CN104732454B - 一种利用excel进行配电网线路选型和经济估算的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法,在根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷后,通过利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区,按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案,最后进行经济估算,选择在使用期内年总费用最低的导线集。本发明在选择导线过程中考虑到其经济负荷区,使其达到最佳经济性,同时在规划方案时选择截面稍大的导线,增加了***的可靠性和安全性,对提高电网服务水平,增加电网收益有重要的意义;此外,本发明也建立了线路选型数据库,为日后定期检查线路经济性,和线路的升级提供数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及电力***的技术领域,尤其是指一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法。
背景技术
配电网作为电力***中的重要组成部分,其网络的优劣将直接影响供电的安全性、可靠性、运行及投资的经济性、电力供需平衡以及供电质量等,进而可能导致用户不断增长的用电需求无法得到满足。因此,从全局出发,规划出具有最优工作方式、能最大限度满足用户需求的配电***就成为配电网规划的重要目的之一。
从国内外配电网规划的研究文献来看,对配电网规划的研究主要集中在负荷预测、变电站选址定容、网络接线模式分析、配电网络优化、配电网可靠性分析等几个方面,对配电网导线选择的研究分析还不够深入,缺乏指导导线集选择和进行经济性分析的有效方法。因此,研究配电网线路的选型和经济估算,建立线路选型数据库,对提高电网服务水平,增加电网收益有重要的意义,同时为日后定期检查线路经济性提供数据支持。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种简单易行的利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法,该方法针对复杂配电网线路选型处理效率高,且不易出错。
为实现上述目的,本发明所提供的技术方案为:一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法,包括以下步骤:
1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷;
2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区,按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案,如下:
2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库,导线的参数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值,投资费用包括线路及相关设备的投资费用、年固定开销;
2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷,求出导线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式,如下:
式中,C0为折合到每年的投资费用,CP为初始建设投资费用,i为贷款年利率,n为线路使用年限,Cw为维修费用,Cz为折旧费;
由
得到
式中,U为导线的线电压,I为导线的传输电流,为功率因素,P为导线的负荷;
CL=C0+3×I2R×Tmax×CE 4)
式中,CL为线路每年的综合费用,Tmax为线路的最大负荷小时数,CE为电价;
将上式1)和式3)代入式4),即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线的解析式;
2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解,得到相邻截面曲线的交点,确定该导线的经济负荷区,如下:
将步骤2.1)中的数据代入步骤2.2)得到的解析式,即得到不同截面负荷与费用曲线的方程:
令CL1=CL2解出Pa,得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,Pa];令CL2=CL3解出Pb,得到第二个截面的导线的经济负荷区为[Pa,Pb];同理可得到各截面的导线的经济负荷区;
2.4)根据线路所带负荷和不同截面导体的经济负荷区,确定每一段所采用的导线,使该段线路所带负荷正好在所选导线的经济负荷区内;
2.5)若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M,这步骤2.4)的选择结果即为所求导线集;若N>M,则可将M-N种导线改为步骤2.4)所选导线中截面大的导线,因为最大截面的导线通常不再升级,故方案数为“从M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数
3)进行经济估算,选择在使用期内年总费用最低的导线集,如下:
3.1)根据步骤2.5),若选择的导线无需升级,由于每段线路都在导线的经济负荷区内,此时原方案的经济性最好;若选择的导线需要升级,则应根据各截面的负荷与费用曲线方程,计算每一段导线在给定负荷P下,升级前后的年度费用CL的差额,比较各种方案的经济性,即现方案与原方案的费用差额;
3.2)确定最优方案,找出费用最低的方案为最优方案。
本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
1、选择导线过程中考虑到其经济负荷区,使其达到最佳经济性,同时在规划方案时选择截面稍大的导线,增加了***的可靠性和安全性,对提高电网服务水平,增加电网收益有重要的意义;
2、建立了线路选型数据库,为日后定期检查线路经济性,和线路的升级提供数据支持。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所述的利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法,其具体情况如下:
1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷,如下:
1.1)为了适应不同的输配电环境,首先按配电***所处环境来决定选择导线的类型,导线的敷设方式可分为架空线和电缆两大类,根据环境需求和经济性原则选择相应的敷设方式;
1.2)除了考虑环境因素外,还要考虑其电气性能,因此,导线选择的目的就是从多种不同型号的导线中合理选出几种导线,使形成的配电网供电可靠、经济。
2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区,按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案,如下:
2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库,导线的参数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值(欧/km),投资费用包括线路及相关设备的投资费用(折合到每年,用PMT函数)、年固定开销(如维修费用,折旧费用DB函数),如下表1所示;
表1
线路截面 | 载流量(A) | R(欧/km) | Cp(万元/km) | Cw(万元) | Cz(万元) |
LGJ-70 | 275 | 0.45 | 19.5 | ||
LGJ-95 | 335 | 0.33 | 21 | ||
LGJ-120 | 380 | 0.27 | 22.5 | ||
LGJ-150 | 445 | 0.21 | 24.5 | ||
LGJ-185 | 515 | 0.17 | 27 | ||
LGJ-240 | 610 | 0.132 | 29.5 | ||
LGJ-300 | 710 | 0.107 | 32 | ||
LGJ-400 | 898 | 0.079 | 36 |
2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷,求出导线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式,如下:
式中,C0为折合到每年的投资费用,CP为初始建设投资费用,i为贷款年利率,n为线路使用年限,Cw为维修费用,Cz为折旧费;
由
得到
式中,U为导线的线电压,I为导线的传输电流,为功率因素,P为导线的负荷;
CL=C0+3×I2R×Tmax×CE 4)
式中,CL为线路每年的综合费用,Tmax为线路的最大负荷小时数,CE为电价;
将上式1)和式3)代入式4),即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线的解析式;
2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解,得到相邻截面曲线的交点,确定该导线的经济负荷区,如下:
将步骤2.1)中的数据(即上表1中的数据)代入步骤2.2)得到的解析式,即得到不同截面负荷与费用曲线的方程:
令CL1=CL2解出Pa,得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,Pa];令CL2=CL3解出Pb,得到第二个截面的导线的经济负荷区为[Pa,Pb];同理可得到各截面的导线的经济负荷区;
2.5)设计时,一般只选择几种类型的导线,因为选择导线类型增多时相应的配置和投资也会增多,若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M,这步骤2.4)的选择结果即为所求导线集;若N>M,则可将M-N种导线改为步骤2.4)所选导线中截面大的导线,因为最大截面的导线通常不再升级,故方案数为“从M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数
3)进行经济估算,选择在使用期内年总费用最低的导线集,如下:
3.1)根据步骤2.5),若选择的导线无需升级,由于每段线路都在导线的经济负荷区内,此时原方案的经济性最好;若选择的导线需要升级,则应根据各截面的负荷与费用曲线方程,计算每一段导线在给定负荷P下,升级前后的年度费用CL的差额,比较各种方案的经济性,即现方案与原方案的费用差额;
3.2)确定最优方案,找出费用最低的方案为最优方案。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例,并非以此限制本发明的实施范围,故凡依本发明之形状、原理所作的变化,均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷;
2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区,按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案,如下:
2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库,导线的参数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值,投资费用包括线路及相关设备的投资费用、年固定开销;
2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷,求出导线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式,如下:
<mrow>
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<mi>C</mi>
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<msub>
<mi>C</mi>
<mi>P</mi>
</msub>
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</mrow>
<mrow>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
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<mo>+</mo>
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<mi>n</mi>
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</mrow>
</mfrac>
<mo>+</mo>
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<mi>w</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>z</mi>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
式中,C0为折合到每年的投资费用,CP为初始建设投资费用,i为贷款年利率,n为线路使用年限,Cw为维修费用,Cz为折旧费;
由
得到
式中,U为导线的线电压,I为导线的传输电流,为功率因素,P为导线的负荷;
CL=C0+3×I2R×Tmax×CE 4)
式中,CL为线路每年的综合费用,Tmax为线路的最大负荷小时数,CE为电价;
将上式1)和式3)代入式4),即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线的解析式;
2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解,得到相邻截面曲线的交点,确定该导线的经济负荷区,如下:
将步骤2.1)中的数据代入步骤2.2)得到的解析式,即得到不同截面负荷与费用曲线的方程:
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
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</mtr>
<mtr>
<mtd>
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<mi>C</mi>
<mrow>
<mi>L</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
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<mtd>
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<mn>1</mn>
</msub>
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</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>n</mi>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
令CL1=CL2解出Pa,得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,Pa];令CL2=CL3解出Pb,得到第二个截面的导线的经济负荷区为[Pa,Pb];同理可得到各截面的导线的经济负荷区;
2.4)根据线路所带负荷和不同截面导体的经济负荷区,确定每一段所采用的导线,使该段线路所带负荷正好在所选导线的经济负荷区内;
2.5)若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M,这步骤2.4)的选择结果即为所求导线集;若N>M,则可将M-N种导线改为步骤2.4)所选导线中截面大的导线,因为最大截面的导线通常不再升级,故方案数为“从M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数
3)进行经济估算,选择在使用期内年总费用最低的导线集,如下:
3.1)根据步骤2.5),若选择的导线无需升级,由于每段线路都在导线的经济负荷区内,此时原方案的经济性最好;若选择的导线需要升级,则应根据各截面的负荷与费用曲线方程,计算每一段导线在给定负荷P下,升级前后的年度费用CL的差额,比较各种方案的经济性,即现方案与原方案的费用差额;
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