配電網(wǎng)線損理論計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算模型

摘要：討論了10kV電網(wǎng)和380V電網(wǎng)線損理論計(jì)算模型，電力網(wǎng)網(wǎng)損管理及理論計(jì)算分析系統(tǒng)開發(fā)及工程應(yīng)用實(shí)踐表明了所述方法的正確性和有效性。

關(guān)鍵詞：電力網(wǎng)；線損理論計(jì)算；計(jì)算模型

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 24-00013-03

配電網(wǎng)絡(luò)損耗理論計(jì)算是電網(wǎng)企業(yè)重要日常工作之一。文獻(xiàn)[1]和[2]從不同的側(cè)面總體介紹了電力網(wǎng)網(wǎng)損管理及理論計(jì)算分析系統(tǒng)，本文依據(jù)文獻(xiàn)[3]結(jié)合我省正在使用的線損理論計(jì)算系統(tǒng)，從線損理論計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算模型的角度詳細(xì)展開介紹。

1 10kV電網(wǎng)線損理論計(jì)算模型

1.1 等值電阻法

理論基礎(chǔ)是均方根電流法，在理論上比較完善，在方法上克服了均方根電流法諸方面的缺點(diǎn)。

計(jì)算數(shù)據(jù)從電能表取得，電能表準(zhǔn)確級別比電流表高，管理嚴(yán)格，準(zhǔn)確度比較高。

計(jì)算參數(shù)數(shù)據(jù)容易取得，輸入數(shù)據(jù)量小，有利于使用計(jì)算機(jī)計(jì)算。

計(jì)算功率損耗的公式：

（1）

式中： ， —為第i段線路上通過的有功功率（kW）和無功功率（kVar）；

—為第i段線路上與 ， 同一節(jié)點(diǎn)的電壓（kV）；

m—為該條配電線路上的總段數(shù)。

由于各段線路上的運(yùn)行數(shù)據(jù)不容易采集到，因此，可以假想一個(gè)等值的線路電阻R在通過線路出口的總功率 ， 產(chǎn)生的損耗，與各段不同的分段電流 通過分段電阻 產(chǎn)生損耗的總和相等值，即

則 （2）

按上式計(jì)算線路的等值電阻，還必須掌握各段的運(yùn)行資料，故還需進(jìn)一步的簡化。

假設(shè)條件在平均電流法的基礎(chǔ)上加一條：負(fù)荷的分布和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)裝設(shè)的變壓器額定容量成正比（即各變壓器的負(fù)荷系數(shù)K相同）。

故上式可改寫為：

（3）

式中： —為i段線路上通過的視在視率（kVA）；

—為第i段線路的配變額定容量（kVA）；

—為該條配電線路總負(fù)荷的視在功率（kVA）；

—為該條配電線路總配變額定容量（kVA）；

h—為配變的負(fù)荷系數(shù)。

從式中可看出，求 不必收集大量的運(yùn)行資料， 只與 ， 和線路出口的運(yùn)行資料有關(guān)，而 和 在技術(shù)資料檔案中可查得，線路出口的運(yùn)行資料可取代表日的均方根電流，平均電流或最大電流，則配電線路的電能損耗為：

（4）

或

或

若配電線路出口裝有有功和無功電能表，則可取全月的有功、無功電量換算成平均負(fù)荷代入基本計(jì)算方法中進(jìn)行計(jì)算。

同理，根據(jù)上式也可求出配電變壓器的等值電阻 然后再利用基本計(jì)算方法計(jì)算出配電變壓器的銅損。

（5）

假設(shè)各配變節(jié)點(diǎn)電壓 相同，不考慮電壓降，即

則： （6）

式中： —為公用配電變壓器的等值電阻（Ω）；

—為第i臺公用配電變壓器的額定短路損耗（kW）；

—為第i臺公用配變的繞組電阻（Ω）；

N—為該條配電線路上的配變總臺數(shù)。

配電變壓器的總損耗

（7）

式中： —為該條線路公用配電變壓器的鐵損總和（kW）。

1.2 等值電阻法的修正

隨著配電自動化的不斷發(fā)展，有一部分的公用配變裝有FTU 可測量到用電量，即可知其負(fù)荷系數(shù)，這樣就可以將網(wǎng)絡(luò)上已知負(fù)荷系數(shù) 的節(jié)點(diǎn)從等值電阻的簡化公式中分離出來：

（8）

m1—未知hi的節(jié)點(diǎn)數(shù)。

m2—已知或可以估計(jì)hi的節(jié)點(diǎn)數(shù)。

—根節(jié)點(diǎn)處的負(fù)荷系數(shù)

取得用戶負(fù)荷系數(shù)的方法有多種，利用每月的電表抄見電量是最為便利的方法。從一段較長時(shí)間來看（如一年），抄見電量基本上反映了用戶的用電情況，可利用它來計(jì)算各用戶的負(fù)荷系數(shù)。通過計(jì)算各用戶給定時(shí)段的抄見電量均值來取得單位時(shí)間（一月）的電量：

（9）

T—計(jì)算時(shí)段所包含的月數(shù)。

， —分別為每月的用戶電度表抄見有功、無功電量。

1.3 等效容量法

①發(fā)電機(jī)

隨著地方小電源（小水電、小火電）的不斷開發(fā)，它對配電網(wǎng)潮流分布的影響越來越大，在基于均方根電流法的等值電阻法的基礎(chǔ)上，根據(jù)文獻(xiàn)[3]采用“等效容量法”對小電源進(jìn)行了處理。

②高壓用戶

高壓用戶處理成等效容量，沒有損失。其等效容量計(jì)算如下。

；

（ 是額定容量）；

p=（A有功/T）；q=（A無功/T）

：用功電量

：無功

T：時(shí)間

1.4 臺區(qū)線損率計(jì)算方法

臺區(qū)線損率計(jì)算方法根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)情況，程序共分為三種計(jì)算方法，其中按臺區(qū)計(jì)算是最精確的計(jì)算方法，但數(shù)據(jù)錄入量相對較大，要求各臺區(qū)都有準(zhǔn)確的電量數(shù)據(jù)。按線計(jì)算是數(shù)據(jù)錄入量相對較小，準(zhǔn)確度也比較高，較為可行的計(jì)算方法。固定線損率是最為簡化的計(jì)算方法，準(zhǔn)確度較低，不推薦使用。

①按線（X=輸入全線分類售電量ABC）

A：居民電量 B：非居民電量 C：低壓動力電量

公用臺區(qū)總供電量=線路首端總有功電量-線損-變損-高壓用戶電量-專用變電量

臺區(qū)供電量：

有綜測裝置：臺區(qū)供電量=（有功電量/首端總有功）*臺區(qū)總供電量

無綜測裝置：臺區(qū)供電量=（容量/整個(gè)線路總?cè)萘浚?臺區(qū)總供電量

臺區(qū)的線損率：=（∑分類線損率*分類售電量*分類臺區(qū)戶數(shù)/分類線路總戶數(shù)）/（∑分類售電量*分類臺區(qū)戶數(shù)/分類線路總戶數(shù)）。

臺區(qū)損失電量=臺區(qū)供電量*臺區(qū)的線損率。

線路損失率=（臺區(qū)損失電量+線損+變損）/首端總有功電量

②按臺區(qū)（必須有綜測裝置）

臺區(qū)總供電量（已知）

分類售電量（已知）

分類線損率（已知）

臺區(qū)的線損率=（∑分類線損率*分類售電量（已知ABC））/（∑分類售電量（已知ABC））

臺區(qū)損失電量=臺區(qū)供電量*臺區(qū)的線損率。

線路損失率=（∑臺區(qū)損失電量+線損+變損）/A首端總有功電量

③按固定低壓臺區(qū)線損率（配置，不分類）

臺區(qū)總供電量=首端總有功電量-線損-變損-高壓用戶電量-專用變電量

臺區(qū)總損失電量=臺區(qū)總供電量*固定低壓臺區(qū)線損率

線路損失率=（臺區(qū)總損失電量+線損+變損）/首端總有功電量。

1.5 負(fù)載率

有綜測裝置（按臺區(qū)）

負(fù)載率=各臺區(qū)供電量/臺區(qū)容量（每個(gè)臺區(qū)負(fù)載率不同）

無綜測裝置（按固定低壓臺區(qū)線損率）

負(fù)載率=臺區(qū)總供電量/臺區(qū)總?cè)萘浚總€(gè)臺區(qū)負(fù)載率相同）

無綜測裝置（按線）

臺區(qū)供電量=（容量/整個(gè)線路總?cè)萘浚?臺區(qū)總供電量；

負(fù)載率=臺區(qū)供電量/臺區(qū)容量

2 380V電網(wǎng)線損理論計(jì)算模型

380V電網(wǎng)理論計(jì)算模型分兩部份，主網(wǎng)部分采用電壓損失法進(jìn)行計(jì)算。分支及接戶線部分采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，該經(jīng)驗(yàn)公式簡單易行，對于復(fù)雜接線的380V電網(wǎng)比較有效，計(jì)算結(jié)果令人滿意。

2.1 單相接戶線損耗的計(jì)算

（kWh） （12）

（W） （13）

式中： ：第 對接戶線所代戶數(shù)

：接戶線的電阻率（ /km）

：接戶線長度（m）

180：按每天單相用戶用電6小時(shí)計(jì)，每月按30天計(jì)，為180小時(shí)

所有單相接戶線的損耗：

2.2 三相接戶線損耗的計(jì)算

（kWh） （14）

（W） （15）

式中： ：第 組接戶線所代戶數(shù)

：為接戶線的電阻率（ /km）

：接戶線長度（m）

240：三相用戶每天按用電8小時(shí)計(jì)，每月30天計(jì)240小時(shí)

所有三相用戶的損耗：

2.3 低壓干支線損耗的計(jì)算

低壓干線、低壓支線損耗的計(jì)算方法相同，本系統(tǒng)采用了實(shí)測電壓降法求得線損，從而簡化了復(fù)雜的低壓網(wǎng)損失計(jì)算工作。

（kWh）（16）

：本干線的所有負(fù)荷 （W）

：最大負(fù)荷時(shí)，本干線首端電壓 （V）

：最大負(fù)荷時(shí)，本干線末端電壓 （V）

各干線包括分支干線的總損耗：

對于一個(gè)集中負(fù)荷的低壓網(wǎng)，其壓降損失百分?jǐn)?shù)等于功率損失百分?jǐn)?shù)。但實(shí)際低壓網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷往往不是集中分布的，對于一般負(fù)荷分布低壓網(wǎng)絡(luò)，其功率損失百分?jǐn)?shù)小于電壓損失百分?jǐn)?shù)，采用一個(gè)功率損失換算系數(shù)。

（17）

一般負(fù)荷分布如表1所示，常見于2-5項(xiàng)（均勻、漸增、漸減、中間負(fù)荷大）幾種情況取功率損失換算系數(shù)平均值。

序號負(fù)荷分布功率損失系數(shù)電壓損失系數(shù)功率損失換算系數(shù)

1集中負(fù)荷111

2均勻負(fù)荷0.3330.5000.667

3漸增負(fù)荷0.5330.6670.800

4漸減負(fù)荷0.2000.3330.6000

5中間負(fù)荷大0.3830.5000.7666

表1 一般負(fù)荷分布表

所以： （18）

求：電能損失

（19）

式中： -損耗小時(shí)1550小時(shí)/年（城市郊區(qū)），1150小時(shí)/年（農(nóng)村）

本系統(tǒng)按月計(jì)算線損，并綜合了城市郊區(qū)和農(nóng)村兩種情況。

（20）

注：上式僅適用于電壓測量點(diǎn)間線路。由于低壓線損計(jì)算對數(shù)據(jù)要求并不十分精確，而對于非電壓測量點(diǎn)，因缺乏電壓數(shù)據(jù)，無法用上式進(jìn)行線損計(jì)算，所以低壓干支線損耗只統(tǒng)計(jì)電壓測量點(diǎn)間損耗。在數(shù)據(jù)錄入過程中，可適當(dāng)加長非電壓測量點(diǎn)引出的接戶線長度，以彌補(bǔ)低壓干支線損耗值偏小帶來的誤差。

2.4 電度表損耗

單相表損

三相表損

2.5 臺區(qū)總損耗

2.6 臺區(qū)總供電量

2.7 本臺區(qū)損失率

（21）

3 結(jié)語

現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，配電網(wǎng)網(wǎng)損管理及理論計(jì)算分析系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可信，該系統(tǒng)已經(jīng)在吉林省電網(wǎng)推廣應(yīng)用，收到良好應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭莉，界金星，李繼華等.電力網(wǎng)網(wǎng)損管理及理論計(jì)算分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力設(shè)備，2008，9（1）：32～34.

[2]郭莉，張欽義，林勇等.電力網(wǎng)網(wǎng)損管理及理論計(jì)算分析系統(tǒng)[J].吉林電力，2008，36（2）：10～12.

[3]中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，DL/T686-1999《電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則》

[作者簡介]呂項(xiàng)羽（1981- ），男，工程師，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與規(guī)劃方面工作；孫振勝（1976- ），男，工程師，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行及管理方面工作；界金星（1962- ），男，高級工程師，從事電力系統(tǒng)自動化及電網(wǎng)計(jì)算分析工作；郭莉（1973- ），女，高級工程師，從事無功優(yōu)化及線損理論計(jì)算方面工作。