淺談10kV配電網(wǎng)線損精細(xì)化管理及計(jì)算模型研究

劉道新　胡航海　曹占峰　高媛

摘 要：10 kV及以下配電網(wǎng)由于其點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，其損失電量比重超過40%，遠(yuǎn)高于其他電壓等級，是降損重點(diǎn)。該項(xiàng)目研究在智能電表被大力推廣、采集系統(tǒng)信息化日漸成熟的大背景下，針對10 kV配電網(wǎng)特點(diǎn)，從配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)成要素角度出發(fā)，探索10 kV手拉手線路和含開閉所的10 kV線路線損模型的構(gòu)建，為線損工作深化精益化管理提供理論依據(jù)，有力支撐公司加強(qiáng)智能電網(wǎng)、現(xiàn)代配電網(wǎng)建設(shè)。

關(guān)鍵詞：母線不平衡 線損 模型 手拉手線路

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（b）-0037-04

線損是電網(wǎng)電能損耗的簡稱，是電能從發(fā)電廠傳輸?shù)接脩暨^程中，在輸電、變電、配電和用電各環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的損耗。線損率是綜合反映電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和運(yùn)營管理水平的關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，線損管理是電網(wǎng)企業(yè)重要的管理內(nèi)容，強(qiáng)化線損管理是節(jié)約成本、提升效益最直接有效的手段，按2014年數(shù)據(jù)測算，每降低線損率1個百分點(diǎn)，可節(jié)約公司年購電量370億kW·h，節(jié)約購電成本150億元，相當(dāng)于增加公司年度利潤150億元。10 kV及以下配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，從國家電網(wǎng)公司歷年電量與線損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，其損失電量比重超過40%，遠(yuǎn)高于其他電壓等級，是降損重點(diǎn)。通過分析，線損高的主要原因是管理線損。管理線損是指由計(jì)量設(shè)備誤差引起的線損以及由于管理不善和失誤等原因造成的線損。

近幾年，國家電網(wǎng)公司大力推廣智能電表及用電信息采集系統(tǒng)，深入開展?fàn)I配調(diào)一體化專項(xiàng)工作，智能化和信息化的快速發(fā)展為10 kV配電網(wǎng)精細(xì)化管理提供了有利的條件。該文針對10 kV配電網(wǎng)特點(diǎn)，從配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)成要素角度出發(fā)，探索10 kV手拉手線路、含10 kV開閉所線路線損計(jì)算模型，并采用實(shí)采數(shù)據(jù)進(jìn)行了測算，為后續(xù)模型的實(shí)用化奠定了理論基礎(chǔ)。

1 10 kV手拉手線路場景描述

10 kV手拉手線路，也稱10 kV聯(lián)絡(luò)線路，是供電方式的一部分，正常情況下聯(lián)絡(luò)線僅有功率平衡的作用，但遇到電源故障時，可通過聯(lián)絡(luò)線給用戶供電，因此提高了供電可靠性。目前我國城鄉(xiāng)配電網(wǎng)，絕大多數(shù)采用輻射狀供電模式，由輻射網(wǎng)改造為環(huán)網(wǎng)，手拉手環(huán)網(wǎng)方式由于其易于實(shí)施及結(jié)構(gòu)簡單而成為一種常用的環(huán)網(wǎng)方式，如圖1所示。

從調(diào)研情況來看，由于各省管理水平、管理重點(diǎn)不一，部分省公司在10 kV手拉手線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)處有不裝表的情況，該節(jié)依據(jù)裝表和不裝表兩種情況，將圖1所示“手拉手”環(huán)網(wǎng)接線進(jìn)行分解簡化，構(gòu)建10 kV手拉手線路線損計(jì)算模型，具體如下。

如圖2的示例，兩條變電站出線經(jīng)由開關(guān)K5聯(lián)絡(luò)，以K1所在的出線開始，經(jīng)由K2專變、K3所在的公變、K4所在的小電源、聯(lián)絡(luò)開關(guān)K5視作考核單元一；以K6所在的出線開始，經(jīng)由K7專變、K8所在的公變、K9所在的小電源、聯(lián)絡(luò)開關(guān)K5視作考核單元二。我們考慮聯(lián)絡(luò)開關(guān)K5處裝表和不裝表兩種情況，構(gòu)建10 kV手拉手線路線損模型。

2 含10 kV開閉所線路線損模型研究

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市負(fù)荷密度不斷增加，用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更高要求，因而在城鎮(zhèn)供電網(wǎng)絡(luò)改造中，往往需要這樣一種配電站——開閉所，雖然該變電站內(nèi)沒有變壓器，但它以保證供電可靠性為前提，可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接線、降低電網(wǎng)損耗、減少10 kV供電電纜或架空線路的使用量并實(shí)現(xiàn)電能的第二次合理分配。因此加強(qiáng)開閉所監(jiān)控，進(jìn)行開閉所母平計(jì)算極有必要。該節(jié)針對10 kV線路從變電站出線側(cè)開始，經(jīng)開閉所分支后，到達(dá)配變之間的線路這一場景，構(gòu)建線損模型，具體如下。

2.1 含10 kV開閉所線路場景描述

如圖3所示，兩條變電站出線經(jīng)開閉所分配后，分為4條10kV線路向配變供電，鑒于該文只考慮變電站出線到開閉所進(jìn)線、開閉所出線到配變之間的線損，為簡化模型，將開閉所出線所帶配變統(tǒng)一打包成負(fù)荷處理。

同樣地，考慮開閉所進(jìn)出線開關(guān)裝表和不裝表兩種情況。

2.2 含10 kV開閉所線路線損模型說明

當(dāng)開閉所進(jìn)出線開關(guān)處裝表時，將線損模型分解為變電站出線到開閉所進(jìn)線、開閉所母線不平衡、開閉所出線到負(fù)荷3部分考慮。假設(shè)流出母線為正、流入母線為反，模型構(gòu)建過程如下。

（1）變電站出線到開閉所進(jìn)線部分模型，如K1～K3，其他類似。

線損電量L1i=（K1正+K3正）-（K1反+K3反） （1）

線損率LR1i=[（K1正+K3正）-（K1反+K3反）]/（K1正+K3正）×100%（2）

（2）開閉所母線不平衡模型。

線損電量L2=（K3反+K4反+K5反+K6反+K7反+K8反）-（K3正+K4正+K5正+K6正+K7正+K8正） （3）

線損率LR2=[（K3反+K4反+K5反+K6反+ K7反+K8反）-（K3正+ K4正

+K5正+K6正+K7正+K8正）]/（K3反+ K4反+K5反+K6反+K7反+K8反）×100% （4）

（3）開閉所出線到負(fù)荷部分模型，如K5～K9，其他線路類似。

線損電量L3i=K5正-（K9+K5反） （5）

線損率LR3i=[K5正-（K9+K5反）]/K5正×100% （6）

當(dāng)開閉所進(jìn)出線開關(guān)處未裝表時，將變電站出線到負(fù)荷打包處理。模型構(gòu)建如下：

線損電量L=（K1正+K2正）-（K1反+K2反+K9+K10+K11+K12） （7）

線損率LR=[（K1正+K2正）-（K1反+K2反+K9+K10+K11+K12）]/（K1正+K2正）×100% （8）

理論線損模型及計(jì)算方法同第一小節(jié)，此處不再贅述。

3 仿真算例

由于篇幅有限，該文只針對第一節(jié)中的手拉手線路模型進(jìn)行仿真分析。仿真計(jì)算采用的軟件為ETAP，根據(jù)相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到ETAP計(jì)算參數(shù)。

國網(wǎng)北京大興供電公司舊宮供電所管轄范圍內(nèi)，某開閉站的兩條出線，在供電過程中為保證供電可靠性形成了拉手線路，且在拉手開關(guān)處已經(jīng)安裝計(jì)量裝置，下面以這兩條線路為例進(jìn)行仿真建模。

3.1 設(shè)備參數(shù)

設(shè)備參數(shù)見表1、表2。

3.2 仿真模型

10 kV手拉手線路仿真模型如圖4所示。

3.3 計(jì)算分析

從用電信息采集系統(tǒng)中獲取2015年9月8日計(jì)量表抄表數(shù)據(jù)，各配變當(dāng)日的平均負(fù)載率約為38%，負(fù)荷功率因數(shù)為0.9，根據(jù)以上數(shù)據(jù)對這兩條線路進(jìn)行計(jì)算分析。

（1）仿真模型理論線損計(jì)算如表3所示。

（2）按照第一節(jié)中的模型進(jìn)行管理線損計(jì)算。

①一線所在考核單元。

線損電量=5219-5211=8 kW·h；線損率=8/5219×100=15.3%。

②二線所在考核單元。

線損電量=4332-4323=9 kW·h；線損率=9/4332×100=20.7%。

③假設(shè)在拉手開關(guān)處未裝表，則將一線、二線合并處理。

線損電量=9551-9534=17 kW·h；線損率=17/9551×100=17.8%。

4 結(jié)語

該文研究的10 kV手拉手線路和含10 kV開閉所線路線損計(jì)算兩個模型，從管理線損和統(tǒng)計(jì)線損兩個方面進(jìn)行考慮，是對線損精益化管理的一次探索創(chuàng)新。從計(jì)算原理可知，裝表的計(jì)算方法比不裝設(shè)時更復(fù)雜，需要的數(shù)據(jù)量也更多，但計(jì)算結(jié)果更精細(xì)準(zhǔn)確。從計(jì)算結(jié)果可知，裝表時可分別算得各段線路的線損率，對比同期線損與統(tǒng)計(jì)線損能及時發(fā)現(xiàn)營配貫通、跑冒滴漏等管理線損問題；同期線損與理論線損對比側(cè)重元件線損對比，挖掘技術(shù)線損，提供降損決策依據(jù)。該模型具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義，可在有條件地區(qū)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，更好地指導(dǎo)實(shí)際的降損工作。

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