電氣工程專(zhuān)業(yè) 配電網(wǎng)線損計(jì)算方法及降損措施

摘要在一定的時(shí)間內(nèi)，將某個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部配置的元件所消耗的電能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就是配電網(wǎng)線損計(jì)算。電力網(wǎng)的尾端是配電網(wǎng)，它承擔(dān)著和使用者直接連接的任務(wù)，并且由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備眾多，系統(tǒng)對(duì)此有著阻抗性。電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換、輸送、分配的同時(shí)，也會(huì)有著很多的損耗，從經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，配電網(wǎng)線損計(jì)算顯得尤其重要。當(dāng)前，我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)越來(lái)越發(fā)達(dá)，線損計(jì)算工作為很多工作的開(kāi)展提供了指導(dǎo)，例如：配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的合理性、各種措施方案實(shí)際效果比較等。整體反映電網(wǎng)計(jì)劃、電力運(yùn)行、電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)管理的關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)技能指標(biāo)是線損率。因此，要想提升電力供應(yīng)的總體水平、增加供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益的關(guān)鍵方法是降低線損。本文將會(huì)通過(guò)分析當(dāng)前配電網(wǎng)的實(shí)際狀況以及線損研究現(xiàn)狀，對(duì)配電網(wǎng)線損計(jì)算的理論基礎(chǔ)進(jìn)行介紹；通過(guò)系統(tǒng)分析電力元件消耗電能機(jī)理，對(duì)線損計(jì)算的理論方法進(jìn)行介紹，并且比較存在的優(yōu)缺點(diǎn)；為了能夠?yàn)橐院蠼档蛽p失提供理論與實(shí)踐支持，本文將會(huì)通過(guò)理論線損計(jì)算、結(jié)合當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的狀況，運(yùn)用數(shù)據(jù)來(lái)分析計(jì)算的結(jié)果。文章的最后根據(jù)配電網(wǎng)的特征，對(duì)降低線損提出一些技術(shù)、管理上的策略建議。本文將會(huì)對(duì)增強(qiáng)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力有著重要的指導(dǎo)作用，因?yàn)楸疚哪軌驗(yàn)殡娋W(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)提供指導(dǎo)方案、對(duì)增強(qiáng)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、制定降低電網(wǎng)電能損耗和線損指標(biāo)等提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：電能損耗；線損率；電網(wǎng)規(guī)劃；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目錄242061緒論 1140041.1課題研究背景和意義 1168971.2論文主要工作 257112配電網(wǎng)線損國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3252012.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 3245392.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 3192923配電網(wǎng)線損計(jì)算理論基礎(chǔ) 55263.1線損的組件 5176743.2配電網(wǎng)理論線損運(yùn)算基礎(chǔ) 637943.2.1前提條件 6249483.2.1資料統(tǒng)計(jì) 6248433.2.3象征日的選定 795953.3配電網(wǎng)理論線損一般計(jì)算步驟 7208653.3.1明確計(jì)算要求及內(nèi)容 7226903.3.2搜集與整理資料 7317623.3.3分析所搜索的資料 761333.3.4分析模型的確定 8244853.3.5數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算 8278373.3.6分析結(jié)果計(jì)算 9139323.4分析計(jì)算模型 9282033.4.1均方根電流法 944703.4.2平均電流法 10279523.4.3等值電阻法 11229503.4.4潮流計(jì)算方法 11256074配電網(wǎng)降損措施 13106314.1電網(wǎng)降損管理措施 13284954.2電網(wǎng)降損技術(shù)措施 13201164.2.1電網(wǎng)的升壓改造 1311804.2.2合理調(diào)整運(yùn)行電壓 13301894.2.3更換導(dǎo)線截積 14314674.2.4增加并列線路運(yùn)行 15265164.3降低配電變壓器電能損耗 15233895總結(jié) 163235致謝 181緒論1.2課題研究背景和意義電網(wǎng)管理水平的標(biāo)準(zhǔn)，也是反映國(guó)家電力工業(yè)發(fā)展水平的關(guān)鍵指標(biāo)。13000kWh20008%2000年的電損率如果能夠降1302100MW（相6000小時(shí)的發(fā)電小時(shí)數(shù)35/10kV和低壓線損380/220V，線損率從側(cè)面展現(xiàn)了供電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理0.448kWh，當(dāng)年的實(shí)際線損8%，如果電損率降低一個(gè)百分點(diǎn)，意味著有1920配電網(wǎng)線損的理論、實(shí)踐基礎(chǔ)。在一定的時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)電力元件運(yùn)行過(guò)程之中所產(chǎn)生的電能損耗總量就是電網(wǎng)的線損電量。對(duì)于供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，在管理的轄區(qū)內(nèi)抄表上的“總供電量”減去“總售電量”得到多位差值就是它所用的線損電量。而“總線損電量”與“總供電量”的比值就是線損率。因素是電力公司的管理能力，1.2論文主要內(nèi)容本文將在分析世界范圍對(duì)線損計(jì)算的前提下，細(xì)致研究我國(guó)配電網(wǎng)的基本特征，需要開(kāi)展的工作內(nèi)容包括以下四點(diǎn)：（1）研究配電網(wǎng)線損國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；（2）系統(tǒng)介紹線損理論依據(jù)和有關(guān)的工作規(guī)范；（3）陳述線損計(jì)算理論方法；（4）陳述減少線損的方式和規(guī)劃策略；以理論線損統(tǒng)計(jì)作為前提條件，根據(jù)電網(wǎng)的具體情況，分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以此作為以后提出降低損失策略的理論與實(shí)踐依據(jù)。2配電網(wǎng)線損國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)30年代，外國(guó)學(xué)者理論線損，他們通過(guò)對(duì)電力開(kāi)始研究配電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)20世紀(jì)的末期，配電網(wǎng)理論線損結(jié)合起來(lái)分析的結(jié)果普遍運(yùn)用在電力公司統(tǒng)計(jì)配電網(wǎng)理論線損的具體實(shí)踐中[7-10]，并且獲得了巨大的成就。70年代，這一80PC150070年代純手工計(jì)算來(lái)說(shuō)，計(jì)算的速度大大的提升，但是依舊存在著人際對(duì)90年代，這一個(gè)階段運(yùn)算的工具/年的平均負(fù)2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀析研究配電網(wǎng)理論線損。（電能采集終端覆蓋好實(shí)現(xiàn)了在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域整合變電站EMS此制定出科學(xué)的降損策略，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率，讓地方配電網(wǎng)能夠得到發(fā)展。3配電網(wǎng)線損計(jì)算理論基礎(chǔ)（能統(tǒng)稱(chēng)為電力網(wǎng)的電能損耗（簡(jiǎn)稱(chēng)線損。日常生活之中經(jīng)常談到的概念“線損電量”則是在一定的時(shí)間內(nèi)所耗費(fèi)的總電量。3.1線損的組件（k，詳細(xì)的表達(dá)式為：ΔHTΔP(t)dt1030就是電力網(wǎng)的有損電量。3.2配電網(wǎng)理論線損運(yùn)算基礎(chǔ)配電網(wǎng)理論線損運(yùn)算選取運(yùn)算模型的依據(jù)應(yīng)該是配電網(wǎng)的負(fù)荷組織結(jié)構(gòu)與形態(tài)，它的基礎(chǔ)是配電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)資料以及組織結(jié)構(gòu)。3.2.1前提條件電網(wǎng)損耗電能統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是每個(gè)電力元件的電腦損耗數(shù)值?？偟碾娋W(wǎng)電能損耗值其實(shí)就是所有元件電能損耗相加得到的數(shù)值。挑選的象征日期當(dāng)天所計(jì)量得出的數(shù)據(jù)是所有元件運(yùn)行的電壓與負(fù)荷的參數(shù)，并以這些數(shù)據(jù)作為依據(jù)，把電網(wǎng)的最新數(shù)據(jù)計(jì)量出來(lái)。3.2.2資料統(tǒng)計(jì)、。難以統(tǒng)計(jì)有效的理論線損的問(wèn)題，這是由原始資料收集的困難所決定的。網(wǎng)進(jìn)行理論線損計(jì)算的必備資料。電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)數(shù)據(jù)，包括潮流和供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)時(shí)間范圍內(nèi)所有供電組件現(xiàn)實(shí)中運(yùn)行花費(fèi)的時(shí)間（計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)是小時(shí)）以挑選的象征日正點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，限制條件是正點(diǎn)內(nèi)負(fù)荷始終保持一個(gè)數(shù)值，來(lái)繪制日負(fù)荷曲線。對(duì)顯露初始數(shù)值與二次側(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算記錄所挑選的象征日當(dāng)天的負(fù)荷數(shù)值，這些數(shù)值包括了象征日當(dāng)天整點(diǎn)運(yùn)行的有功功率和無(wú)功功率；T內(nèi)負(fù)荷電壓、電流、電量、功率（P、Q）以及功率因數(shù)。（2）電力元件參照數(shù)據(jù)輸電線路各段范圍內(nèi)的導(dǎo)線長(zhǎng)度、標(biāo)準(zhǔn)、電阻和電抗數(shù)值配電組織內(nèi)部的一些微不足道的電源數(shù)據(jù)、電網(wǎng)的一次主接圖。微不足道的數(shù)據(jù)主要有小火電、小水電、分布式電源等。電力元件銘牌顯示的數(shù)值，銘牌包括配電變壓器、電抗器、電容器等3.2.3象征日的選定挑選象征日應(yīng)該遵循一定的原則，包括：選擇代表日要遵循以下的原則：天氣狀況好、當(dāng)天氣溫與整個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間范圍的平均氣溫相近。選擇的日期當(dāng)天供電量與統(tǒng)計(jì)期間的平均數(shù)值相差較小。電網(wǎng)現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的模式和潮流分布狀況與平時(shí)無(wú)異。對(duì)所記錄的挑選的象征日負(fù)荷抄件記錄有著明確的要求，要求數(shù)據(jù)必須完整、統(tǒng)計(jì)需求能夠得到滿足，還應(yīng)該有線路、變電所、電廠等一天正點(diǎn)的輸入和輸出的電流、電壓，有功與無(wú)功和一天之內(nèi)的電量抄見(jiàn)記錄。3.3配電網(wǎng)理論線損一般計(jì)算步驟3.3.1明確計(jì)算要求及內(nèi)容開(kāi)展理論線損工作，準(zhǔn)備工作要到位，需要注意的事項(xiàng)有很多，例如熟練把握理論線損運(yùn)算的詳細(xì)內(nèi)容與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)分類(lèi)配電網(wǎng)分線、分壓和分臺(tái)區(qū)等內(nèi)容進(jìn)行整理，各類(lèi)配電網(wǎng)理論線損運(yùn)算的范圍、限制因素、內(nèi)容等要有效的區(qū)分開(kāi)來(lái)。3.3.2搜集與整理資料配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的限制因素和內(nèi)容是搜集整理資料的依據(jù)，對(duì)運(yùn)算所需要的各種資料（一次接線圖、系統(tǒng)參數(shù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)等）進(jìn)行熟練的掌握是對(duì)工作人員的最低要求。整理和細(xì)致的分析資料，把繁雜無(wú)用的信息去除，把計(jì)算的精度提高。3.3.3分析所搜索的資料影響計(jì)算準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素是配電網(wǎng)理論計(jì)算的原始數(shù)值的精確與完整程度。因此，有些工作流程是必須的，例如對(duì)原始數(shù)值（配電網(wǎng)的一次接線圖、系統(tǒng)參數(shù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)等）展開(kāi)細(xì)致深入的分析。（3.3.4分析模型的確定的工作，透過(guò)比較運(yùn)算的結(jié)果，挑選出最好的運(yùn)算結(jié)果。如今統(tǒng)計(jì)配電網(wǎng)線損理論的時(shí)候，有很多的方式供我們選擇，例如平均電流法（形狀系數(shù)法、最大電流法、潮流法、均方根電流法、智能算法（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粒子群、等值電阻法等。每一種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)與缺陷，要依據(jù)具體的情況來(lái)挑選適合的方式。3.3.5數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算了供電公司對(duì)于理論線損極端結(jié)果與精確性的需求。3.3.6分析結(jié)果計(jì)算從所選擇的模型入手推算出來(lái)的數(shù)據(jù)，并不是就一定能夠跟實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)同步，一般情況下，計(jì)算所運(yùn)用的是近似計(jì)量法，而現(xiàn)實(shí)的狀況是由理論數(shù)值代替運(yùn)算結(jié)果。運(yùn)算的結(jié)果有著或大或小的誤差是正?，F(xiàn)象，決定的因素是假設(shè)條件的挑選、數(shù)據(jù)的不全面、模型的準(zhǔn)確性。因此，當(dāng)計(jì)算出理論線損結(jié)果之后，還要系統(tǒng)的進(jìn)行分析，讓結(jié)果的可靠性得到提升。3.4分析計(jì)算模型電流可以透過(guò)饋線出口配備的電流表和功率表來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.4.1均方根電流法開(kāi)展配電網(wǎng)理論線損計(jì)算工作最基本、最普遍的方法是均方根電流法。它的測(cè)量思路是：配電線路中的均方根電流形成的電損和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷在一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)所形成的電損相等。并不是任何的電網(wǎng)都適合使用均方根電流方法，均方根電流方法的適用范圍是負(fù)荷曲線較為平坦、供電量較為穩(wěn)定且均衡的電網(wǎng)。計(jì)算始于線路的末端負(fù)荷點(diǎn)，逐段的開(kāi)展代數(shù)和運(yùn)算，把各段線路的平均電流計(jì)算出來(lái)，再依據(jù)線路電阻值來(lái)統(tǒng)計(jì)特定日期內(nèi)每一段所消耗的電量，配電線路電量損耗的總值因此被計(jì)量出來(lái)。內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)（正點(diǎn)負(fù)荷電流，電壓，有功、無(wú)功電量，有功、無(wú)功功率等），電能的損耗總值就可以方便的運(yùn)算出來(lái)運(yùn)算的結(jié)果準(zhǔn)確度也非常的高。不可忽略的是，均方根電流方法存在著一些明顯的缺點(diǎn)，在對(duì)配電網(wǎng)線路的理論線損畸形運(yùn)算的過(guò)程中，如果對(duì)象的電壓等級(jí)是10kV，當(dāng)插入變壓器，負(fù)荷記錄沒(méi)有任何的數(shù)值，這時(shí)候按額定容量分配是均方根電流的分配原則，在這樣的情況下，數(shù)值與實(shí)際負(fù)荷是存在著較大差距的；各分支電路的均方根電流的運(yùn)算方式是對(duì)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的均方根電流開(kāi)展代數(shù)運(yùn)算?，F(xiàn)實(shí)運(yùn)行過(guò)程，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷曲線并不完全等同于cosφ，用此方式結(jié)合代數(shù)運(yùn)算計(jì)量出來(lái)的結(jié)果科學(xué)性欠佳，運(yùn)用象征日期內(nèi)的電量、線損值以及月平均日電量和月總電量運(yùn)算得出的月理論線損值存在著很大的誤差。3.4.2平均電流法依據(jù)選定日期一天內(nèi)正點(diǎn)抄件的負(fù)荷電流數(shù)值均值等效于均方根電流的關(guān)系模型來(lái)進(jìn)行理論線損的運(yùn)算方式是平均電流法。特定日期一天內(nèi)負(fù)荷電流的平均數(shù)值：2-3IPi(I1I2...I24)/24(3-2)PiH3KI210-3(3-3)Pi式中，量損耗/kWh用OH表示；計(jì)算形狀系數(shù)用K表示；電阻值/用R表示；象征日的負(fù)荷電流平均值/A用IPi表示；小時(shí)數(shù)用t表示。KK映射的是負(fù)荷變?yōu)榍€K2來(lái)修正面積。一般情況下，K=1.05~1.25是多數(shù)的農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)；K=1.05~1.10是純工業(yè)負(fù)荷線路；K=l.10~1.25是農(nóng)業(yè)負(fù)荷線路；K=1.08~1.18是混合負(fù)荷線路。均電流等數(shù)據(jù)開(kāi)展理論線損計(jì)算。K壓，會(huì)影響計(jì)量的精確性。3.4.3等值電阻法Ree1，流過(guò)線路首端的總電流I∑產(chǎn)生的電能損耗與段電流Ii通過(guò)分段電阻Ri產(chǎn)生的電能損耗的代數(shù)和等同。和最大電流法一樣，是由均方根電流法的衍生方法。10kV及以下配電網(wǎng)的理論線損計(jì)算中。狀況也存在著較大差距。3.4.4潮流計(jì)算方法計(jì)量得出的。損耗累加法、前推法、PQ分解法、牛頓法、迭代法、等效節(jié)點(diǎn)功率轉(zhuǎn)之中。4配電網(wǎng)降損措施4.1電網(wǎng)降損管理措施用電的管理工作。鑒證，確保資料的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，這樣才能明確線損升降的原因。4.2電網(wǎng)降損技術(shù)措施嚴(yán)格做好線損管理工作。4.2.1電網(wǎng)的升壓改造4-1表4‐1升壓電網(wǎng)之后短路損耗變化情況原來(lái)額定電壓（kV）現(xiàn)在額定電壓（kV）現(xiàn)在電網(wǎng)損耗降低的比例110220756311067.23511089.9103591.8610644.2.2合理調(diào)整運(yùn)行電壓整。在調(diào)整的時(shí)候，要明確了解，電網(wǎng)輸電、配電和變電的設(shè)備△PU的平方存在著反比例的聯(lián)系。C4-2表里的數(shù)據(jù)要大的時(shí)候：表4‐2判別提高運(yùn)行電壓的降損C12345提升的百分比%246.18.210C4-3表里的數(shù)據(jù)要小的時(shí)候：表4‐3判別降低運(yùn)行電壓的降損C-1-2-3-4-5下降的百分比%-2-4-5.9-7.8-9.7提升的運(yùn)行電壓α%計(jì)算公式：%(U'U)/U100UC的計(jì)算公式：

(4-1)CHk/H0在公式里，調(diào)壓之前的空載損耗為△H0，調(diào)壓之前的短路損耗為△Hk。降損節(jié)電在調(diào)整之后的電量是：

(4-2)4.2.3更換導(dǎo)線截積

(H)

[1

1(1

]H0(2)

(4-3)如果輸送符合沒(méi)有發(fā)生任何的變化，在這個(gè)時(shí)候?qū)?dǎo)線的截面積更換掉，同時(shí)將線路的電阻減少，能夠降損節(jié)能。原來(lái)的功率耗損：1 1 1

P3I2R103

(4-4)P3I2R103

(4-5)2 22在公式里可以看到，R1是原來(lái)的導(dǎo)線電阻，R2換線后計(jì)算公式如下：P%(12)/1

(4-6)4.2.4增加并列線路運(yùn)行在相同的一條電源到相同電源的受點(diǎn)中添加一條或者多條并列運(yùn)行的線路就是增加并列線路運(yùn)行。（2）增加并列線路運(yùn)行之后，降損的節(jié)電量為：(H)H(11)N公式里，原來(lái)回線路運(yùn)行的電損為△HN在原來(lái)的導(dǎo)線上添加導(dǎo)線之后，降損的節(jié)能電量如下所示：(H)H[1/)]公式里，原來(lái)的線路導(dǎo)線電阻為R1，原來(lái)的線路導(dǎo)線運(yùn)行電損為△H。增大了導(dǎo)線的截面之后，降損的電路如下：

(4-7)(4-8)(H)H(1

(4-9)R2。4.3降低配電變壓器電能損耗配電變壓器是配電網(wǎng)損耗的主要一部分，所以想要降低配網(wǎng)的網(wǎng)損，最有效的方式就是降低配電變壓器的損耗。在現(xiàn)實(shí)工作中多數(shù)都是采取以下的做法：改用高損耗配電變壓器；使用低壓電容器；不再使用空載配電變壓器；使用合理輔助性的配電變壓器容量；嚴(yán)格做好管理工作。5總結(jié)目前，我國(guó)電網(wǎng)正處在一個(gè)快速建設(shè)并且正以一個(gè)驚人的速度朝著前方發(fā)展。因此，我國(guó)電網(wǎng)想要獲得長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，必須要做好能源利用率的提高工作，電能損耗的降低公眾，供電企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提高工作，具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義。

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