配電網(wǎng)線損統(tǒng)計分析管理系統(tǒng)初探

紀 秀，吳聯(lián)梓，王智慧，崔楚淇

（1.長春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院；2.國網(wǎng)吉林省電力有限公司；3.配電自動化工程研究中心，長春130012）

0 引言

配電網(wǎng)的功能主要是將電能不間斷地輸送，然后再分配給各個用戶，電能在輸送的過程中會因為配電網(wǎng)布局不合理、線路及設(shè)備老化和無功補償不足等各種原因，導(dǎo)致配電網(wǎng)產(chǎn)生線損。當電力網(wǎng)中的線損用電能損失的形式表示時，就體現(xiàn)為線損電量。由于配電網(wǎng)的網(wǎng)點多而廣，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配電設(shè)備的數(shù)量繁多，部分設(shè)備及線路老化，導(dǎo)致線損電量進一步增加。因此，如何降低線損已經(jīng)成為供電部門亟待解決的問題［1－2］。

1 線損產(chǎn)生原因及理論分析

1.1 線損產(chǎn)生的原因［3－5］

1）理論線損，配電網(wǎng)中，配電變壓器用電計量準確度及諧波分量干擾計量過程所造成的損耗。

2）配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，供電半徑過長，線路電流過大。

3）配電網(wǎng)三相負荷不平衡，且變壓器容量與用電負荷不匹配。

4）無功補償不足，用戶不具備無功補償設(shè)備，導(dǎo)致用電設(shè)備從配電網(wǎng)大量吸收無功功率。

1.2 線損理論分析

根據(jù)潮流計算得到的電能損耗只是將線路和變壓器的可變損耗包括以內(nèi)。對于未計以及元件線損中較為突出的損耗，計算時可以利用以下方法，并據(jù)此對潮流計算的結(jié)果加以修正。一般將配電網(wǎng)分為4個部分：架空線路、電纜線路、變壓器和其他元件。而將配電網(wǎng)中的并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器等歸類為其他交流元件，如何計算其電能損耗。

1.2.1 架空線路的電能損耗

式中：R為電力網(wǎng)元件電阻；T為線路運行時間；Ijf為運行時間內(nèi)的均方根電流。

修正公式為

當線路有n種型號不同的導(dǎo)線，且各種導(dǎo)線的長度、分裂數(shù)也不同，這時整條線路的總電阻

式中Li為i種型號導(dǎo)線的長度，km。

1.2.2 電纜線路的電能損耗

除用潮流方法計算電纜線芯電阻電能損耗外，還應(yīng)計絕緣介質(zhì)中的電能損耗［6］。電纜介質(zhì)電能損耗（三相）按照下式計算：

式中：U 為電纜運行線電壓，kV；ω為角速度，ω ＝2πf，f為頻率（Hz）；C為電纜每相的工作電容，這可以由產(chǎn)品目錄查得；T為運行時間，h；tanδ為介質(zhì)損失角的正切值，可由產(chǎn)品目錄查得，或按實測值；L為電纜長度，km。

每相電纜的工作電容為

式中：ε為絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，可由產(chǎn)品目錄查得，或取實測值；re為絕緣層外半徑，mm；ri為線芯的半徑，mm。

1.2.3 變壓器損耗計算

變壓器損耗分為空載電能損耗和負載電能損耗［7－8］。

1）空載電能損耗

式中：p0為變壓器空載損耗功率，MW；T為變壓器運行時間，h；Uf為變壓器的分接頭電壓，kV；Uave為平均電壓，kV。即：

2）負載電能損耗

pk＝?？傻玫剑?/p>

損耗為

1.2.4 其他元件損耗

1）并聯(lián)電容器損耗計算

式中：Qc為投運的電容器容量，Mvar；tanδ為電容器介質(zhì)損失角的正切；T為電容器運行小時數(shù)，h。

2）并聯(lián)電抗器損耗計算

式中：Pn為額定損耗（3相），MW；T 為運行小時數(shù)，h。

3）電壓互感器損耗計算

式中：np為電壓互感器的組（個）數(shù)；T為運行小時數(shù)，h；PL為每組（個）損耗（3相），MW。

2 低壓配電網(wǎng)線損統(tǒng)計分析管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)需求分析

低壓配電網(wǎng)線損統(tǒng)計分析管理系統(tǒng)應(yīng)由多個獨立的業(yè)務(wù)模塊構(gòu)成，能夠進行靈活的拆分組合，使系統(tǒng)具有良好的伸縮性?？梢耘c國家電網(wǎng)公司的“大規(guī)劃”技術(shù)體系進行融合統(tǒng)一，以便于擴展。同時系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾個特點：

1）采用數(shù)據(jù)分片、分布式緩存等技術(shù)，系統(tǒng)具備大數(shù)據(jù)量處理的能力，能夠保證系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性；

2）系統(tǒng)提供趨勢分析、計劃值（理論值）對比分析、同比分析、環(huán)比分析、高損（重損）異常分析等手段，對線損進行多維度、全方面的定性定量分析，并可逐層追溯明細數(shù)據(jù)，使線損管理工作透明化，從而快速定位線損原因，可以全面、有效地掌握線損現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

3）線損計算算法既插式適配功能，根據(jù)業(yè)務(wù)實際需求，實現(xiàn)計算算法模型的自動適配。

4）智能建模，基于GIS圖形平臺對電網(wǎng)進行分層建模，實現(xiàn)圖、庫、模、計算聯(lián)動?；贗EC6197 0／IEC61968的電網(wǎng)CIM模型，并加以擴展，生成電網(wǎng)設(shè)備及電網(wǎng)拓撲關(guān)系的數(shù)據(jù)建模。

2.2 部署方案

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)的基本框架，它決定了系統(tǒng)的根本特性，如可維護性、可擴展性、可靠性、安全性等。本方案選擇基于J2EE應(yīng)用服務(wù)器的三層體系結(jié)構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)物理部署示意圖

2.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)劃分

系統(tǒng)在滿足目前需求的同時，也要能夠適應(yīng)未來發(fā)展的需要。因此開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)（例如操作系統(tǒng)的平臺、開發(fā)語言、后臺數(shù)據(jù)庫的選擇）都具有良好的可行性，可以實現(xiàn)動態(tài)功能，也可以形成高性能的企業(yè)級應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計計算和應(yīng)用分析3大功能模塊組成：

1）數(shù)據(jù)管理?；凇皵?shù)據(jù)集成適配器”，數(shù)據(jù)集成管理集成接入電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)，供、售電量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理維護。

2）統(tǒng)計計算。實現(xiàn)線損分區(qū)、分壓、分線、分臺區(qū)統(tǒng)計計算，全電壓等級理論線損計算。

3）應(yīng)用分析。實現(xiàn)線損統(tǒng)計報表、報告的匯總生成，線損指標考核，異常診斷分析，線損統(tǒng)計計算數(shù)據(jù)的即席查詢功能，構(gòu)建線損主題分析。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)流程

2.4 線損理論計算結(jié)構(gòu)的設(shè)計

線損理論計算工作綜合性較強，覆蓋面也比較廣。為做好降損節(jié)能工作，就加強線損管理責(zé)任，應(yīng)該對線損計算工作內(nèi)容及流程明確。

圖3 線損理論計算工作的流程

3 對配電網(wǎng)線損統(tǒng)計分析管理系統(tǒng)的應(yīng)用擴展

系統(tǒng)可通過“適配器”模式，接入調(diào)度變電站采集系統(tǒng)、營銷SG186系統(tǒng)、生產(chǎn)統(tǒng)計分析系統(tǒng)中的線損數(shù)據(jù)，規(guī)范化處理，形成標準、規(guī)范的數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)一管理。

1）系統(tǒng)支持各層級單位線損分析報告的自動生成、自動報送、自動接收。同時，提供對供電量、售電量、線損率等多種比較功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)快速準確的分析。線損統(tǒng)計分析系統(tǒng)可以為系統(tǒng)管理員提供許多功能（用戶管理、權(quán)限分配、數(shù)據(jù)維護等），可以更有效地對系統(tǒng)進行管理。

2）智能建模，基于GIS圖形平臺對電網(wǎng)進行分層建模，實現(xiàn)圖、庫、模、計算聯(lián)動?；贗EC61970／IEC61968的電網(wǎng)CIM模型，并加以擴展，生成電網(wǎng)設(shè)備及電網(wǎng)拓撲關(guān)系的數(shù)據(jù)建模。

3）采用先進的富客戶端技術(shù)，提供更加豐富、直觀的用戶界面。提供趨勢分析、計劃值（理論值）對比分析、同比分析、環(huán)比分析、高損（重損）異常分析等手段。

4 結(jié)語

電能損耗（尤其線路損耗）是評價供電企業(yè)能耗的重要指標之一，所以衡量供電企業(yè)的能耗水平可以通過線損指標，也可以反映出供電企業(yè)的經(jīng)濟運行狀況，進而推斷出供電企業(yè)經(jīng)濟效益情況?？刂乒╇娖髽I(yè)的電能損耗，提高經(jīng)濟效益可以通過必要的技術(shù)措施和管理措施來實現(xiàn)。本文通過對線損產(chǎn)生的原因、分析方法進行了系統(tǒng)的闡述，同時提出低壓配電網(wǎng)線損統(tǒng)計分析管理系統(tǒng)及其擴展功能應(yīng)用思路，通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計計算和應(yīng)用分析應(yīng)用模塊，使線損管理工作透明化，從而快速定位線損原因，可以全面、有效地掌握線損現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，最終達到節(jié)能降損的目的。

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