CN105243254A - 一种综合线损分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种综合线损分析方法，首先以数据库平台为基础，完成对图形、数据的准备，将各种准备的数据送入线损计算模块中，进行主网线损和配网线损的分析，将计算得出的线损及潮流结果，送入分析模块，将计算及统计结果送入数据库以便自动生成汇总结果，无功优化将计算结果与实际数据测算出的线损进行对比，对本级线损统计汇总结果并生成报表。本发明通过采用综合线损分析方法对线路中影响线损的因素进行分析，可以明确各线损因素对于线损的影响程度，并设定降损目标，进一步的优化控制线损值，从而给管理部门提供线损的计算分析结果以及制定合理有效的降损方案。

Description

一种综合线损分析方法

技术领域

本发明涉及供配电中线损管理的技术领域，具体的来说，是一种综合线损分析方法。

背景技术

配电***是指直接为用户服务的那一部分电力***，因为配电网与用户端相接，故具有以下几个特点：配电网结构多为辐射型树状结构，分支较多，节点数目较大；配电网一般采用环形结构设计，开环方式运行；线路参数的等值电阻R值较大；负荷随机变化性大；配电网数据库规模大、变量多、计算工作量大；配电网三相负荷不平衡问题比较突出；配电网发展快，电网结构变化频繁；配电网降低网损、优化运行可行方案较多等特点导致电能在转换、输送、分配过程中不可避免地伴随大量损耗。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种综合线损分析方法，其中线损主要包括：理论线损、管理线损、统计线损和目标线损。理论线损可以根据有关理论，通过计算得出，指的是受电网的实际负荷情况和电力设备的参数影响，电能在输送以及分配环节的正常合理损耗。管理线损指的是电能在营销过程中，由于电能计量装置的误差、管理不到位和其他因素造成的各种损失的总和。统计线损为供电总量减去售电总量。目标线损指的是供电企业所想达到的线损目标。供电企业通过分析电网结构、预测电力负荷、实施降损措施并结合线损的历史和实际水平制定目标线损率。理论线损为线损的主要影响因素，理论线损的因素主要包括：电网结构、电网规划、电网经济运行、电压、有功无功分布、电网调度等。

综合线损分析方法包括输电网线损分析、配电网线损分析以及低压电网的线损分析，可用于每月的线损统计分析计算和日常线损管理，便于发现线损管理中存在的问题，能做到分级管理，也可分压统计分析，小指标统计，借助它可以提高线损的计算效率和准确性能；

该方法的主要包括：

1、数据输入方式上能够实现基于网络示意图读网络参数输入。

2、输电网理论线损计算：有网络拓扑、状态估计、潮流计算、线损计算。

3、配电网的理论线损计算：有等值电阻法、计算精度较高的均方根电流法、解决环网问题的改进迭代法。

4、低压电网理论线损计算：有台区损失法、电压损失法等。理论线损与统计线损的比较：有按电压等级分别列出变压器、线路等的损耗比较，并与上年以及历年的分压线损和分类线损进行比较。

5、提供降损决策分析：有调整电压降损、送电线路升压降损、并联无功补偿、增加并列线路降损、增大导线截面积降损等多种决策综合分析，以输电网的数据和生产管理***的设备网络参数为基础，通过拓扑分析和潮流计算，得到理论线损值，输电网的数据可以是来自调度SCADA的整点存盘数据，也可以是远程抄表***采集的整点瞬时量数据。

具体包括：

1、调用电网设备(变压器、线路)参数，计算电阻R：按月、日、小时存储。

2、分级、按***汇总：总供电电量、线损电能量、线损率，各级供电能量、线损率。

3、对下列值在线分析比较：总线损率及分线、分压、分级线损率与上月同期、去年同期和指标值比对。

综合线损分析方法在进行线损计算时具体步骤为：

(1)首先以数据库平台为基础，完成对图形、数据的准备。

(2)将各种准备的数据送入线损计算模块中。***提供两种网络的线损分析：主网线损和配网线损。并提供多种线损计算途径：传统离线潮流计算、实时统计线损计算、实时状态估计下的线损计算。

(3)将计算得出的线损及潮流结果，送入分析模块。

(4)同时，将计算及统计结果送入数据库以便自动生成汇总结果。分析模块提供两种单元件损耗计算及无功优化计算两种工具。

(5)无功优化可以将计算结果与前面根据实际数据测算出的线损进行对比。两种分析工具得出的结果将作为降损策略分析的依据，为现场降低线损提供建议。

(6)汇总模块包含两部分功能：对本级线损统计汇总结果并生成报表，同时，生成上级单位需要的汇总数据。

电力线路的电能损耗为：

式中，ΔW为电力线路总的电能损耗；

P_k、Q_k、U_k为第k个时间段内线路有功、无功功率和电压值；

t_k为第k个时间段；

R为线路的等效电阻；

式中：P_i、Q_i为第i段线路上的有功与无功功率

R_i为第i段线路上的等效电阻；

P_Σ、Q_Σ为该条配电线路上的有功和无功功率；

S_i为第i段线路上通过的视在功率；

S_Ni为第i段线路的配变额定容量；

S_Σ为该条配电线路总的视在功率；

S_NΣ为该条配电线路总配变额定容量；

k_i为各配变的负荷系数；

k_Σ为该条配电线路总配电变压器的负荷系数；

当变压器的负荷达到一定数值时，变压器的铜损和铁损相等，此时，变压器的运行效率最高，处于经济运行状态，因此，根据运行负荷的大小来决定投切变压器，

当时，此时需要再投入一台变压器，以使得变压器处于经济运行状态。

当时，此时需要切除一台变压器，以使得变压器处于经济运行状态。

式中，S为n台变压器总负荷；

S_e为单台变压器额定容量；

n为变压器台数；

ΔP₀为变压器铁损(空载损耗)；

ΔP_M为变压器铜(短路损耗)；

ΔQ₀为变压器空载时的无功损耗，为空载电流百分数和变压器额定容量之积；

ΔQ_d为变压器短路时的无功损耗，为短路电压百分数和变压器额定容量之积；

K为变压器连接处的无功补偿经济当量；

变压器的损失曲线为

变压器总的损耗为

式中：ΔP_et0Σ为该条线路配电变压器的铁损总和

I_ar为平均电流；

R_eT为配电变压器的等效电阻；

K为形状系数；

t为工作时间；

其中，

式中：U为配电变压器节点电压；

ΔP_ki为第i台配电变压器的额定短路损耗；

n为该条配电线路上的配电变压器总台数；

S_NΣ为该条配电线路总配变额定容量；

在进行降损控制时，以年运行费用最小为降损目标；

目标函数为：

式中，F₁为安装补偿电容器后的网损费用；

F₂为补偿装置年运行维护费用；

ΔP_Σ(u,x)为总有功功率损耗；

t_max为最大负荷小时数；

β为有功电价；

K_a为电容器的维护费用率；

K_c为安装单位容量电容器的综合投资；

Q_Ci为第i个电容器的补偿容量；

Q_Ri为第i个电抗器的补偿容量；

NC、NR为电容器和电抗器的个数；

K_b为电抗器维护费用；

K_r为单位容量电抗器综合投资；

通过采用综合线损分析方法对线路中影响线损的因素进行分析，从而可以明确各线损因素对于线损的影响程度，并设定降损目标，进一步的优化控制线损值，从而给管理部门提供线损的计算分析结果以及制定合理有效的降损方案。

附图说明

图1是本发明的综合线损分析方法的控制流程。

具体实施方式

一种综合线损分析方法，其中线损主要包括：理论线损、管理线损、统计线损和目标线损。理论线损可以根据有关理论，通过计算得出，指的是受电网的实际负荷情况和电力设备的参数影响，电能在输送以及分配环节的正常合理损耗。管理线损指的是电能在营销过程中，由于电能计量装置的误差、管理不到位和其他因素造成的各种损失的总和。统计线损为供电总量减去售电总量。目标线损指的是供电企业所想达到的线损目标。供电企业通过分析电网结构、预测电力负荷、实施降损措施并结合线损的历史和实际水平制定目标线损率。理论线损为线损的主要影响因素，理论线损的因素主要包括：电网结构、电网规划、电网经济运行、电压、有功无功分布、电网调度等。

综合线损分析方法包括输电网线损分析、配电网线损分析以及低压电网的线损分析，可用于每月的线损统计分析计算和日常线损管理，便于发现线损管理中存在的问题，能做到分级管理，也可分压统计分析，小指标统计，借助它可以提高线损的计算效率和准确性能。

该方法的主要包括：

1、数据输入方式上能够实现基于网络示意图读网络参数输入。

2、输电网理论线损计算：有网络拓扑、状态估计、潮流计算、线损计算。

3、配电网的理论线损计算：有等值电阻法、计算精度较高的均方根电流法、解决环网问题的改进迭代法。

4、低压电网理论线损计算：有台区损失法、电压损失法等。理论线损与统计线损的比较：有按电压等级分别列出变压器、线路等的损耗比较，并与上年以及历年的分压线损和分类线损进行比较。

5、提供降损决策分析：有调整电压降损、送电线路升压降损、并联无功补偿、增加并列线路降损、增大导线截面积降损等多种决策综合分析，以输电网的数据和生产管理***的设备网络参数为基础，通过拓扑分析和潮流计算，得到理论线损值，输电网的数据可以是来自调度SCADA的整点存盘数据，也可以是远程抄表***采集的整点瞬时量数据。

具体包括：

1、调用电网设备(变压器、线路)参数，计算电阻R：按月、日、小时存储。

2、分级、按***汇总：总供电电量、线损电能量、线损率，各级供电能量、线损率。

3、对下列值在线分析比较：总线损率及分线、分压、分级线损率与上月同期、去年同期和指标值比对。

综合线损分析方法在进行线损计算时具体步骤为：

(1)首先以数据库平台为基础，完成对图形、数据的准备。

(2)将各种准备的数据送入线损计算模块中。***提供两种网络的线损分析：主网线损和配网线损。并提供多种线损计算途径：传统离线潮流计算、实时统计线损计算、实时状态估计下的线损计算。

(3)将计算得出的线损及潮流结果，送入分析模块。

(4)同时，将计算及统计结果送入数据库以便自动生成汇总结果。分析模块提供两种单元件损耗计算及无功优化计算两种工具。

(5)无功优化可以将计算结果与前面根据实际数据测算出的线损进行对比。两种分析工具得出的结果将作为降损策略分析的依据，为现场降低线损提供建议。

(6)汇总模块包含两部分功能：对本级线损统计汇总结果并生成报表，同时，生成上级单位需要的汇总数据。

电力线路的电能损耗为

式中，ΔW为电力线路总的电能损耗；

P_k、Q_k、U_k为第k个时间段内线路有功、无功功率和电压值；

t_k为第k个时间段；

R为线路的等效电阻；

式中：P_i、Q_i为第i段线路上的有功与无功功率；

R_i为第i段线路上的等效电阻；

P_Σ、Q_Σ为该条配电线路上的有功和无功功率；

S_i为第i段线路上通过的视在功率；

S_Ni为第i段线路的配变额定容量；

S_Σ为该条配电线路总的视在功率；

S_NΣ为该条配电线路总配变额定容量；

k_i为各配变的负荷系数；

k_Σ为该条配电线路总配电变压器的负荷系数；

当变压器的负荷达到一定数值时，变压器的铜损和铁损相等，此时，变压器的运行效率最高，处于经济运行状态，因此，根据运行负荷的大小来决定投切变压器；

当时，此时需要再投入一台变压器，以使得变压器处于经济运行状态。

当时，此时需要切除一台变压器，以使得变压器处于经济运行状态。

式中，S为n台变压器总负荷；

S_e为单台变压器额定容量；

n为变压器台数；

ΔP₀为变压器铁损(空载损耗)；

ΔP_M为变压器铜(短路损耗)；

ΔQ₀为变压器空载时的无功损耗，为空载电流百分数和变压器额定容量之积；

ΔQ_d为变压器短路时的无功损耗，为短路电压百分数和变压器额定容量之积；

K为变压器连接处的无功补偿经济当量；

变压器的损失曲线为：

变压器总的损耗为：

式中：ΔP_et0Σ为该条线路配电变压器的铁损总和

I_ar为平均电流；

R_eT为配电变压器的等效电阻；

K为形状系数；

t为工作时间；

其中，

式中：U为配电变压器节点电压；

ΔP_ki为第i台配电变压器的额定短路损耗；

n为该条配电线路上的配电变压器总台数；

S_NΣ为该条配电线路总配变额定容量；

在进行降损控制时，以年运行费用最小为降损目标；

目标函数为：

式中，F₁为安装补偿电容器后的网损费用；

F₂为补偿装置年运行维护费用；

ΔP_Σ(u,x)为总有功功率损耗；

t_max为最大负荷小时数；

β为有功电价；

K_a为电容器的维护费用率；

K_c为安装单位容量电容器的综合投资；

Q_Ci为第i个电容器的补偿容量；

Q_Ri为第i个电抗器的补偿容量；

NC、NR为电容器和电抗器的个数；

K_b为电抗器维护费用；

K_r为单位容量电抗器综合投资；

通过采用综合线损分析方法对线路中影响线损的因素进行分析，从而可以明确各线损因素对于线损的影响程度，并设定降损目标，进一步的优化控制线损值，从而给管理部门提供线损的计算分析结果以及制定合理有效的降损方案。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种综合线损分析方法，其特征在于，所述线损包括：理论线损、管理线损、统计线损和目标线损。

2.如权利要求1所述的综合线损分析方法，其特征在于，理论线损为线损的主要影响因素，理论线损的因素主要包括：电网结构、电网规划、电网经济运行、电压、有功无功分布以及电网调度。

3.如权利要求2所述的综合线损分析方法，其特征在于，所述综合线损分析方法在进行线损计算时具体步骤为：

(1)首先以数据库平台为基础，完成对图形、数据的准备；

(2)将各种准备的数据送入线损计算模块中，进行主网线损和配网线损的分析，并进行传统离线潮流计算、实时统计线损计算以及实时状态估计下的线损计算；

(3)将计算得出的线损及潮流结果，送入分析模块；

(4)将计算及统计结果送入数据库以便自动生成汇总结果；

(5)无功优化将计算结果与实际数据测算出的线损进行对比；

(6)对本级线损统计汇总结果并生成报表。

4.如权利要求3所述的综合线损分析方法，其特征在于，电力线路的电能损耗为：

$\mathrm{\Δ}W={\∫}_0^t\mathrm{\Δ}P\left(t\right)dt=\underset{k=1}{\overset{n}{\Σ}}\left(\frac{P_k^2+Q_k^2}{U_k^2}\right)R\·t_k$

式中，ΔW为电力线路总的电能损耗；

P_k、Q_k、U_k为第k个时间段内线路有功、无功功率和电压值；

t_k为第k个时间段；

R为线路的等效电阻；

R为线路的等效电阻；

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left(P_i^2+Q_i^2\right)R_i}{P_{\mathrm{\Σ}}^2+Q_{\mathrm{\Σ}}^2}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i^2{R}_i}{S_{\mathrm{\Σ}}^2}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\left(k_i{S}_{Ni}\right)}^2{R}_i}{{\left(k_{\mathrm{\Σ}}{S}_{N\mathrm{\Σ}}\right)}^2}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{Ni}^2{R}_i}{S_{N\mathrm{\Σ}}^2}$

式中：P_i、Q_i为第i段线路上的有功与无功功率；

R_i为第i段线路上的等效电阻；

P_Σ、Q_Σ为该条配电线路上的有功和无功功率；

S_i为第i段线路上通过的视在功率；

S_Ni为第i段线路的配变额定容量；

S_Σ为该条配电线路总的视在功率；

S_NΣ为该条配电线路总配变额定容量；

k_i为各配变的负荷系数；

k_Σ为该条配电线路总配电变压器的负荷系数。

5.如权利要求4所述的综合线损分析方法，其特征在于，当时，此时需要再投入一台变压器，以使得变压器处于经济运行状态；

当时，此时需要切除一台变压器，以使得变压器处于经济运行状态；

式中，S为n台变压器总负荷；

S_e为单台变压器额定容量；

n为变压器台数；

ΔP₀为变压器铁损(空载损耗)；

ΔP_M为变压器铜(短路损耗)；

ΔQ₀为变压器空载时的无功损耗，为空载电流百分数和变压器额定容量之积

ΔQ_d为变压器短路时的无功损耗，为短路电压百分数和变压器额定容量之积；

K为变压器连接处的无功补偿经济当量；

变压器的损失曲线为：

$\mathrm{\Δ}P=({\mathrm{\ΔP}}_0+{\mathrm{K\ΔQ}}_0)+({\mathrm{\ΔP}}_M+{\mathrm{K\ΔQ}}_d){\left(\frac{S}{S_e}\right)}^2$

变压器总的损耗为：

$\mathrm{\Δ}A=3K^2{I}_{ar}^2{R}_{eT}t\×{10}^{-3}+{\mathrm{\ΔP}}_{et0\mathrm{\Σ}}t$

式中：ΔP_et0Σ为该条线路配电变压器的铁损总和；

I_ar为平均电流；

R_eT为配电变压器的等效电阻；

K为形状系数；

t为工作时间；

其中，

$R_{eT}=\frac{U^2\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔP}}_{ki}\×{10}^3}{S_{N\mathrm{\Σ}}^2}$

式中：U为配电变压器节点电压；

ΔP_ki为第i台配电变压器的额定短路损耗；

n为该条配电线路上的配电变压器总台数；

S_NΣ为该条配电线路总配变额定容量。

6.如权利要求5所述的综合线损分析方法，其特征在于，在进行降损控制时，以年运行费用最小为降损目标；

目标函数为：

$f(u,x)=F_1+F_2={\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{\Σ}}(u,x)t_{max}\mathrm{\β}+K_a{K}_c\underset{i=1}{\overset{NC}{\Σ}}{Q}_{Ci}+K_b{K}_r\underset{i=1}{\overset{NR}{\Σ}}{Q}_{Ri}$

式中，F₁为安装补偿电容器后的网损费用；

F₂为补偿装置年运行维护费用；

ΔP_Σ(u,x)为总有功功率损耗；

t_max为最大负荷小时数；

β为有功电价；

K_a为电容器的维护费用率；

K_c为安装单位容量电容器的综合投资；

Q_Ci为第i个电容器的补偿容量；

Q_Ri为第i个电抗器的补偿容量；

NC、NR为电容器和电抗器的个数；

K_b为电抗器维护费用；

K_r为单位容量电抗器综合投资。