降低線路損耗的方法及措施

1、摘 要 線損率是綜合反映電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理水平的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。降低線損率，可以減少電能傳輸能耗，提高電力供應(yīng)能力，增加供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。研究配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法有很重要的理論與實(shí)際意義。本文闡述了進(jìn)行配電網(wǎng)線損計(jì)算的意義和線損的基本概念，在理論研究方面，本文通過(guò)對(duì)幾種常用配電網(wǎng)線損計(jì)算方法的分析比較，主要采用改進(jìn)等值電阻法進(jìn)行配電網(wǎng)線損計(jì)算，目的是為了降低配電網(wǎng)電能損耗、加強(qiáng)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 配電網(wǎng) 理論線損計(jì)算 改進(jìn)等值電阻法 電能損耗AbstractThe line loss rate is a comprehensive reflection of the

2、power network planning and design, production operation and management level of the main economic and technical indicators. Reduce the rate of line loss, can reduce the electricity transmission energy consumption, increase power supply capacity, and increase the economic efficiency of the power supp

3、ly enterprise. Research with a grid of theoretical line loss calculation method has very important theoretical and practical significance. This paper describes the distribution network line loss calculation the meaning of the basic concepts and line loss in theoretical research, through the analysis

4、 of several common distribution network line loss calculation method, the main improvements equivalent resistance method with grid lines loss calculation, the aim is to strengthen the economic operation of the grid in order to reduce the power loss of distribution network. Keywords：Distribution

5、 network Theoretical line loss calculation Improvement of the method of equivalent resistance Electric energy loss目 錄第一章引言1第二章 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算簡(jiǎn)介3第一節(jié)國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)3第二節(jié) 傳統(tǒng)的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法3第三節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法新進(jìn)展4第四節(jié) 主要研究?jī)?nèi)容7第三章 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的研究8第一節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算特點(diǎn)8第二節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算步驟8第三節(jié) 配電網(wǎng)元件電能損耗數(shù)學(xué)模型10第四節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的含義方法分心14第六節(jié) 影響配電

6、網(wǎng)理論線損計(jì)算準(zhǔn)確度的主要因素24第四章 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法25第一節(jié) 10kV配電線路25第二節(jié)、0.4kV配電線路29第五章 配電網(wǎng)降損措施31第一節(jié) 電力網(wǎng)線損管理措施31第二節(jié) 電力網(wǎng)降損的技術(shù)措施32第三節(jié) 更換導(dǎo)線截面34第四節(jié) 線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.35第五節(jié)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行36第六節(jié) 降低配電變壓器電能損耗38第七節(jié) 平衡配電變壓器三相負(fù)荷38第八節(jié)增加無(wú)功補(bǔ)償39結(jié)束語(yǔ)43致 謝44參考文獻(xiàn)45第一章 引言配電網(wǎng)線損率是國(guó)家考核電力部門的一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，是電力企業(yè)完成國(guó)家計(jì)劃的主要內(nèi)容，是供電企業(yè)管理水平的綜合反映，是創(chuàng)建一流供電企業(yè)一項(xiàng)重要指標(biāo)。配電網(wǎng)理論線損計(jì)算是配電網(wǎng)

7、線損計(jì)算、分析、管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、最佳運(yùn)行方式和經(jīng)濟(jì)調(diào)度重要依據(jù)。配電網(wǎng)理論線損計(jì)算作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的高級(jí)分析功能之一，在配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和提高配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面起著重要作用。通過(guò)研究配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，研究出能夠準(zhǔn)確計(jì)算配電網(wǎng)理論線損的新方法，有利于配電網(wǎng)線損分析，指定降損措施，有利于降低電能損耗，提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；有利于優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確定最佳運(yùn)行方式和經(jīng)濟(jì)調(diào)度；有利于配電網(wǎng)建設(shè)與改造設(shè)計(jì)方案的制定；有利于科學(xué)合理地制定配電網(wǎng)線損指標(biāo)；有利于降低發(fā)電能耗，節(jié)約能源；有利于提高供電能力，緩解目前供電緊缺、供電能力不足局面，意義重大。近幾年來(lái)，國(guó)家十分重視電力建設(shè)

8、，相繼實(shí)施了農(nóng)村和城市電網(wǎng)的建設(shè)與改造工程，我國(guó)電力事業(yè)迅速發(fā)展，進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期，為保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展和各項(xiàng)事業(yè)進(jìn)步提供了強(qiáng)大的電力保障。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力需求日益增大，已經(jīng)出現(xiàn)電力供應(yīng)不足的局面，近年來(lái)許多省份出現(xiàn)限電情況。在各級(jí)電力網(wǎng)電能損耗所占比例來(lái)看，地方10kV及以下線損電量一般占到總損耗電能的45%60%，10kV及以下電網(wǎng)的降損工作一直是地區(qū)電力局降損工作的重點(diǎn)。目前的情況是，一方面是電力供應(yīng)不足，另一方面是配電網(wǎng)存在較高的電能損耗。通過(guò)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確定配電網(wǎng)最佳運(yùn)行方式和經(jīng)濟(jì)調(diào)度，降低配電網(wǎng)電能損耗，節(jié)約資源，提高供電能力。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)家十分重視

9、降低電網(wǎng)電能損耗，制定并發(fā)布了電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則和電力網(wǎng)電能損耗管理規(guī)定。電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則中對(duì)35kV以下配電網(wǎng)及低壓電網(wǎng)的電能損耗計(jì)算給出指導(dǎo)，并給出配電網(wǎng)線損理論計(jì)算方法電力網(wǎng)電能損耗管理規(guī)定要求各電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)要定期組織負(fù)荷實(shí)測(cè)，進(jìn)行線損理論計(jì)算，10kV及以下配電網(wǎng)每?jī)赡暌淮?，為電網(wǎng)建設(shè)、技術(shù)改造和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)。配電網(wǎng)線損是供電企業(yè)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，各級(jí)供電企業(yè)在生產(chǎn)營(yíng)銷工作中，都必須進(jìn)行配電網(wǎng)線損計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、分析、考核工作，目的是降低電能損耗，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益。要做好配電網(wǎng)線損工作中，前提是首先必須做好配電網(wǎng)理論線損計(jì)算工作，通過(guò)進(jìn)行配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，較為準(zhǔn)確地

10、計(jì)算出配電網(wǎng)理論線損值，才能做好配電網(wǎng)線損的各項(xiàng)工作。目前，在縣市級(jí)供電企業(yè)，都開(kāi)展了配電網(wǎng)線損工作，然而所開(kāi)展的配電網(wǎng)線損工作都基于抄表電量，采用簡(jiǎn)單的線損率計(jì)算公式計(jì)算，得出單個(gè)配電線路、單個(gè)低壓配電臺(tái)區(qū)綜合的線損率，基本沒(méi)有開(kāi)展配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，不能分別計(jì)算出技術(shù)線損(理論線損)和管理線損值，無(wú)法開(kāi)展真正意義上的線損分析；配電網(wǎng)線損率計(jì)算方法簡(jiǎn)單，手段落后，簡(jiǎn)單粗放；由于沒(méi)有開(kāi)展配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，根本不清楚單個(gè)配電線路、單個(gè)低壓配電臺(tái)區(qū)的理論線損率，在線損考核指標(biāo)制定上沒(méi)有科學(xué)的依據(jù)，只能憑經(jīng)驗(yàn)制定。本研究的目的就是要確定一種配電網(wǎng)理論線損計(jì)算新方法，通過(guò)這一計(jì)算方法的應(yīng)用，促進(jìn)黑龍

11、江省縣市級(jí)供電企業(yè)全面真正地開(kāi)展配電網(wǎng)理論線損計(jì)算工作，為配電網(wǎng)線損計(jì)算、分析、考核工作提供理論依據(jù)，在配電網(wǎng)線損工作方面有所創(chuàng)新。總之，了解配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法的發(fā)展趨勢(shì)，掌握配電網(wǎng)理論線損計(jì)算新方法、新技術(shù)，將有助于提高配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的精度，優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確定配電網(wǎng)最佳運(yùn)行方式，經(jīng)濟(jì)調(diào)度，降損節(jié)能，加強(qiáng)企業(yè)管理水平，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。準(zhǔn)確地計(jì)算配電網(wǎng)理論線損，不但是配電網(wǎng)線損工作的需要，也是配電網(wǎng)自身不斷發(fā)展的需要。研究配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，不僅具有重要的理論意義，而且還具有十分顯著的工程實(shí)用價(jià)值，這也是推動(dòng)配電網(wǎng)理論計(jì)算方法不斷深入研究和發(fā)展的主要原因。第二章 配電網(wǎng)理論

12、線損計(jì)算簡(jiǎn)介配電網(wǎng)理論線損計(jì)算是對(duì)電能在輸送和分配過(guò)程中各元件產(chǎn)生的電能損耗進(jìn)行計(jì)算及各類損耗所占比例，確定配電網(wǎng)線損的變化規(guī)律。配電網(wǎng)線損是電力部門一項(xiàng)綜合性的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)，是國(guó)家考核電力部門的一項(xiàng)重要指標(biāo)。多年來(lái)，隨著配電網(wǎng)理論線損計(jì)算理論、方法和技術(shù)的不斷豐富，人們研究出各種不同的計(jì)算方法，計(jì)算精度達(dá)到較高水平。但由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、參數(shù)多樣性和資料不完善以及缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備等因素，準(zhǔn)確計(jì)算配電網(wǎng)理論線損比較困難，一直是個(gè)難題。為解決這一難題，眾多科研工作者從理論到實(shí)踐不斷深入研究配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，希望研究出更加適合配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的新方法，更加快速、準(zhǔn)確地計(jì)算配電網(wǎng)理論線

13、損，滿足電力部門配電網(wǎng)線損的分析和管理需要。第一節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法從二十世紀(jì)三十年代就有國(guó)外學(xué)者開(kāi)始研究，研究電能在配電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^(guò)程中產(chǎn)生的損耗量，分析各元件產(chǎn)生電能損耗的原理，建立數(shù)學(xué)模型。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為輔助工具，加速各種計(jì)算方法的研究和發(fā)展，計(jì)算精度逐步提高，逐步應(yīng)用于工程實(shí)際。到二十世紀(jì)后期，各種配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法已經(jīng)成熟，開(kāi)始廣泛應(yīng)用于各級(jí)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算實(shí)際工作中，取得了很好的效果。近幾年來(lái)，隨著配電網(wǎng)系統(tǒng)的迅速發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加趨于復(fù)雜化，為配電網(wǎng)理論線損計(jì)算增加了難度；配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)逐步應(yīng)用，加強(qiáng)配電網(wǎng)的監(jiān)控，各種數(shù)

14、據(jù)采集變得容易，為配電網(wǎng)理論線損計(jì)算提供豐富的運(yùn)行數(shù)據(jù)資料，正是由于以上兩個(gè)方面，需要研究新的更加適合于目前配電網(wǎng)實(shí)際情況的理論線損計(jì)算方法，從而推動(dòng)計(jì)算方法研究不斷深入。目前，國(guó)內(nèi)外發(fā)表的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法的文獻(xiàn)很多，其采用的計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果的精度也各有不同，綜合起來(lái)主要有以下幾種類型。第二節(jié) 傳統(tǒng)的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法傳統(tǒng)的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，主要分為兩類，一類是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要損耗元件的物理特征建立的各種等值模型算法；一類是根據(jù)饋線數(shù)據(jù)建立的各種統(tǒng)計(jì)模型。傳統(tǒng)等值模型計(jì)算方法中按計(jì)算精度又分為兩類，一類是計(jì)算精度較低的簡(jiǎn)化近似法；一類是計(jì)算精度高的精確計(jì)算方法。10kV配電網(wǎng)等值

15、模型計(jì)算方法如均方根電流法、平均電流法(形狀系數(shù)法)、最大電流法(損耗因數(shù)法)、最大負(fù)荷損耗小時(shí)法、等值電阻法等，低壓配電網(wǎng)等值模型計(jì)算方法如等值電阻法、電壓損失法、臺(tái)區(qū)損失率法等，這類方法是典型的傳統(tǒng)等值模型計(jì)算方法中比較粗略的簡(jiǎn)化近似法，計(jì)算精度不高，不便于降損分析，但由于需要的數(shù)據(jù)資料少，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，便于計(jì)算機(jī)編程，計(jì)算精度能夠滿足工程要求，所以在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用；潮流法是典型的傳統(tǒng)等值模型計(jì)算方法中計(jì)算精度高的精確計(jì)算方法，計(jì)算精度高，能夠精確計(jì)算配電網(wǎng)理論線損，但由于配電網(wǎng)結(jié)果復(fù)雜，表計(jì)不全，運(yùn)行參數(shù)無(wú)法全部收集，或者網(wǎng)絡(luò)的元件和節(jié)點(diǎn)數(shù)太多，運(yùn)行數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的收集、整理很困難等

16、因素，無(wú)法采用潮流方法，所以在實(shí)際工程中很少應(yīng)用。概率統(tǒng)計(jì)模型是一種統(tǒng)計(jì)模型，分為配電線路概率統(tǒng)計(jì)模型和配電變壓器概率統(tǒng)計(jì)模型，是一種簡(jiǎn)化計(jì)算模型，需要的數(shù)據(jù)資料少，在計(jì)算配電線路和配電變壓器等值電阻方面，只需要配電變壓器容量、數(shù)量等較少參數(shù)就可以計(jì)算，這種計(jì)算方法是基于概率統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，因此計(jì)算精度低，很少在實(shí)際工程中應(yīng)用。第三節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法新進(jìn)展近年來(lái)，隨著各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)和各種理論迅速發(fā)展，配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法研究也取得了很大的進(jìn)展，新的計(jì)算方法不斷出現(xiàn)，這些方法為配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法的研究提供了有力的工具，拓寬了新思路。新發(fā)展起來(lái)的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法主要有：潮流改進(jìn)算法

17、、遺傳與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合算法、模糊識(shí)別算法等。 一、潮流改進(jìn)算法對(duì)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，在對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合下，多彩用潮流計(jì)算的方法，提高計(jì)算精度。傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法有牛頓法、PQ分解法、等效節(jié)點(diǎn)功率法、損耗累加法等，由于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、運(yùn)行數(shù)據(jù)收集不全、數(shù)據(jù)整理困難等因素，傳統(tǒng)的潮流法很難采用。基于這種情況，部分學(xué)者對(duì)潮流算法中的部分算法進(jìn)行了深入研究并加以改進(jìn)，形成新的算法，主要有改進(jìn)迭代法、前推回推區(qū)間迭代法、匹配潮流法等。迭代法是一種非線性方程組求解方法，將其應(yīng)用于潮流法，求解潮流方程，在求解過(guò)程中，在初始條件參數(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多次迭代，達(dá)到收斂條件，停止迭代。改進(jìn)迭

18、代法和前推回推區(qū)間迭代法是對(duì)常規(guī)迭代法進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)迭代法根據(jù)配電網(wǎng)得實(shí)際情況和網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，充分利用現(xiàn)有運(yùn)行參數(shù)，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表技術(shù)和“前推回代”潮流算法結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用于配電網(wǎng)理論線損計(jì)算。這種算法重要特征是引入鏈表技術(shù)“節(jié)點(diǎn)雙親孩子兄弟鏈表”，是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與支路得關(guān)聯(lián)關(guān)系，由動(dòng)態(tài)指針將網(wǎng)絡(luò)中得各節(jié)點(diǎn)鏈接起來(lái)而形成鏈表。以此鏈表為基礎(chǔ)，由“前推回代”潮流算法求得配電網(wǎng)潮流分布，進(jìn)而求得線損及其分布。此算法在處理負(fù)荷時(shí)依然使用電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則中的簡(jiǎn)化方法處理，影響計(jì)算精度。前推回推區(qū)間迭代法是建立在數(shù)據(jù)區(qū)間概念基礎(chǔ)之上。數(shù)據(jù)區(qū)間是屬于數(shù)學(xué)范疇，用來(lái)求解問(wèn)題的未知解所在的范圍或求取區(qū)間

19、解。在實(shí)際工程中，當(dāng)一個(gè)問(wèn)題的原始數(shù)據(jù)不能精確地被知道，而只知其包含在給定的界限范圍內(nèi)，或者原始數(shù)據(jù)本身就是一個(gè)區(qū)間而非某個(gè)點(diǎn)值時(shí)，就可以用這一方法求解。傳統(tǒng)的迭代法屬于點(diǎn)迭代法，如牛頓法，負(fù)荷和其它參數(shù)是用一個(gè)數(shù)值，而不是用一個(gè)數(shù)值的范圍即區(qū)間來(lái)表示，求解都是系統(tǒng)的瞬時(shí)狀態(tài)，不符合實(shí)際。前推回推區(qū)間迭代法正是使用負(fù)荷和參數(shù)變化區(qū)間來(lái)表示，不但可以處理具有不確定性的點(diǎn)信息，而且可以方便地求解給定時(shí)間段上系統(tǒng)狀態(tài)量的變化范圍，從而能更全面真實(shí)地反映系統(tǒng)的狀態(tài)。但這種計(jì)算方法在負(fù)荷處理上，采用區(qū)間方法定量描述缺乏量測(cè)的負(fù)荷變化，只利用變壓器容量信息，并沒(méi)有考慮實(shí)際配電網(wǎng)中的少數(shù)自動(dòng)化量測(cè)信息及典型

20、用戶的變化規(guī)律，使得計(jì)算的理論線損結(jié)果的有效性和合理性不夠充分。匹配潮流法是以潮流法為基礎(chǔ)，以配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)為前提進(jìn)行理論線損計(jì)算的。匹配潮流法主要是如何確定配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率。在獲取節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率后，在求解潮流時(shí)，用線路量測(cè)冗余信息來(lái)修正配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，從而使潮流解更趨于合理，收斂性好，數(shù)值穩(wěn)定性好，計(jì)算效率高(陳得治等，2005)。匹配潮流法將配電網(wǎng)理論線損計(jì)算范圍擴(kuò)展到支路損耗，而不向其他計(jì)算方法是將整體饋線作為計(jì)算對(duì)象，有利于幫助運(yùn)行人員考察配電網(wǎng)局部理論線損值及變化情況，制定降損措施。該方法很好地考慮了目前配電網(wǎng)的實(shí)際情況，有普遍性，適合城市配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但在配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功

21、率獲取方面，一是依賴配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)量測(cè)信息，條件苛刻，二是對(duì)于沒(méi)有實(shí)時(shí)量測(cè)信息的配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率，則節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率的獲取依然采用傳統(tǒng)的方法，仍需要進(jìn)一步研究。二、遺傳算法(GA)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)結(jié)合算法自二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）大量開(kāi)創(chuàng)性應(yīng)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性一方面體現(xiàn)在它的自學(xué)習(xí)能力，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和把握事物發(fā)展的規(guī)律；另一方面ANN具有很強(qiáng)的非線性映射功能，可以把學(xué)習(xí)到的復(fù)雜的數(shù)學(xué)關(guān)系，建立成具有豐富內(nèi)涵的網(wǎng)絡(luò)模型。常用的ANN模型是BP網(wǎng)絡(luò)模型，利用一個(gè)簡(jiǎn)單的三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，就能實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出間非線性映射任何復(fù)雜函數(shù)關(guān)系。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN

22、)的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者開(kāi)始提出基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型算法來(lái)計(jì)算配電網(wǎng)理論線損方法。這種模型算法正逐漸成為配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法研究的新熱點(diǎn)，為配電網(wǎng)理論線損計(jì)算提供了新思路。但到目前為止，國(guó)內(nèi)外利用ANN進(jìn)行配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的研究仍處于理論探索階段，各種文獻(xiàn)確定的模型機(jī)理無(wú)法讓人信服，計(jì)算效果不是十分明顯，在實(shí)際應(yīng)用中不成熟。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是由多個(gè)神經(jīng)元連接而成，用以模擬人腦行為的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它通過(guò)學(xué)習(xí)獲得合適的參數(shù)，用來(lái)映射任意復(fù)雜的非線性關(guān)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)功能和處理輸入輸出變量間非線性關(guān)系的能力，以及較短的計(jì)算時(shí)間。但是，應(yīng)用單一的ANN計(jì)算線損的最大缺點(diǎn)就在于確定適于線損

23、計(jì)算的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和算法中的具體參數(shù)時(shí)，都是靠反復(fù)試驗(yàn)確定的，沒(méi)有規(guī)則可循。這不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且很難保證設(shè)計(jì)出的用于線損計(jì)算的ANN一定最佳?；谏鲜鲈?，部分學(xué)者引入遺傳算法(GA)，現(xiàn)有對(duì)GA的改進(jìn)也都存在一定的局限性,不適用于線損計(jì)算。部分研究人員又對(duì)GA進(jìn)一步改進(jìn)，并于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)相結(jié)合，研究新的算法。遺傳算法(GA)是一種參數(shù)搜索算法，主要應(yīng)用于優(yōu)化計(jì)算。引入遺傳算法(GA)的目的是使用GA來(lái)優(yōu)化ANN，使優(yōu)化后的ANN具有自進(jìn)化、自適應(yīng)能力，構(gòu)造出進(jìn)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最后應(yīng)用優(yōu)化的BP型ANN來(lái)擬合影響線損的特征參數(shù)與線損之間的復(fù)雜關(guān)系，建立適合配電網(wǎng)線損計(jì)算的新模型，

24、從而獲得了比傳統(tǒng)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法和單一使用ANN模型方法更好的計(jì)算效果，其計(jì)算精度分別提高了16倍和4倍。對(duì)于一個(gè)具體的配電網(wǎng)線損理論計(jì)算工程來(lái)說(shuō)，用于理論線損計(jì)算的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研制需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的原始資料積累、學(xué)習(xí)樣本的選擇、訓(xùn)練和模型修正，才能確定配電網(wǎng)理論線損與特征參數(shù)之間的復(fù)雜關(guān)系，研制過(guò)程復(fù)雜，從研制到實(shí)用的周期較長(zhǎng)。可以預(yù)見(jiàn)，作為一門新興的交叉學(xué)科，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為揭示復(fù)雜對(duì)象的運(yùn)行機(jī)理提供了一條新途徑，將有更多的學(xué)者將其應(yīng)用于配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法的研究中，研制出符合配電網(wǎng)線損理論計(jì)算的新算法。三、模糊識(shí)別算法模糊理論是在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校電氣工程系的L.A.zadeh

25、教授于1965年創(chuàng)立的模糊集合理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，主要包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理和模糊邏輯控制等方面的內(nèi)容。20世紀(jì)20年代至80年代，模糊理論處于不斷理論探索階段，逐步完善。20世紀(jì)80年代后開(kāi)始，模糊理論開(kāi)始與實(shí)踐相結(jié)合，研制有實(shí)際意義的模糊邏輯控制器。模糊識(shí)別技術(shù)在自動(dòng)控制等領(lǐng)域有著較為深入研究和應(yīng)用。事實(shí)上，模糊理論應(yīng)用最有效、最廣泛的領(lǐng)域就是模糊邏輯控制，模糊邏輯控制在各種領(lǐng)域出人意料的解決了傳統(tǒng)控制理論無(wú)法解決的或難以解決的問(wèn)題，并取得了一些令人信服的成效。基于此，在配電網(wǎng)理論線損計(jì)算模型中，引入模糊識(shí)別技術(shù)。該方法采用模糊理論中的模型識(shí)別原理對(duì)支路電流的分配進(jìn)行

26、修正，使計(jì)算結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，即理論運(yùn)行狀態(tài)盡可能接近實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，提高了線損計(jì)算的精度。但該方法在對(duì)電流大小及變壓器負(fù)荷率的大小進(jìn)行模型判別時(shí)，隸屬函數(shù)的選擇較難，在實(shí)際應(yīng)用中較困難。該方法引入模糊識(shí)別技術(shù)，雖然尚處于理論研究階段，但開(kāi)拓了新思路，需要進(jìn)一步深入研究。第四節(jié) 主要研究?jī)?nèi)容目前，對(duì)于配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，結(jié)合配電網(wǎng)實(shí)際情況，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的理論研究，達(dá)到了較高的水平，部分計(jì)算方法已投入實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的結(jié)算結(jié)果。對(duì)發(fā)、供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，降低電能損耗，就意味著節(jié)約能源，增加經(jīng)濟(jì)效益。目前，供電企業(yè)在配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方面開(kāi)展較少，特別是0.4kV低壓配電網(wǎng)，幾乎沒(méi)有開(kāi)展理論線損

27、計(jì)算，基本是以電量為數(shù)據(jù)，通過(guò)簡(jiǎn)單的線損率計(jì)算公式計(jì)算，計(jì)算方法原始，不能計(jì)算出理論線損，不能開(kāi)展科學(xué)的降損分析，不能制定出合理的降損措施，這種狀況即跟不上科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐，也不能滿足電力部門的要求。有鑒于此，針對(duì)縣市供電企業(yè)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算問(wèn)題，結(jié)合配電網(wǎng)的實(shí)際情況，對(duì)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法進(jìn)行研究，研究出一種需要數(shù)據(jù)資料少、計(jì)算速度快、計(jì)算結(jié)果精度高的計(jì)算方法。因此，本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1.分析配電網(wǎng)理論線損計(jì)算步驟和過(guò)程；2.對(duì)現(xiàn)有常用的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法進(jìn)行研究，并分析其特點(diǎn)；3.分析影響配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的因素；4.改進(jìn)等值電阻法理論研究；5.配電網(wǎng)降損措施研究。第三章

28、 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的研究第一節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算特點(diǎn)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算是根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算配電網(wǎng)理論線損，所以配電網(wǎng)理論線損計(jì)算工作研究的對(duì)象是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本固定、負(fù)荷實(shí)時(shí)變化的配電網(wǎng)，根據(jù)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和負(fù)荷類型需要采用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法和計(jì)算模型，計(jì)算出配電網(wǎng)理論線損。因此其特點(diǎn)如下：一、不準(zhǔn)確性由于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，負(fù)荷功率性質(zhì)的多樣性，負(fù)荷功率實(shí)時(shí)變化性，外部環(huán)境條件不確定性，要完全準(zhǔn)確計(jì)算出配電網(wǎng)理論線損實(shí)際是不可能的，無(wú)論采用哪種計(jì)算方法和計(jì)算模型，只能是盡力作到理論運(yùn)行狀態(tài)盡可能接近實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，使計(jì)算結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，近似于實(shí)際值。二、條件性傳統(tǒng)的配電網(wǎng)理論線損

29、計(jì)算方法，由于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，各節(jié)點(diǎn)沒(méi)有監(jiān)測(cè)設(shè)備，在計(jì)算理論線損過(guò)程中，都要假設(shè)一定的條件來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算，在假設(shè)條件的基礎(chǔ)上，確定計(jì)算模型。由于假設(shè)條件的存在，使計(jì)算結(jié)果誤差大，精度低，或高于實(shí)際值，或低于實(shí)際值。但這種假設(shè)條件并不是沒(méi)有實(shí)際意義、毫無(wú)根據(jù)的憑空假設(shè)，而是建立在一定理論基礎(chǔ)之上的，是必要的。三、多方案性正是由于配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的近似性和條件性，所以在進(jìn)行配電網(wǎng)理論線損計(jì)算過(guò)程中，結(jié)合配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷情況以及假設(shè)條件，對(duì)同一配電網(wǎng)進(jìn)行理論線損計(jì)算可以有不同的計(jì)算方案，選擇不同的計(jì)算模型。第二節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算步驟一、明確內(nèi)容和要求在對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行理論線損計(jì)算時(shí)，首先要

30、了解配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的內(nèi)容和要求，對(duì)配電網(wǎng)分壓、分線、分臺(tái)區(qū)進(jìn)行分類，明確不同的類別的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算范圍、計(jì)算內(nèi)容和計(jì)算要求。二、資料的搜集和整理根據(jù)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的內(nèi)容與要求，搜集進(jìn)行配電網(wǎng)進(jìn)行理論線損計(jì)算所需要的各種資料。首先要搜集有關(guān)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的接線圖、結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等資料，盡量齊全。對(duì)收集到的資料進(jìn)行分析和加工整理，對(duì)資料中的數(shù)據(jù)去偽存真，提高資料的準(zhǔn)確度。三、對(duì)資料進(jìn)行分析配電網(wǎng)資料的齊全與準(zhǔn)確是影響配電網(wǎng)理論線損的重要因素(楊秀臺(tái)，1985)，因此要對(duì)收集到的配電網(wǎng)資料，如配電網(wǎng)的單線接線圖、結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等資料進(jìn)行認(rèn)真分析。對(duì)于單線接線圖的結(jié)構(gòu)，區(qū)分是輻射狀還是

31、環(huán)形結(jié)構(gòu)，在單線接線圖上導(dǎo)線、配電變壓器參數(shù)是否標(biāo)注齊全、正確，如果沒(méi)有特殊情況，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)一般不會(huì)發(fā)生變化，若由于改造等原因發(fā)生變化，應(yīng)在計(jì)算之前補(bǔ)充修改，使之與實(shí)際相符；對(duì)于運(yùn)行數(shù)據(jù)，如以月為時(shí)間單位記錄的供電量、售電量等數(shù)據(jù)，應(yīng)分析數(shù)據(jù)的合理性，對(duì)于異常值進(jìn)行分析，找出異常值產(chǎn)生的原因，查明異常值是否合理。四、選擇計(jì)算模型根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷功率性質(zhì)可以選擇不同的計(jì)算模型。正確選擇計(jì)算模型是配電網(wǎng)理論線損計(jì)算中最關(guān)鍵的一步，選擇不同的計(jì)算模型、計(jì)算方法及假設(shè)條件，對(duì)于同一配電網(wǎng)線路或低壓臺(tái)區(qū)，可能得出不同的計(jì)算結(jié)果，準(zhǔn)確度各不相同，如果選擇不適當(dāng)，可能造成計(jì)算誤差過(guò)大，必要時(shí)可以選擇多個(gè)

32、計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)比計(jì)算結(jié)果，以供選擇。目前，在配電網(wǎng)理論線損計(jì)算實(shí)際工作中，常用的計(jì)算方法有多種，如均方根電流法、平均電流法(形狀系數(shù)法)、最大電流法(損耗因數(shù)法)、等值電阻法、潮流法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等多種方法。各種計(jì)算方法均有其不同的特點(diǎn)和適用范圍，要根據(jù)計(jì)算的內(nèi)容和要求來(lái)選擇。五、理論線損計(jì)算隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法研究有了較大的進(jìn)步，各種新的計(jì)算方法和模型不斷出現(xiàn)，并且對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求越來(lái)越高，依賴性越來(lái)越強(qiáng)。依據(jù)選擇的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算模型，根據(jù)所掌握的資料數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，能夠獲得比較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，獲得更高的精度，更好的滿足供電企業(yè)對(duì)配電網(wǎng)理論線

33、損計(jì)算結(jié)果和精度的要求。六、分析計(jì)算結(jié)果根據(jù)所選擇的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算模型得到的計(jì)算結(jié)果并不一定與實(shí)際值相符，這是由于所建立的計(jì)算模型是對(duì)實(shí)際情況的近似模擬，是用理論狀態(tài)來(lái)近似實(shí)際狀態(tài)，在計(jì)算過(guò)程由于數(shù)據(jù)資料不全、假設(shè)計(jì)算條件、計(jì)算模型精度等因素，必然產(chǎn)生誤差。因此，需要對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，以確定計(jì)算結(jié)果是否可信。第三節(jié) 配電網(wǎng)元件電能損耗數(shù)學(xué)模型配電網(wǎng)的電能損耗是網(wǎng)內(nèi)各元件電能損耗的總和,要計(jì)算電能在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的電能損耗,就必須掌握網(wǎng)內(nèi)各元件的物理特性,并確定這些元件的數(shù)學(xué)模型。在l0kV及以下電壓等級(jí)配電網(wǎng)中,元件數(shù)量較大,每個(gè)元件的運(yùn)行數(shù)據(jù)具有一定的隨機(jī)性。根據(jù)配電網(wǎng)元件電氣特

34、性及線損產(chǎn)生機(jī)理的不同,可將元件電能損耗分為:變電、配電元件中導(dǎo)線電阻發(fā)熱損耗;變壓器鐵芯損耗;電纜線路、并聯(lián)電容器的介質(zhì)損耗;架空線路的電暈損耗;戶外絕緣子漏電損耗,以及二次回路、諧波損耗等。二次回路包括測(cè)量、保護(hù)、信號(hào)、控制、監(jiān)視系統(tǒng)。其中用戶及變電站二次回路的損耗分別計(jì)入用戶電量及變電站的自用電量。除此之外,那些用于測(cè)量、保護(hù)、信號(hào)、控制、監(jiān)視的戶外以及環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所內(nèi)的損耗因所占比例較小可以忽略不計(jì)。諧波對(duì)線損的影響是一個(gè)專門的研究領(lǐng)域,己超出了本文的研究范圍。在諧波治理和電能質(zhì)量管理要求的約束下,由于諧波產(chǎn)生的損耗很小,可以忽略不計(jì)。電暈損耗及絕緣子的泄漏損耗,其損耗量的大小與絕緣子

35、外形、絕緣材料及氣候條件等因素有關(guān),尚缺乏成熟的計(jì)算方法。因配電網(wǎng)中電壓等級(jí)較低,漏電損耗所占比例很小,故也忽略不計(jì)。一、配電線路導(dǎo)線損耗等值數(shù)學(xué)模型電力線路的數(shù)學(xué)摸型是以電阻、電抗、電納、電導(dǎo)元件組成其等值電路.對(duì)于10kV及以下電壓等級(jí)的線路,由于電壓較低,線路對(duì)地電納及電導(dǎo)的影響較小,故將其等值為由電阻、電抗元件組成的簡(jiǎn)化等值電路,如圖1所示.j w圖 2.1 配電線路等值電路若通過(guò)某段線路的電流I穩(wěn)定不變,則在計(jì)算時(shí)段T內(nèi)產(chǎn)生的電能損耗為: (2.1) 若整條線路由多段參數(shù)不同的導(dǎo)線組成,則在計(jì)算時(shí)段T內(nèi)產(chǎn)生的線路電能損耗為: (2.2)若已知通過(guò)線路的有功功率和無(wú)功功率,上式可改寫為

36、: (2.3) 式中: 為第i段線路在時(shí)間T內(nèi)的電流(A); 為第i段線路在時(shí)間T內(nèi)的有功功率(kW); 為第i段線路在時(shí)間T內(nèi)的無(wú)功功率(kvar);Ri為第i段線路導(dǎo)線電阻();mi為線路總段數(shù);Ui為第i段線路平均線電壓(kV);T為計(jì)算時(shí)段小時(shí)數(shù)(h)。二、配電變壓器繞組損耗等值數(shù)學(xué)模型配電變壓器一般均為雙繞組變壓器,可用電阻、電抗、電導(dǎo)、電納元件組成的T形的等值電路來(lái)表示,如圖2所示. 圖 2.2 變壓器的型“”等效電路若通過(guò)變壓器繞組的電流穩(wěn)定不變,在計(jì)算線損時(shí)段T內(nèi), 配電變壓器繞組產(chǎn)生的損耗為: （2.4）式中: 為第i臺(tái)配電變壓器短路損耗功率(kW); 為第i臺(tái)配電變壓器繞組

37、上電流(A); 為第i臺(tái)配電變壓額定電流(A)。三、配電變壓器鐵芯損耗等值數(shù)學(xué)模型配電變壓器的鐵芯損耗與其運(yùn)行電壓有關(guān),因此,在計(jì)算線損時(shí)段T內(nèi),配電變壓器的鐵芯損耗為: （2.5）式中: 為第i臺(tái)變壓器的空載損耗功率(kW); 為第i臺(tái)變壓器的額定電壓(kV); 為第i臺(tái)變壓器的平均運(yùn)行線電壓(kV)。四、并聯(lián)電容器損耗等值數(shù)學(xué)模型并聯(lián)電容器的等值電路由一個(gè)無(wú)損耗的理想電容器與電阻并聯(lián)而成,如圖3所示。圖 2.3 并聯(lián)電容器等值電路在交流電壓作用下,流過(guò)電容器的電流有兩部分:有功電流和無(wú)功電流. 通常把與的比值稱為介質(zhì)損耗角正切值tg,即 （2.6）電容器有功功率為: （2.7）在計(jì)算線損時(shí)

38、段T內(nèi)電容器有功功率損耗為: （2.8）式中: 為第i組并聯(lián)電容器投入容量(kavr);tg為第i組并列電容器介質(zhì)損失角正切值。五、電纜線路損耗等值數(shù)學(xué)模型 (2.9)式中:Ui為第i條電纜平均運(yùn)行線電壓(kV);為電網(wǎng)電壓角頻率(rad/s); 為每相的工作電容(F/km);tg為介質(zhì)損失角正切值;Li為第i條電纜長(zhǎng)度(km)。六、配電網(wǎng)線損計(jì)算的基本假設(shè)前述給出了元件損耗的計(jì)算模型,可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整個(gè)配電網(wǎng)線損的線損計(jì)算.不過(guò)由于配電網(wǎng)中元件數(shù)很多,每個(gè)元件上的運(yùn)行數(shù)據(jù)又具有隨機(jī)特性,所以收集這些運(yùn)行數(shù)據(jù)相當(dāng)困難.因此,配電網(wǎng)線損計(jì)算方法是在盡量減少原始資料收集范圍的前提下,進(jìn)行足夠準(zhǔn)確

39、的元件電能損耗計(jì)算。變電站10k母線饋線線饋線1#1段1#2段1#3段1#5段1#4段T7T1T5T41#6段T3T6T21#7段圖 2.4 配電網(wǎng)示意圖如圖4所示的配電網(wǎng),變電站l0kV側(cè)有兩條饋線,饋線首端經(jīng)過(guò)高壓降壓變壓器與供電網(wǎng)相連,末端經(jīng)低壓降壓變壓器與用戶相連.每條饋線如同樹(shù)狀,一般以輻射型網(wǎng)絡(luò)連接若干臺(tái)配電變壓器,饋線與饋線之間除在樹(shù)根處(饋線首端)通過(guò)高壓母線相連外,沒(méi)有其它電氣聯(lián)系.一條饋線內(nèi)的負(fù)荷波動(dòng)相對(duì)于一個(gè)大供電網(wǎng)來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì),故可以認(rèn)為饋線根節(jié)點(diǎn)的電壓是恒定的。因此,給定饋線根節(jié)點(diǎn)的電壓及沿線各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷,此饋線的潮流分布就可完全確定。基于上述特點(diǎn),配電網(wǎng)的線

40、損計(jì)算不再以全網(wǎng)為單位,而是以饋線作為基本單位.根據(jù)給定某饋線的根節(jié)點(diǎn)電壓及沿線各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷,求出各段的功率損耗和電壓降落,得到各段在一定時(shí)間區(qū)域內(nèi)的電量損耗,從而確定整條饋線的線損分布,進(jìn)而通過(guò)對(duì)饋線逐條計(jì)算以得到全網(wǎng)的線損.那么,在進(jìn)行配電網(wǎng)線損計(jì)算時(shí),需收集沿線各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷,但由于配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)多,負(fù)荷在不同時(shí)段的變化又比較大,運(yùn)行數(shù)據(jù)根本無(wú)法全面收集。為盡量減少運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集量,同時(shí)又不影響線損計(jì)算精度,一般作如下假設(shè):(1)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)負(fù)荷曲線的形狀與首端相同。(2)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)功率因數(shù)與首端相等。(3)忽略沿線的電壓損失對(duì)能耗的影響。(4)負(fù)荷的分配與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)裝設(shè)的變壓器額定容量成正比

41、,即各變壓器的負(fù)荷系數(shù)相同。(一般把通過(guò)變壓器的視在功率與其額定容量的比值稱為負(fù)荷系數(shù))第四節(jié) 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的含義方法分心配電網(wǎng)理論線損計(jì)算是在已知配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷功率性質(zhì)等數(shù)據(jù)條件下，研究或選擇一種計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在滿足一定精度要求的條件下，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)(如一個(gè)月)配電網(wǎng)的理論線損值。目前，傳統(tǒng)和現(xiàn)代的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法是基于兩種配電網(wǎng)參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)資料獲取情況和三種配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的開(kāi)展理論線損計(jì)算方法理論研究和實(shí)際應(yīng)用的。在兩種配電網(wǎng)參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)資料獲取情況中，一種是以配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)；另一種是以供電企業(yè)綜合管理系統(tǒng)(MIS)提取配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和以調(diào)

42、度自動(dòng)化系統(tǒng)(SCADA)、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)(DMS)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。在三種配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，第一種是輻射狀配電網(wǎng)，如農(nóng)村配電線路；第二種是環(huán)狀配電網(wǎng)，如部分城市配電網(wǎng)，第三中是輻射狀與環(huán)狀相結(jié)合，屬于混合結(jié)構(gòu)，如部分城市配電網(wǎng)。由于黑龍江省縣市供電企業(yè)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)資料獲取方式的實(shí)際情況各不相同，普遍沒(méi)有實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，所以在配電網(wǎng)理論線損計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合配電網(wǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇負(fù)荷實(shí)際的計(jì)算方法。一、均方根電流法均方根電流法是配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的基本計(jì)算方法，也是最常用的方法。均方根電流法的基本思想是，線路中流過(guò)的均方根電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所

43、產(chǎn)生的電能損耗。其計(jì)算公式如下： (2.10)式中：為損耗電量（kWh）；R為元件電阻（）；t為運(yùn)行時(shí)間（h）；為均方根電流（A）。均方根電流計(jì)算公式如下： (2.11) 式中：為代表日整點(diǎn)負(fù)荷電流（A）； 為均方根電流（A）。若實(shí)測(cè)為、，均方根電流可以使用以下公式計(jì)算： (2.13) 式中：為代表日整點(diǎn)時(shí)通過(guò)元件電阻的有功功率（kW）；為代表日整點(diǎn)時(shí)通過(guò)件電阻的無(wú)功功率（kvar）；為與、同一時(shí)刻的線電壓（kV）；為均方根電流（A）。 電能損耗計(jì)算公式如下： (2.14) 式中：為代表日整點(diǎn)時(shí)通過(guò)元件電阻的有功功率（kW）；為代表日整點(diǎn)時(shí)通過(guò)元件電阻的無(wú)功功率（kvar）；為與、同一時(shí)刻的線

44、電壓（kV）；R為元件電阻（）；t為運(yùn)行時(shí)間（h）。若實(shí)測(cè)為有功電量、無(wú)功電量和電壓，均方根電流可以使用下式計(jì)算： (2.15) 式中：為代表日整點(diǎn)有功電量（kWh）；為代表日整點(diǎn)無(wú)功電量（kvarh）；為與、同一時(shí)刻的線電壓（kV）。電能損耗計(jì)算公式如下： (2.16)式中：為代表日整點(diǎn)時(shí)通過(guò)元件電阻的有功電量（kWh）；為代表日整點(diǎn)時(shí)通過(guò)元件電阻的無(wú)功電量（kvarh）；為與、同一時(shí)刻的線電壓（kV）；R為元件電阻（）；t為運(yùn)行時(shí)間（h）。由于有功電量和無(wú)功電量是由電度表計(jì)量的，精度比較高，一般使用2.16式計(jì)算電能損耗。均方根電流法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，按照代表日24小時(shí)整點(diǎn)負(fù)荷電流或有功

45、功率、無(wú)功功率或有功電量、無(wú)功電量、電壓參數(shù)等數(shù)據(jù)計(jì)算出均方根電流就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，計(jì)算精度較高。缺點(diǎn)是：在對(duì)10 kV配電網(wǎng)線路計(jì)算理論線損時(shí)，對(duì)沒(méi)有實(shí)測(cè)負(fù)荷記錄的配電變壓器，其均方根電流按與配電變壓器額定容量成正比的關(guān)系來(lái)分配計(jì)算，這種計(jì)算不完全符合實(shí)際負(fù)荷情況；各分支線和各線段的均方根電流由各負(fù)荷的均方根電流代數(shù)相加減而得，但一般情況下，實(shí)際系統(tǒng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷曲線形狀和功率因數(shù)都不相同，因此用負(fù)荷的均方根電流直接代數(shù)相加減來(lái)得到各分支線和各線段的均方根電流不盡合理；均方根電流法計(jì)算的理論線損是代表日的線損值，利用代表日線損值、代表日電量、月平均日電量和月總電量歸算出的月理論線損值

46、在客觀上必然有一定差距。二、平均電流法平均電流法也稱形狀系數(shù)法，是利用均方根電流法與平均電流的等效關(guān)系進(jìn)行電能損耗計(jì)算的，由均方根電流法派生而來(lái)。平均電流法的基本思想是，線路中流過(guò)的平均電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。其計(jì)算公式如下： (2.17)式中：為損耗電量（kWh）；R為元件電阻（）；t為運(yùn)行時(shí)間（h）；為平均電流（A），K為形狀系數(shù)。形狀系數(shù)K的計(jì)算公式如下： (2.18)式中：為代表日均方根電流（A），為代表日負(fù)荷平均電流（A）。若實(shí)測(cè)為有功電量、無(wú)功電量和電壓，平均電流也可以使用以下公式計(jì)算： (2.19) 式中：為代表日的有功電量（kWh）；為代

47、表日的無(wú)功電量(kvarh)；為代表日的電壓平均值。電能損耗計(jì)算公式如下： (2.20) 式中：為代表日通過(guò)元件電阻的總有功電量(kWh)；為代表日通過(guò)元件電阻的總無(wú)功電量(kvarh)；為平均線電壓(kV)；R為元件電阻()；t為運(yùn)行時(shí)間(h)。形狀系數(shù)K根據(jù)負(fù)荷曲線的負(fù)荷率f及最小負(fù)荷率確定較為復(fù)雜。平均電流法的優(yōu)點(diǎn)是：用實(shí)際中較容易得到并且較為精確的電量作為計(jì)算參數(shù)，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，計(jì)算出的電能損耗結(jié)果精度較高；按照代表日平均電流和計(jì)算出形狀系數(shù)等數(shù)據(jù)計(jì)算就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算。缺點(diǎn)是：形狀系數(shù)K不易計(jì)算，在實(shí)際使用中其值存在計(jì)算簡(jiǎn)化，與直線變化的持續(xù)負(fù)荷曲線有關(guān)，對(duì)沒(méi)有實(shí)測(cè)負(fù)荷記錄的

48、配電變壓器，不能記錄實(shí)際負(fù)荷曲線；需改進(jìn)負(fù)荷分配因子；配電網(wǎng)電壓假設(shè)為平均低壓后，計(jì)算精度受到了一定影響。三、最大電流法最大電流法也稱損耗因數(shù)法，是利用均方根電流法與最大電流的等效關(guān)系進(jìn)行電能損耗計(jì)算的，由均方根電流法派生而來(lái)。最大電流法的基本思想是，線路中流過(guò)的最大電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。其計(jì)算公式如下： (2.21)式中：為損耗電量(kWh)；R為元件電阻()；t為運(yùn)行時(shí)間(h)；為最大電流(A)，F(xiàn)為損耗因數(shù)。損耗因數(shù)F的計(jì)算公式如下： (2.22)式中：為代表日均方根電流（A），為代表日負(fù)荷平均電流（A）。損耗因數(shù)F值的大小隨電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、損失

49、種類、負(fù)荷分布及負(fù)荷曲線形狀不同而異，特別是與負(fù)荷率f密切相關(guān)，分析表明：損耗因數(shù)F與負(fù)荷率f的關(guān)系，應(yīng)介于直線和拋物線之間，即： (2.23)式中：是與電力網(wǎng)負(fù)荷曲線形狀、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及負(fù)荷特性有關(guān)的常數(shù)，通常介于0.10.4之間，在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，值不同,f負(fù)荷率。對(duì)于損耗因數(shù)F有三種計(jì)算方法，第一種是利用理想化得負(fù)荷曲線推求F(f)關(guān)系，第二種是采用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法來(lái)求取F(f)得近似公式，第三中是數(shù)學(xué)積分方法求取F(f)得近似公式。對(duì)于損耗因數(shù)F第一種計(jì)算方法，我國(guó)有人采用以兩級(jí)梯形和梯形兩種理想化的負(fù)荷曲線作為極限狀態(tài)，分析得到如下?lián)p耗因數(shù)F計(jì)算公式： (2.24)式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)

50、荷率；是常數(shù)。對(duì)于損耗因數(shù)F第二種計(jì)算方法，采用二項(xiàng)式公式和三項(xiàng)式公式近似求取。1926年法國(guó)人楊森利用二項(xiàng)式公式求取得： (2.25)式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)荷率。1928年美國(guó)人布勒爾利用二項(xiàng)式公式求取得： (2.26)式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)荷率。在二十世紀(jì)七十年代，我國(guó)沈陽(yáng)地區(qū)采用： (2.27) 式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)荷率。在二十世紀(jì)七十年代上海地區(qū)采用： (2.28)式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)荷率。使用三項(xiàng)式求取損耗因數(shù)F的典型代表有1948年前蘇聯(lián)凱捷維茨，求取的計(jì)算公式如下： (2.29)式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)荷率。 對(duì)于損耗因數(shù)F第三種計(jì)算方法，典型代表有：198

51、0年美國(guó)雷蒙特(Raymond A)對(duì)持續(xù)負(fù)荷曲線采用直接積分的方法得到如下計(jì)算公式： (2.30)式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)荷率，是常數(shù)。當(dāng)f0.8時(shí)適用，當(dāng)f>0.8時(shí)，使用。1982年我國(guó)西寧電力局劉應(yīng)憲采用雙動(dòng)點(diǎn)形成的四折線代表持續(xù)負(fù)荷曲線族，利用分段積分方法求取如下計(jì)算公式： (2.31)式中：F是損耗因數(shù)；f是負(fù)荷率，是常數(shù)。上式有較大實(shí)用價(jià)值。最大電流法的優(yōu)點(diǎn)是：計(jì)算需要的資料少，只需測(cè)量出代表日最大電流和計(jì)算出損耗因數(shù)等數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算。缺點(diǎn)是：損耗因數(shù)不易計(jì)算，不同的負(fù)荷曲線、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性，計(jì)算出的F不同，不能通用，使用此方法時(shí)必須根據(jù)負(fù)荷曲線實(shí)際情況計(jì)

52、算F值；計(jì)算精度低，常用于計(jì)算精度要求不高的情況。四、最大負(fù)荷損耗小時(shí)法最大負(fù)荷損耗小時(shí)法的意義是，在一段時(shí)間內(nèi)，若用戶始終保持最大負(fù)荷不變，此時(shí)在線路中產(chǎn)生的損耗相當(dāng)于一年中實(shí)際負(fù)荷產(chǎn)生的電能損耗。計(jì)算公式如下： (2.32) 式中：為損耗電量(kWh)；為最大視在功率(kVA)；為最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)(h)；R為元件電阻()，U為額定電壓(kV)。令T=8760，U為常數(shù)，則計(jì)算公式如下： (2.33)式中：為最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)（h）；S為實(shí)際負(fù)荷視在功率（kVA）；為最大視在功率(kVA)。最大負(fù)荷損耗小時(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)計(jì)算出最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)，能夠計(jì)算出電能損耗，計(jì)算需要資料少，計(jì)算簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：最大負(fù)荷損耗小時(shí)法計(jì)算精度較低，一般用來(lái)估算年度配電網(wǎng)理論線損，不宜進(jìn)行精確計(jì)算。五、等值電阻法等值電阻法的理論基礎(chǔ)是均方根電流法。等值電阻法的基本思想是，在配電線路首端，假想一個(gè)等值的線路電阻，在通過(guò)線路首端的總電流產(chǎn)生的損耗，與線