CN112578205B - 一种技术线损率矫正的线损分析方法 - Google Patents
一种技术线损率矫正的线损分析方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及线损分析的技术领域,更具体地,涉及一种技术线损率矫正的线损分析方法,包括以下步骤:Sa.获取外部输入供电台区运行数据,外部输入供电台区运行数据包括A相电流、B相电流、C相电流、三相有功电量、三相无功电量、线路长度及线径;Sb.根据步骤Sa中的外部输入供电台区运行数据计算技术线损因素对台区线损率的影响程度,所述技术线损因素包括三相负荷不平衡因素、无功功率补偿不足因素、台区重过载因素、供电半径过长因素;Sc.输出技术线损因素对台区线损率的影响程度结论。本发明针将技术线损因素对台区线损率的影响程度量化,为线损分析人员提供量化分析支撑,可有效提升电网企业线损分析人员工作效能。
Description
技术领域
本发明涉及线损分析的技术领域,更具体地,涉及一种技术线损率矫正的线损分析方法。
背景技术
技术线损是指电网各元件电能损耗,主要包括不变损耗和可变损耗,是电能在输送和分配过程中无法避免的损失。线损分析工作,则是要根据实际线损率查找线损升降的具体原因,并确定配电***结构运行的合理性,找出配电***结构、运行、设备性能、计量装置、用电管理等方面的薄弱环节,以便采取相应的降损措施。针对一个台区线损的异常,往往也是受多个因素叠加影响导致。要准确分析并定位异常原因,首先要求对各种因素进行定量分析,并剥离已知异常因素对线损的影响程度(即线损率的矫正过程),从而作出结论性评估。目前,在电网企业的台区线损分析实际工作中,对于技术性线损率的矫正,是长期性难点问题。
中国专利CN102279320A公开了一种基于误差分析的确定线损率合理区间的方法,该方法根据线路的物理参数计算出技术线损率,再计算测量设备的精度引起的电度量误差以及测量时间引起的误差,最后在技术线损率的基础上累加精度误差和测量时间误差,得到线路的线损率合理区间。上述方案虽然能够准确地确定线路线损的合理性,但是上述方案关注于技术性因素的合理范围研究,未推导得到基于偏离值的矫正率计算,实用程度低,对实际工作的指导功能有所欠缺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种技术线损率矫正的线损分析方法,通过外部获取输入的参数及线损率矫正算法,得到线损异常原因排查的结论,为线损分析人员提供量化分析支撑,实用性强,对实际工作的指导功能较强。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
提供一种技术线损率矫正的线损分析方法,包括以下步骤:
Sa.获取外部输入供电台区运行数据,外部输入供电台区运行数据包括A相电流、B相电流、C相电流、三相有功电量、三相无功电量、线路长度及线径;
Sb.根据步骤Sa中的外部输入供电台区运行数据计算技术线损因素对台区线损率的影响程度,所述技术线损因素包括三相负荷不平衡因素、无功功率补偿不足因素、台区重过载因素、供电半径过长因素;
Sc.输出技术线损因素对台区线损率的影响程度结论。
本发明的技术线损率矫正的线损分析方法,针对三相负荷不平衡、无功功率补偿不足、重过载、供电半径过长这四类技术性异常原因,通过外部获取输入的参数及对应的线损率矫正算法,将技术线损因素对台区线损率的影响程度量化,为线损分析人员提供量化分析支撑,可有效提升电网企业线损分析人员工作效能。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的技术线损率矫正的线损分析方法,针对三相负荷不平衡、无功功率补偿不足、重过载、供电半径过长这四类技术性异常原因,通过外部获取输入的参数及对应的线损率矫正算法,将技术线损因素对台区线损率的影响程度量化,为线损分析人员提供量化分析支撑,可有效提升电网企业线损分析人员工作效能。
附图说明
图1为技术线损率矫正的线损分析方法的示意图;
图2为三相负荷不平衡因素对台区线损率影响分析的流程图;
图3为无功功率补偿不足因素对台区线损率影响分析的流程图;
图4为台区重过载因素对台区线损率影响分析的流程图;
图5为供电半径过长因素对台区线损率影响分析的流程图;
图7为三相线路阻抗等效线路示意图;
图8为双绕组变压器的等效电路示意图;
图9为功率损耗随负荷变化的示意图;
图10为l-kl曲线示意图;
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例
如图1至图5所示为本发明的技术线损率矫正的线损分析方法的实施例,包括以下步骤:
Sa.获取外部输入供电台区运行数据,外部输入供电台区运行数据包括A相电流、B相电流、C相电流、三相有功电量、三相无功电量、线路长度及线径;
Sb.根据步骤Sa中的外部输入供电台区运行数据计算技术线损因素对台区线损率的影响程度,所述技术线损因素包括三相负荷不平衡因素、无功功率补偿不足因素、台区重过载因素、供电半径过长因素;
Sc.输出技术线损因素对台区线损率的影响程度结论。
三相负荷不平衡因素对台区线损率的影响程度按以下步骤进行:
S101.获取第一运行数据,第一运行数据包括台区电量、主出线三相电流、三相负荷平衡下的相电流和台区理论线损值,所述台区电量包括供电量和售电量,主出线三相电流包括A、B、C三相电流Ia、Ib、Ic,三相负荷平衡下的相电流根据历史相近台区电量且处于三相基本平衡状态下的历史电流值得到;
S102.根据步骤S101中所述的第一运行数据计算得到线损电量、最大电流及负荷不平衡度;
S103.基于步骤102中的负荷不平衡度和步骤S101中的主出线三相电流,确定功率损耗增量系数的适应算法,计算得到功率损耗增量系数;
S104.基于步骤S103中所述损耗增量系数,计算三相负荷不平衡因素导致增加的线损电量,并计算还原剔除增加的线损电量后的矫正线损率;
S105.输出三相负荷不平衡因素对台区线损影响程度结论。
步骤S102中,负荷不平衡度B按下式计算:
式中,Imax为负荷最大一相的电流值,Icp为三相负荷平衡时的相电流值;
步骤S104中,三相负荷不平衡因素导致增加的线损电量ΔF计算方法为:
ΔF=F(1-1/K)
式中,F表示步骤S102中所述的线损电量,K表示步骤S103中计算得到的功率损耗增量系数;
剔除增加的线损电量后的矫正线损率AS%,表示为:
式中,式中,ΔA表示校正前的线损电量,A1表示台区供电量;
步骤S105中,三相负荷不平衡因素对台区线损影响程度表示为:
ΔAS1%=AS1%-AS%
式中,AS1%表示实际完成的线损值;ΔAS1%则为输出的结果值。
步骤S103中,根据不同的情况按不同方法计算功率损耗增量系数K:
(a)一相负荷重,两相负荷轻
在三相相位对称时,中性线的电流IO=32BIcp;
单位长度线路上的功率损耗ΔP1为:
计算功率损耗增量系数K1:
(b)一相负荷重,一相负荷轻,第三相的负荷为平均负荷
假设A相负荷重,B相负荷轻,C相负荷为平均值,则Ia=(1+B)Icp,Ib=(1-B)Icp,Ic=Icp;在三相相位对称的情况下,单位长度线路上的功率损耗为:
计算功率损耗增量系数,其值则为K2:
(c)一相负荷重,两相负荷轻
假设Ia=(1-2B)Icp,Ib=Ic=(1+B)Icp,则在三相相位对称的情况下,中性线的电流Io=3B Icp,单位长度线路上的功率损耗为:
计算功率损耗增量系数,其值则为K3:
无功功率补偿不足因素对台区线损率的影响程度按以下步骤进行:
S201.获取第二运行数据,所述第二运行数据包括有功功率P、无功功率Q、视在功率S及台区理论线损值;
S203.计算分析步骤S202中所述功率因数与线损电量的关系曲线;
S204.计算还原剔除所述线损电量后的矫正线损率;
S205.输出无功功率补偿不足因素对台区线损影响程度结论。
式中,Qzd为降低无功负荷;Ppj为平均有功负荷;则可以推导得到:
如此便可绘制电网在不同情况下,提高0.01时的值,得到曲线,如图6所示。由图6可知,当电网实际功率因数超出0.9以上时,Ki呈线性增长,说明在平均有功负荷不变,实际功率因数超过0.9以上的电网每提高0.01,所需增加的无功补偿容量越来越多。故,需要降低线损,提高功率因数。
线损率的计算公式为:
无功功率补偿不足因素导致增加的线损电量ΔF计算方法为:
△F=供电量*线损率*△P
计算剔除增加的线损电量后的矫正线损率:
无功补偿不足因素对台区线损影响程度表示为:
ΔAS%=AS1%-AS%
式中,AS1%表示实际完成的线损值;△AS%则为输出的结果值。
台区重过载因素对台区线损率的影响程度按以下步骤进行:
S301.获取第三运行数据,所述第三运行数据包括首端电压U1、末端电压U2、流过线路的电流台区变压器最大负载率、同一时间段线路末端的三相有功功率P2和无功功率Q2、台区理论线损值,根据台区理论线损值求出等效阻抗R+jX;
S302.计算台区三相供电线路阻抗中所产生的功率损耗;
S303.根据步骤S301中的台区变压器最大负载率求解变压器重载运行时的视在功率损耗ST,根据变压器型号获得变压器的额定容量SN、变压器的阻抗损耗值ΔPk、阻抗电压百分数Uk%和阻抗电流百分数I0%;
S304.计算台区三相变压器中所产生的功率损耗;
S305.分析台区重过载因素技术线损修正后的台区负载情况,还原剔除增加的线损电量后的矫正线损率;
S306.输出台区重过载因素对台区线损影响程度结论。
步骤S301中按以下步骤计算:
三相线路阻抗等效线路如图7所示。步骤S302中,功率损耗按以下公式计算:
式中:R+jX为线路一相的阻抗;P2、Q2为流过线路阻抗末端的三相有功功率和无功功率;U2为线路末端功率的线路末端线电压,近似计算时可以用线路的额定电压来表示;称为线路电阻中的有功功率损耗,称为线路电抗中无功功率损耗;DM为三相导线间几何平均距离;r为导线的计算半径。
由此可知,当负载电流流过线路的阻抗时会在电阻上产生有功功率,在电抗上产生无功功率,通过公式分解后可以得知当流过线路的有功功率P2、无功功率Q2越大时,线路的有功功率ΔP、无功功率ΔQ就会越大;回到低压配网线路,当用户用电负荷越大时,既可以理解为负载电流越大也可以理解为流过流过三相线路的功率越大,因此当台区负荷较大或超载运行时,线路的损耗会越高;当负荷过低时,三相供电线路的损耗就明显较小。
步骤S303中,根据计量自动化***获取台区变压器最大负载率,求出ST,根据变压器型号可获得参数SN、变压器的阻抗损耗值ΔPk、阻抗电压百分数Uk%、阻抗电流百分数I0%。
步骤S304中,三相变压器中产生的功率损耗(针对双绕组变压器,双绕组变压器的等效电路如图8所示)按以下公式计算:
或表示为:
考虑到变压器正常工作时的电压接近额定电压,即U≈UN,则双绕组变压器的功率损耗计算式可表示为:
变压器运行时的功率损耗随负荷变化的情况如图9所示,当变压器负荷越大时,变压器的功率损耗随负荷的增大呈指数函数增加。其中,ΔP0、ΔQ0是变压器的空载损耗,也就是铁损,它是固定不变的;另一个是短路损耗ΔPk,也就是铜损,它是当电流流过变压器绕组时产生的损耗,与绕组的等值电阻值有关;当变压器所带负载较小时,线损率计算的线路损耗值可约等于变压器的损耗。因此当变压器轻载时,台区输入的总功率较小,变压器的损耗占又比较大,这时,线损率值的大小相比来说是较高的。
台区的总损耗功率表示为:
因台区重过载因素导致所增加的电量损耗为:
ΔF=(ΔS1-ΔS0)T
式中,变压器负载率超过80%即为过载运行、小于30%即为轻载运行,ΔS0为变压器负载率80%、30%时的功率损耗。
步骤S305中,还原剔除增加的线损电量后的矫正线损率,具体计算方法如下:
所述的变压器重载过载对台区线损影响程度结论,表示式为:
ΔAS%=AS1%-AS%
式中,AS1%表示实际完成的线损值;△AS%则为输出的结果值。
供电线路半径过长因素对台区线损率影响程度按以下步骤进行:
S401.获取第四运行数据,第四运行数据包括台区供电线路半径长度和台区理论线损值;
S402.根据台区供电线路半径长度和设备周围环境温度值,计算供电线路的电阻值;
S403.根据步骤S402中计算得到的电阻值,结合线路输入功率和输入电压,计算得到线路的功率损耗;
S404.计算受电线路供电半径过长因素导致增加的线损电量,并计算还原剔除增加的线损电量后的线损率;
S405.输出供电线路半径过长因素对台区线损率影响程度的结论。
步骤S402中,供电线路的电阻值按以下公式计算:
式中,S表示导线导电部分截面积,ρ表示导线的电阻率,l为导线长度,γ为导线材料的电导率;r1=r20[1+α(t-20)],其中,r1、r20分别表示温度t和20℃时的电阻值,α为电阻温度系数;
步骤S403中,线路的功率损耗计算公式为:
式中,U表示三相线电压,P表示传输的有功功率;
当供电线路半径从l1减小到l0时所降低的功率损耗为:
设l每减少50米时,l0/11=k1,则可绘制供电线路在不同供电半径情况下l减少10米时的k1值曲线,即l-k1曲线,如图10所示。由图10可知,当电网供电半径在550米-600米之间时,供电线路半径减少50米时,k1稳定在0.91左右,而当实际供电半径减少100米以上时k1呈线性减少,说明当l0与11越接近时,线路功率损耗越小。
步骤S404中,计算受供电线路半径过长技术原因而导致增加的线损电量为:
步骤S405中,计算剔除增加的损耗电量后的线损率:
供电线路半径过长对台区线损影响程度采用下式表示:
ΔAS%=AS1%-AS%
式中,S1%表示实际完成的线损值;△AS%则为输出的结果值。
经过以上步骤,所述台区受三相不平衡因素影响,线损率升高ΔAs1个百分点;所述台区受无功补偿不足因素影响,线损率升高ΔAs2百分点;所述台区受重过载因素因素影响,线损率升高ΔAs3个百分点;所述台区受供电线路半径过长因素影响,线损率升高ΔAs4个百分点。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种技术线损率矫正的线损分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
Sa.获取外部输入供电台区运行数据,外部输入供电台区运行数据包括A相电流、B相电流、C相电流、三相有功电量、三相无功电量、线路长度及线径;
Sb.根据步骤Sa中的外部输入供电台区运行数据计算技术线损因素对台区线损率的影响程度,所述技术线损因素包括三相负荷不平衡因素、无功功率补偿不足因素、台区重过载因素、供电半径过长因素;
Sc.输出技术线损因素对台区线损率的影响程度结论;
三相负荷不平衡因素对台区线损率的影响程度按以下步骤进行:
S101.获取第一运行数据,第一运行数据包括台区电量、主出线三相电流、三相负荷平衡下的相电流和台区理论线损值,所述台区电量包括供电量和售电量,主出线三相电流包括A、B、C三相电流Ia、Ib、Ic,三相负荷平衡下的相电流根据历史相近台区电量且处于三相基本平衡状态下的历史电流值得到;
S102.根据步骤S101中所述的第一运行数据计算得到线损电量、最大电流及负荷不平衡度;
S103.基于步骤102中的负荷不平衡度和步骤S101中的主出线三相电流,确定功率损耗增量系数的适应算法,计算得到功率损耗增量系数;
S104.基于步骤S103中所述损耗增量系数,计算三相负荷不平衡因素导致增加的线损电量,并计算还原剔除增加的线损电量后的矫正线损率;
S105.输出三相负荷不平衡因素对台区线损影响程度结论。
2.根据权利要求1所述的技术线损率矫正的线损分析方法,其特征在于,步骤S102中,负荷不平衡度B按下式计算:
式中,Imax为负荷最大一相的电流值,Icp为三相负荷平衡时的相电流值;
步骤S104中,三相负荷不平衡因素导致增加的线损电量ΔF计算方法为:
ΔF=F(1-1/K)
式中,F表示步骤S102中所述的线损电量,K表示步骤S103中计算得到的功率损耗增量系数;
剔除增加的线损电量后的矫正线损率AS%,表示为:
式中,ΔA表示校正前的线损电量,A1表示台区供电量;
步骤S105中,三相负荷不平衡因素对台区线损影响程度表示为:
ΔAS1%=AS1%-AS%
式中,AS1%表示实际完成的线损值;ΔAS1%则为输出的结果值。
3.根据权利要求2所述的技术线损率矫正的线损分析方法,其特征在于,步骤S103中,根据不同的情况按不同方法计算功率损耗增量系数K:
(a)一相负荷重,两相负荷轻
在三相相位对称时,中性线的电流IO=32BIcp;
单位长度线路上的功率损耗ΔP1为:
计算功率损耗增量系数K1:
(b)一相负荷重,一相负荷轻,第三相的负荷为平均负荷
假设A相负荷重,B相负荷轻,C相负荷为平均值,则Ia=(1+B)Icp,Ib=(1-B)Icp,Ic=Icp;在三相相位对称的情况下,单位长度线路上的功率损耗为:
计算功率损耗增量系数,其值则为K2:
(c)一相负荷重,两相负荷轻
假设Ia=(1-2B)Icp,Ib=Ic=(1+B)Icp,则在三相相位对称的情况下,中性线的电流Io=3BIcp,单位长度线路上的功率损耗为:
计算功率损耗增量系数,其值则为K3:
6.根据权利要求1所述的技术线损率矫正的线损分析方法,其特征在于,台区重过载因素对台区线损率的影响程度按以下步骤进行:
S301.获取第三运行数据,所述第三运行数据包括首端电压U1、末端电压U2、流过线路的电流台区变压器最大负载率、同一时间段线路末端的三相有功功率P2和无功功率Q2、台区理论线损值,根据台区理论线损值求出等效阻抗R+jX;
S302.计算台区三相供电线路阻抗中所产生的功率损耗;
S303.根据步骤S301中的台区变压器最大负载率求解变压器重载运行时的视在功率损耗ST,根据变压器型号获得变压器的额定容量SN、变压器的阻抗损耗值ΔPk、阻抗电压百分数Uk%和阻抗电流百分数I0%;
S304.计算台区三相变压器中所产生的功率损耗;
S305.分析台区重过载因素技术线损修正后的台区负载情况,还原剔除增加的线损电量后的矫正线损率;
S306.输出台区重过载因素对台区线损影响程度结论。
7.根据权利要求6所述的技术线损率矫正的线损分析方法,其特征在于,步骤S301中按以下步骤计算:
步骤S302中,功率损耗按以下公式计算:
式中:R+jX为线路一相的阻抗;P2、Q2为流过线路阻抗末端的三相有功功率和无功功率;U2为线路末端功率的线路末端线电压,近似计算时可以用线路的额定电压来表示;称为线路电阻中的有功功率损耗,称为线路电抗中无功功率损耗;
步骤S304中,三相变压器中产生的功率损耗按以下公式计算:
因台区重过载因素导致所增加的电量损耗为:
ΔF=(ΔS1-ΔS0)T
步骤S305中,还原剔除增加的线损电量后的矫正线损率,具体计算方法如下:
所述的变压器重载过载对台区线损影响程度结论,表示式为:
ΔAS%=AS1%-AS%
8.根据权利要求1至7任一项所述的技术线损率矫正的线损分析方法,其特征在于,供电线路半径过长因素对台区线损率影响程度按以下步骤进行:
S401.获取第四运行数据,第四运行数据包括台区供电线路半径长度和台区理论线损值;
S402.根据台区供电线路半径长度和设备周围环境温度值,计算供电线路的电阻值;
S403.根据步骤S402中计算得到的电阻值,结合线路输入功率和输入电压,计算得到线路的功率损耗;
S404.计算受电线路供电半径过长因素导致增加的线损电量,并计算还原剔除增加的线损电量后的线损率;
S405.输出供电线路半径过长因素对台区线损率影响程度的结论。
9.根据权利要求8所述的技术线损率矫正的线损分析方法,其特征在于,步骤S402中,供电线路的电阻值按以下公式计算:
式中,S表示导线导电部分截面积,ρ表示导线的电阻率,l为导线长度,γ为导线材料的电导率;r1=r20[1+α(t-20)],其中,r1、r20分别表示温度t和20℃时的电阻值,α为电阻温度系数;
步骤S403中,线路的功率损耗计算公式为:
式中,U表示三相线电压,P表示传输的有功功率;
当供电线路半径从l1减小到l0时所降低的功率损耗为:
步骤S404中,计算受供电线路半径过长技术原因而导致增加的线损电量为:
步骤S405中,计算剔除增加的损耗电量后的线损率:
供电线路半径过长对台区线损影响程度采用下式表示:
ΔAS%=AS1%-AS%
式中,AS1%表示实际完成的线损值;△AS%则为输出的结果值。
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