CN105469194A - 一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，包括以下步骤：获取配电网主设备的负荷持续曲线及相关参数；评价配电网主设备的运行效率。本发明提供的基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，综合考虑了配电网主设备运行安全性与经济性，并能反应配电网主设备运行时序特征，以实现对配电网主设备运行效率的客观评价，为运行效率薄弱环节分析提供依据，促进配电网主设备运行效率的提升。

Description

一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法

技术领域

本发明涉及一种评价方法，具体涉及一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法。

背景技术

我国的供电企业通常使用“三率”指标来衡量配电网性能的优劣，即反映供电持续性的可靠率、反映电压质量的电压合格率、反映运行经济性的线损率，若结合供电能力相关指标(如容载比等)，基本能够对配电网在数量和质量方面的性能进行较为全面的评价和分析。但对于配电网运行效率问题，国内目前在生产实践中多采用定性分析，一直缺乏深入研究和应用，用于反映配电网运行效率的指标及其相关的评价方法也未受到充分关注，配电网运行效率评价相关研究在可操作性和指导性方面仍有欠缺，客观而合理的量化依据和深入分析不足，不能准确反映配电网运行效率状况，也难以制订相关改善和投入措施，无法适应现代配电网发展要求和公司精益化管理的需要。

国外发达国家配电网发展较为成熟，已基本完成由关注技术水平向关注经济性的转变，更加注重通过分析和提升现有资产效率为企业的精益化管理和投资决策提供支持。我国配电网发展与建设也必将逐步进入成熟阶段，对提升运行效率和精益化管理水平要求越来越高。

总体来看，在配电网及其主设备运行效率评价方面，已有的指标和方法所能反映的问题往往局限于某一方面；基于层次分析法的综合评估指标与方法，往往包含较多的人工干预，从而导致评估标准和结果在一定程度上失去客观性；DEA法的指标权重在模型中是变量，由各方案实际指标值求得，不一定符合实际情况，只能判断各方案的相对有效性，信息量较少，会出现很多方案结果相同的情况；此外，配电网的运行状态随着时间推移不断的发生变化，目前已有的以负荷等为基础的指标，仅能表征某一时间断面下的静态情况，而不能准确反映配电网运行效率在时间维度上动态变化的整体情况，存在较大的局限性；研究和应用工作多集中于设备利用率的评价与分析方面，没有深入思考利用率和运行效率之间的差异和关系，以及电网安全性和经济性之间的关系，也没有解决计及配电网总体投入产出效率的相关评价问题，给出的评价标准所涉及的方面也较为简单；在应用方面的可操作性也有欠缺，对配电网业务的指导作用多局限于规划层面，难以适应精益化管理要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，综合考虑了配电网主设备运行安全性与经济性，并能反应配电网主设备运行时序特征，以实现对配电网主设备运行效率的客观评价，为运行效率薄弱环节分析提供依据，促进配电网主设备运行效率的提升。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取配电网主设备的负荷持续曲线及相关参数；

步骤2：评价配电网主设备的运行效率。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：从能量管理***和用电信息采集***采集配电网主设备在设定时间内的负荷曲线，并将采集的负荷曲线按照从大到小的顺序排序后得到设定时间内的负荷持续曲线；

步骤1-2：根据配电网主设备的拓扑结构、主接线方式、运行环境和检修维护要求，确定配电网主设备的安全运行限值P_U；

步骤1-3：根据配电网主设备的铭牌参数和运行要求，确定配电网主设备的经济运行限值P_D。

所述配电网主设备的相关参数包括配电网主设备的安全运行限值P_U和配电网主设备的经济运行限值P_D。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：将配电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段；

步骤2-2：计算配电网主设备的运行效率；

步骤2-3：确定上、中、下三段对配电网主设备运行效率的影响情况。

所述步骤2-1中，将配电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段，包括：

以配电网主设备的安全运行限值P_U为上限，以配电网主设备的经济运行限值P_D为下限，将电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段，即超过配电网主设备的经济运行限值P_U的为上段，介于配电网主设备的经济运行限值P_D和配电网主设备的安全运行限值P_U之间的为中段，低于配电网主设备的经济运行限值P_D的为下段。

所述步骤2-2中，计算配电网主设备的运行效率，有：

$EER=\left(\frac{S_{E1}}{S_1}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_1+\left(\frac{S_2}{S_{E2}}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_2+\left(\frac{S_3}{S_{E3}}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_3---\left(1\right)$

其中，S_E1、S_E2、S_E3分别表示评价周期内配电网主设备运行在上、中、下段中满足安全运行限值的最大可输送电量，三者均不包括配电网主设备承担负荷转供任务的时间段内的最大可输送电量；

S₁、S₂、S₃分别表示评价周期内配电网主设备运行在上、中、下段的实际供电量，三者均不包括配电网主设备承担负荷转供任务的时间段内的输送电量；

ρ₁、ρ₂、ρ₃分别表示配电网主设备运行在上、中、下段的效率权重系数，即配电网主设备运行在上、中、下段持续供电时间占评价周期的比重；

用S_E表示评价周期内配电网主设备满足安全运行限值的最大可输送电量，且S_E＝S_E1+S_E2+S_E3；用S表示评价周期内配电网主设备的实际供电量，且S＝S₁+S₂+S₃；于是，式(1)可写为：

$EER=\frac{\frac{S_{E1}^2}{S_1}+S_2+S_3}{S_{E1}+S_{E2}+S_{E3}}=\frac{S}{S_E}-{\mathrm{\ρ}}_1\·(\frac{S_1}{S_{E1}}-\frac{S_{E1}}{S_1})---\left(2\right)$

其中，表示配电网主设备基于安全运行限值的平均负载率，表示安全风险惩罚因子。

所述步骤2-3中，基于配电网主设备的运行效率，分析负荷持续曲线上、中、下三段的构成情况，即可得到上、中、下三段对配电网主设备运行效率的影响情况。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，能够在综合考虑运行安全性与经济性的前提下，实现对配电网主设备运行效率客观而有效的评价，可为运行效率薄弱环节分析提供理论支撑和量化依据，为配电网规划建设、物资采购、调度运行等关键业务环节提供辅助决策支持，为运行效率的提升发挥重要作用。

附图说明

图1是本发明实施例中基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法流程图；

图2是本发明实施例中将配电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段示意图；

图3是本发明实施例中配电网中2条中压线路的负荷持续曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，如图1，所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取配电网主设备的负荷持续曲线及相关参数；

步骤2：评价配电网主设备的运行效率。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：从能量管理***和用电信息采集***采集配电网主设备在设定时间内的负荷曲线，并将采集的负荷曲线按照从大到小的顺序排序后得到设定时间内的负荷持续曲线；

步骤1-2：根据配电网主设备的拓扑结构、主接线方式、运行环境和检修维护要求，确定配电网主设备的安全运行限值P_U；

步骤1-3：根据配电网主设备的铭牌参数和运行要求，确定配电网主设备的经济运行限值P_D。

所述配电网主设备的相关参数包括配电网主设备的安全运行限值P_U和配电网主设备的经济运行限值P_D。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：将配电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段；

步骤2-2：计算配电网主设备的运行效率；

步骤2-3：确定上、中、下三段对配电网主设备运行效率的影响情况。

所述步骤2-1中，将配电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段，包括：

以配电网主设备的安全运行限值P_U为上限，以配电网主设备的经济运行限值P_D为下限(若不能得知配电网主设备的铭牌参数和运行要求，则以轻载时所对应的负荷值为下限)，将电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段，即超过配电网主设备的经济运行限值P_U的为上段，介于配电网主设备的经济运行限值P_D和配电网主设备的安全运行限值P_U之间的为中段，低于配电网主设备的经济运行限值P_D的为下段，如图2，T表示评价周期(应扣除承担负荷转供任务的时间)，P_1.0表示综合考虑设备额定容量、运行环境、检修维护要求等条件下的最大可输送负荷(不计及N-1安全准则)；对于不强制要求满足N-1安全准则的设备(例如E类供电区中的单辐射线路)，P_U＝P_1.0；S_1.0表示评价周期内设备的最大设计可输送电量(综合考虑设备额定容量、运行环境、检修维护要求等条件，不计及N-1安全准则)，即P_1.0对评价周期T的积分。

在理想状况下，当配电网主设备持续运行在P_U时(即负荷持续曲线与P_U完全重叠)，将具有最佳的运行效率，此时既满足了配电网的安全运行规定，同时也充分利用了配电网主设备在安全运行限值下的可用容量，运行效率最佳。

当低于P_U运行时，没有充分利用配电网主设备在安全运行限值下的可用容量；

当高于P_U运行时，配电网主设备具有潜在的安全风险，运行调度方面可能会违反基本安全运行规定。

因此，只有当设备持续运行在P_U时，其运行效率值才为1，当低于或高于P_U时(即相对于P_U产生了偏差)，其运行效率都小于1，需进行一定程度的“惩罚”。而P_D的主要意义在于为评判设备负载过低(即经济性较差)的情况提供支持依据。

所述步骤2-2中，计算配电网主设备的运行效率，有：

$EER=\left(\frac{S_{E1}}{S_1}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_1+\left(\frac{S_2}{S_{E2}}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_2+\left(\frac{S_3}{S_{E3}}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_3---\left(1\right)$

其中，S_E1、S_E2、S_E3分别表示评价周期内配电网主设备运行在上、中、下段中满足安全运行限值的最大可输送电量，三者均不包括配电网主设备承担负荷转供任务的时间段内的最大可输送电量；

S₁、S₂、S₃分别表示评价周期内配电网主设备运行在上、中、下段的实际供电量，三者均不包括配电网主设备承担负荷转供任务的时间段内的输送电量；

ρ₁、ρ₂、ρ₃分别表示配电网主设备运行在上、中、下段的效率权重系数，即配电网主设备运行在上、中、下段持续供电时间占评价周期的比重；

用S_E表示评价周期内配电网主设备满足安全运行限值的最大可输送电量，且S_E＝S_E1+S_E2+S_E3；用S表示评价周期内配电网主设备的实际供电量，且S＝S₁+S₂+S₃；于是，式(1)可写为：

$EER=\frac{\frac{S_{E1}^2}{S_1}+S_2+S_3}{S_{E1}+S_{E2}+S_{E3}}=\frac{S}{S_E}-{\mathrm{\ρ}}_1\·(\frac{S_1}{S_{E1}}-\frac{S_{E1}}{S_1})---\left(2\right)$

必定是一个小于等于1的数，仅在S₁＝S_E1且S₂＝S_E2且S₃＝S_E3时EER才为1，此时配电网主设备的负荷持续曲线是一条与P_U重合的直线。表示配电网主设备基于安全运行限值的平均负载率，表示安全风险惩罚因子。可见其只与设备负荷持续曲线的第1段有关，该因子仅在设备超出其安全运行限值运行时才不为0，其他情况下均为0。可见，在计算配电网主设备的运行效率EER时，只需计算基于安全运行限值的平均负载率和安全风险惩罚因子即可。但考虑到后续分析工作，仍需按式(1)分解为三部分，并保存中间结果，这样可为运行效率偏差成因分析奠定基础。

所述步骤2-3中，基于配电网主设备的运行效率，分析负荷持续曲线上、中、下三段的构成情况，即可得到上、中、下三段对配电网主设备运行效率的影响情况。针对某一区域配电网对象，可利用统计分析学方法进行***及设备级的多维度(城农网、供电区域、区域功能类型)的对比分析；以设备的类型、截面(容量)、电网结构、资产性质、投运年限为核心字段，进行关联分析；分析运行效率与负荷特性的相关性；按年度分析同类设备运行效率的差异，明确规划建设重点；分析有联络关系的同类设备运行效率差异，通过优化运行均衡负荷分布等；分析运行效率与供电可靠性、供电能力、分布式电源渗透率等指标的关联度，为相关辅助决策提供一定参考等。

实施例

选取某地实际配电网中的4条中压线路，这些线路的型号均为LGJ-240，且均为单联络接线方式。

(1)4条中压线路的负荷持续曲线如附图3所示；

(2)根据导线型号相关参数和运行条件，设定P_U为4MVA，设定P_D为2.4MVA；

(3)分别利用式(1)和式(2)，计算得到4条线路的运行效率值EER，设备运行效率评价结果如表1(用式(1))和表2(用式(2))所示：

表1

表2

(4)分析：由于式(1)和式(2)仅在指标组成部分的含义和表现形式上有所不同，本质上并无差异，故表1和表2中各条线路的EER计算结果是一致的。其中，线路1的ρ₃值高达0.9868，可见线路负载率绝大部分时间都是低于P_D的，因此其EER值最低(0.3361)；而线路4的ρ₂值为0.529，在4条线路中最大，说明其负载率在P_D和P_U之间的时间占比最大，此外其安全风险惩罚因子也仅为0.04，因此运行效率最高(0.7518)；比较线路2和线路3可以发现，二者“基于安全运行限值的平均负载率”均约为0.57，但是线路2负载率超出P_U的时间占比(ρ₁)更大，其安全风险惩罚因子约为0.1092，远高于线路3(8.8E-07)，因此线路2的EER值(0.4622)明显低于线路3的EER值(0.5708)。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取配电网主设备的负荷持续曲线及相关参数；

步骤2：评价配电网主设备的运行效率。

2.根据权利要求1所述的基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：从能量管理***和用电信息采集***采集配电网主设备在设定时间内的负荷曲线，并将采集的负荷曲线按照从大到小的顺序排序后得到设定时间内的负荷持续曲线；

步骤1-2：根据配电网主设备的拓扑结构、主接线方式、运行环境和检修维护要求，确定配电网主设备的安全运行限值P_U；

步骤1-3：根据配电网主设备的铭牌参数和运行要求，确定配电网主设备的经济运行限值P_D。

3.根据权利要求2所述的基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，其特征在于：所述配电网主设备的相关参数包括配电网主设备的安全运行限值P_U和配电网主设备的经济运行限值P_D。

4.根据权利要求1所述的基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：将配电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段；

步骤2-2：计算配电网主设备的运行效率；

步骤2-3：确定上、中、下三段对配电网主设备运行效率的影响情况。

5.根据权利要求4所述的基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，其特征在于：所述步骤2-1中，将配电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段，包括：

以配电网主设备的安全运行限值P_U为上限，以配电网主设备的经济运行限值P_D为下限，将电网主设备的负荷持续曲线划分为上、中、下三段，即超过配电网主设备的经济运行限值P_U的为上段，介于配电网主设备的经济运行限值P_D和配电网主设备的安全运行限值P_U之间的为中段，低于配电网主设备的经济运行限值P_D的为下段。

6.根据权利要求4所述的基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，其特征在于：所述步骤2-2中，计算配电网主设备的运行效率，有：

$EER=\left(\frac{S_{E1}}{S_1}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_1+\left(\frac{S_2}{S_{E2}}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_2+\left(\frac{S_3}{S_{E3}}\right)\·{\mathrm{\ρ}}_3---\left(1\right)$

其中，S_E1、S_E2、S_E3分别表示评价周期内配电网主设备运行在上、中、下段中满足安全运行限值的最大可输送电量，三者均不包括配电网主设备承担负荷转供任务的时间段内的最大可输送电量；

S₁、S₂、S₃分别表示评价周期内配电网主设备运行在上、中、下段的实际供电量，三者均不包括配电网主设备承担负荷转供任务的时间段内的输送电量；

ρ₁、ρ₂、ρ₃分别表示配电网主设备运行在上、中、下段的效率权重系数，即配电网主设备运行在上、中、下段持续供电时间占评价周期的比重；

用S_E表示评价周期内配电网主设备满足安全运行限值的最大可输送电量，且S_E＝S_E1+S_E2+S_E3；用S表示评价周期内配电网主设备的实际供电量，且S＝S₁+S₂+S₃；于是，式(1)可写为：

$EER=\frac{\frac{S_{E1}^2}{S_1}+S_2+S_3}{S_{E1}+S_{E2}+S_{E3}}=\frac{S}{S_E}-{\mathrm{\ρ}}_1\·(\frac{S_1}{S_{E1}}-\frac{S_{E1}}{S_1})---\left(2\right)$

其中，表示配电网主设备基于安全运行限值的平均负载率，表示安全风险惩罚因子。

7.根据权利要求4所述的基于负荷持续曲线的配电网主设备运行效率评价方法，其特征在于：所述步骤2-3中，基于配电网主设备的运行效率，分析负荷持续曲线上、中、下三段的构成情况，即可得到上、中、下三段对配电网主设备运行效率的影响情况。