荷功率获取方面，一是依赖配电网自动化系统的实时量测信息，条件苛刻，二是对于没有实时量测信息的配电网节点负荷功率，那么节点负荷功率的获取依然采用传统的方法，仍需要进一步研究。 1.4 主要内容 目前，对于配电网理论线损计算方法，结合配电网实际情况，国内外进行了大量的理论研究，到达了较高的水平，局部计算方法已投入实际应用，取得了较好的结算结果。 对发、供电企业来说，降低电能损耗，就意味着节约能源，增加经济效益。目前，供电企业在配电网理论线损计算方面开展较少，特别是0.4kV低压配电网，几乎没有开展理论线损计算，根本是以电量为数据，通过简单的线损率计算公式计算，计算方法原始，不能计算出理论线损，不能开展科学的降损分析，不能制定出合理的降损措施，这种状况即跟不上科学技术开展的步伐，也不能满足电力部门的要求。 有鉴于此，针对县市供电企业配电网理论线损计算问题，结合配电网的实际情况，对配电网理论线损计算方法进行研究，研究出一种需要数据资料少、计算速度快、计算结果精度高的计算方法。 因此，本文的主要内容如下： 1.分析配电网理论线损计算步骤和过程； 2.对现有常用的配电网理论线损计算方法进行研究，并分析其特点； 3.分析影响配电网理论线损计算的因素； 4.改良等值电阻法理论研究； 5.配电网降损措施研究。 2 配电网理论线损计算 2.1 配电网理论线损计算特点 配电网理论线损计算是根据配电网结构参数和运行数据来计算配电网理论线损，所以配电网理论线损计算工作研究的对象是网络结构根本固定、负荷实时变化的配电网，根据配电网的结构和负荷类型需要采用适当的计算方法和计算模型，计算出配电网理论线损。因此其特点如下： 2.1.1 不准确性 由于配电网网络结构的复杂性，负荷功率性质的多样性，负荷功率实时变化性，外部环境条件不确定性，要完全准确计算出配电网理论线损实际是不可能的，无论采用哪种计算方法和计算模型，只能是尽力作到理论运行状态尽可能接近实际运行状态，使计算结果尽可能准确，近似于实际值。 2.1.2 条件性 传统的配电网理论线损计算方法，由于配电网网络结构的复杂，各节点没有监测设备，在计算理论线损过程中，都要假设一定的条件来简化计算，在假设条件的根底上，确定计算模型。由于假设条件的存在，使计算结果误差大，精度低，或高于实际值，或低于实际值。但这种假设条件并不是没有实际意义、毫无根据的凭空假设，而是建立在一定理论根底之上的，是必要的。 2.1.3 多方案性 正是由于配电网理论线损计算的近似性和条件性，所以在进行配电网理论线损计算过程中，结合配电网的网络结构和负荷情况以及假设条件，对同一配电网进行理论线损计算可以有不同的计算方案，选择不同的计算模型。 2.2配电网理论线损计算步骤 2.2.1明确内容和要求 在对配电网进行理论线损计算时，首先要了解配电网理论线损计算的内容和要求，对配电网分压、分线、分台区进行分类，明确不同的类别的配电网理论线损计算范围、计算内容和计算要求。 2.2.2 资料的搜集和整理 根据配电网理论线损计算的内容与要求，搜集进行配电网进行理论线损计算所需要的各种资料。首先要搜集有关配电网结构的接线图、结构参数、运行数据等资料，尽量齐全。对收集到的资料进行分析和加工整理，对资料中的数据去伪存真，提高资料的准确度。 .2.3 .2对资料进行分析 配电网资料的齐全与准确是影响配电网理论线损的重要因素(杨秀台，1985)，因此要对收集到的配电网资料，如配电网的单线接线图、结构参数、运行数据等资料进行认真分析。对于单线接线图的结构，区分是辐射状还是环形结构，在单线接线图上导线、配电变压器参数是否标注齐全、正确，如果没有特殊情况，配电网结构一般不会发生变化，假设由于改造等原因发生变化，应在计算之前补充修改，使之与实际相符；对于运行数据，如以月为时间单位记录的供电量、售电量等数据，应分析数据的合理性，对于异常值进行分析，找出异常值产生的原因，查明异常值是否合理。 2.2.4 选择计算模型 根据配电网结构、负荷功率性质可以选择不同的计算模型。正确选择计算模型是配电网理论线损计算中最关键的一步，选择不同的计算模型、计算方法及假设条件，对于同一配电网线路或低压台区，可能得出不同的计算结果，准确度各不相同，如果选择不适当，可能造成计算误差过大，必要时可以选择多个计算模型进行计算，并比照计算结果，以供选择。 目前，在配电网理论线损计算实际工作中，常用的计算方法有多种，如均方根电流法、 平均电流法(形状系数法)、最大电流法(损耗因数法)、等值电阻法、潮流法、人工神经网络法等多种方法。各种计算方法均有其不同的特点和适用范围，要根据计算的内容和要求来选择。 2.2.5 理论线损计算 随着科学技术的开展