區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率預(yù)控指標(biāo)研究

曾 江，王興華

（華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510640）

區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率預(yù)控指標(biāo)研究

曾 江，王興華

（華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510640）

針對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)下達(dá)分壓線損率指標(biāo)存在不符合實(shí)際情況的問題，本文對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率預(yù)控指標(biāo)進(jìn)行了研究。通過對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)線路損耗和變壓器損耗分別建立損耗計(jì)算模型的途徑，得到了配電網(wǎng)分壓線損率的計(jì)算方法，并給出了制定分壓線損率預(yù)控指標(biāo)的技術(shù)路線。最后，本文給出了應(yīng)用該方法對(duì)某區(qū)域配電網(wǎng)進(jìn)行分壓線損率指標(biāo)計(jì)算的結(jié)果，將其作為該區(qū)域配電網(wǎng)線損預(yù)控指標(biāo)下達(dá)。從而改善了現(xiàn)行區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率指標(biāo)下達(dá)方法的盲目性，為繼續(xù)挖掘配電網(wǎng)的節(jié)能降損潛能提供了保障。

配電網(wǎng)；分壓線損率；計(jì)算模型；指標(biāo)制定

線損率是電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)一個(gè)綜合性的核心技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，加強(qiáng)線損管理是電網(wǎng)企業(yè)一項(xiàng)長期的戰(zhàn)略任務(wù)和系統(tǒng)工程。而給區(qū)域電網(wǎng)下達(dá)科學(xué)合理、公平公正的線損率指標(biāo)是電網(wǎng)企業(yè)線損管理的首要任務(wù)。目前，區(qū)域配電網(wǎng)線損率指標(biāo)的下達(dá)是電網(wǎng)企業(yè)根據(jù)前一年線損率情況制定后一年的線損率指標(biāo)。該方法所制定的線損率指標(biāo)不能完全挖掘區(qū)域配電網(wǎng)的全部降損潛力。因此，為了找到合理的線損率指標(biāo)下達(dá)方法，同時(shí)為了對(duì)線損率進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，更好地開展節(jié)能降損工作，有必要進(jìn)行區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率預(yù)控指標(biāo)的研究。

文中針對(duì)不同區(qū)域配電網(wǎng)的實(shí)際情況，對(duì)配網(wǎng)不同電壓等級(jí)的線損率指標(biāo)根據(jù)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)連接、設(shè)備參數(shù)、發(fā)電負(fù)荷以及電源規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測等數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計(jì)算。

文中得到的區(qū)域配電網(wǎng)不同電壓等級(jí)的綜合線損率更加貼近線損率的真實(shí)值，可將其作為指標(biāo)下達(dá)。從而，使得線損管理水平得到有效提高，使電網(wǎng)企業(yè)形成資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生產(chǎn)方式具有重要的基礎(chǔ)意義。

1 配網(wǎng)分壓線損計(jì)算

為了分壓線損率預(yù)控指標(biāo)準(zhǔn)確地下達(dá)，為了清晰地觀察到配網(wǎng)理論線損構(gòu)成，本文對(duì)配網(wǎng)線路和變壓器分別進(jìn)行了線損率預(yù)控指標(biāo)計(jì)算模型的建立。目前，配網(wǎng)中計(jì)量自動(dòng)化的較為普及，對(duì)于不同電壓等級(jí)配網(wǎng)可進(jìn)行逐臺(tái)變壓器、逐條線路進(jìn)行損耗電量的計(jì)算。

2 配網(wǎng)線路損耗計(jì)算模型

線路損耗主要是在線路傳輸電流過程中，因焦耳熱而產(chǎn)生的損耗。

假設(shè)配網(wǎng)某電壓等級(jí)下線路的條數(shù)為N，則該電壓等級(jí)下所有線路的損耗電量可表示為：

其中，ΔAl為該電壓等級(jí)所有線路損耗電量總和，ΔAli為第i條線路的損耗電量。

第i條線路的損耗電量計(jì)算公式如下：

其中，ii（t）為該線路t時(shí)刻電流，Ri為該線路的等效電阻，Pi（t）為該線路t時(shí)刻流經(jīng)的功率，cosφi為該線路t時(shí)刻的功率因數(shù)，U （t）i為該線路t時(shí)刻線的電壓，T為線路損耗計(jì)算時(shí)間。

為簡化計(jì)算，在計(jì)算時(shí)間T內(nèi)進(jìn)行如下假設(shè)：

1）線路電壓無波動(dòng)，均取為額定電壓Ui；

2）線路功率因數(shù)無波動(dòng)，取平均功率因數(shù)cosφavi；

3）線路電阻無波動(dòng)，取為線路電阻的標(biāo)稱值R0i。

引入反應(yīng)各條線路負(fù)荷波動(dòng)的參數(shù)，形狀系數(shù)K2i：

則單條線路損耗電量為：

其中，Ai為該線路T時(shí)間內(nèi)有功電量。

2.1 配網(wǎng)變壓器損耗計(jì)算模型

配網(wǎng)變壓器分為公用變壓器和專用變壓器，對(duì)于專用變壓器的損耗一般是由企業(yè)承擔(dān)，因此在制定線損率指標(biāo)時(shí)，僅考慮公用變壓器損耗。公用變壓器損耗分為固定損耗和可變損耗，對(duì)于固定損耗和可變損耗需要分別建立計(jì)算模型。

2.1.1 固定損耗計(jì)算模型

變壓器的固定損耗與變壓器運(yùn)行時(shí)電壓和頻率有關(guān)。由于變壓器在運(yùn)行中，電壓和頻率的波動(dòng)很小，對(duì)于可調(diào)壓變壓器分接頭對(duì)變壓器固定損耗的影響在某電壓等級(jí)下眾多變壓器中會(huì)存在相互抵消的效果，故此可忽略其影響。

因此，配網(wǎng)某電壓等級(jí)下變壓器的固定損耗電量可用下式計(jì)算：

其中，P0j為該電壓等級(jí)下第j臺(tái)變壓器額定空載損耗，n為該電壓等級(jí)下變壓器臺(tái)數(shù)，T為損耗電量計(jì)算時(shí)間。

2.1.2 可變損耗計(jì)算模型

變壓器的可變損耗與變壓器運(yùn)行時(shí)的電流有關(guān)。單臺(tái)變壓器的可變損耗可通過其與變壓器運(yùn)行電流和額定負(fù)載損耗的關(guān)系計(jì)算。

因此，配網(wǎng)某電壓等級(jí)下變壓器的總可變損耗電量為：

其中，ΔATJ（變）為該電壓等級(jí)下第j臺(tái)變壓器可變損耗電量。其計(jì)算方法為：

其中，Pkj（t）為該變壓器t時(shí)刻的損耗功率，ij（t）為該變壓器t時(shí)刻電流，INj為該變壓器的額定電流，Pkj為該變壓器的額定負(fù)載損耗功率，Pj（t）為該變壓器t時(shí)刻功率，cosφj（t）為該變壓器t時(shí)刻功率因數(shù)，Uj（t）為該變壓器t時(shí)刻電壓，T為變壓器損耗計(jì)算時(shí)間。

為簡化計(jì)算，在計(jì)算時(shí)間內(nèi)進(jìn)行如下假設(shè)：

1）變壓器電壓無波動(dòng)，取為額定電壓Uj；

2）變壓器功率因數(shù)無波動(dòng)，取平均功率因數(shù)cosφavi；

另外，與線路損耗計(jì)算類似，同樣引入反映變壓器負(fù)荷波動(dòng)的形狀系數(shù)：

則單臺(tái)變壓器可變損耗電量為：

其中，Aj為該變壓器T時(shí)間內(nèi)有功電量。

2.2 配網(wǎng)分壓線損率計(jì)算方法

假設(shè)區(qū)域配網(wǎng)某電壓等級(jí)的總供電量為A，則該電壓等級(jí)的計(jì)算技術(shù)線損率為：

其中，ΔAl為該電壓等級(jí)線路損耗電量，ΔAT（固）為該電壓等級(jí)的變壓器固定損耗電量，ΔAT（變）為該電壓等級(jí)的變壓器可變損耗電量。

3 線損預(yù)控指標(biāo)制定

通過上一節(jié)中配網(wǎng)線損計(jì)算方法，對(duì)線損率指標(biāo)下達(dá)前一年的區(qū)域配網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到當(dāng)年配網(wǎng)線損率，再根據(jù)區(qū)域配電網(wǎng)的電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)備參數(shù)以及負(fù)荷預(yù)測等數(shù)據(jù)，對(duì)線損率指標(biāo)下達(dá)年的線損率進(jìn)行修正，再配合區(qū)域配電網(wǎng)的管理線損情況[17]，可得區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率預(yù)控指標(biāo)，具體的技術(shù)路線如下：

1）從區(qū)域配電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)獲得線損率指標(biāo)下達(dá)前一年的設(shè)備參數(shù)、有功電量、無功電量、負(fù)荷等數(shù)據(jù)，收取指標(biāo)下達(dá)年的配網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、電網(wǎng)規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測等數(shù)據(jù)；

2）對(duì)指標(biāo)下達(dá)前一年的配網(wǎng)線損進(jìn)行計(jì)算，得到當(dāng)年各月線損率數(shù)據(jù)；

3）根據(jù)指標(biāo)下達(dá)年的配網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、電網(wǎng)規(guī)劃以及負(fù)荷預(yù)測，將指標(biāo)下達(dá)前一年的配網(wǎng)各月線損率進(jìn)行修正，等到指標(biāo)下達(dá)年各月的配網(wǎng)技術(shù)線損率；

4）結(jié)合區(qū)域配電網(wǎng)管理線損情況，預(yù)測指標(biāo)下達(dá)年配網(wǎng)管理線損水平提高情況，將管理線損加入到技術(shù)線損中，即可得到區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率下達(dá)指標(biāo)，進(jìn)而對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)進(jìn)行分壓線損率指標(biāo)的下達(dá)。

4 案例分析

以某區(qū)域110 kV電壓等級(jí)配電網(wǎng)為例。

4.1 線路損耗計(jì)算結(jié)果

從區(qū)域配電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)可獲得110 kV電壓等級(jí)配網(wǎng)全部線路型號(hào)、長度以及指標(biāo)下達(dá)前一年各月有功電量、無功電量、最大負(fù)荷、最小負(fù)荷[18]，進(jìn)而可以計(jì)算出每條線路的電阻、月平均功率因數(shù)、月平均負(fù)荷以及線路的月份形狀系數(shù)。

根據(jù)式（4）進(jìn)行單月單條線路損耗電量計(jì)算，再根據(jù)式（1）計(jì)算得單月該電壓等級(jí)下的線路損耗電量，進(jìn)而得到單月該電壓等級(jí)下的線路線損率，如表1所示。

表1 各月線路線損率計(jì)算值

由表1可計(jì)算得到該區(qū)域配電網(wǎng)指標(biāo)下達(dá)前一年的110 kV電壓等級(jí)的線路損耗電量為17 105萬kWh，線路線損率為0.379%。

4.2 變壓器損耗計(jì)算結(jié)果

從區(qū)域配電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)可獲得110 kV電壓等級(jí)配網(wǎng)全部變電站的所有變壓器的型號(hào)、容量以及月有功電量、月無功電量、最大負(fù)荷、最小負(fù)荷，通過變壓器型號(hào)可以查到變壓器的額定空載損耗和額定負(fù)載損耗，進(jìn)一步可以計(jì)算出每臺(tái)變壓器的月平均功率因數(shù)、月平均負(fù)荷以及各變壓器的月形狀系數(shù)。

根據(jù)式（5）進(jìn)行單月該電壓等級(jí)下所有變壓器固定損耗電量計(jì)算，根據(jù)式（9）進(jìn)行單月單臺(tái)變壓器可變損耗電量計(jì)算，再根據(jù)式（6）計(jì)算得單月該電壓等級(jí)下的所有變壓器可變損耗電量，將所有變壓器固定損耗與可變損耗相加，得到單月該電壓等級(jí)下的變壓器損耗電量，進(jìn)而得到單月該電壓等級(jí)下的變壓器線損率，如表2所示。

表2 各月變壓器線損率計(jì)算值

由表2可計(jì)算得到該區(qū)域配電網(wǎng)指標(biāo)下達(dá)前一年的110 kV電壓等級(jí)的配網(wǎng)變壓器損耗電量為22 619萬kWh，變壓器線損率為0.493%。

4.3 分壓線損率計(jì)算結(jié)果

根據(jù)該區(qū)域110 kV電壓等級(jí)的配電網(wǎng)的指標(biāo)下達(dá)前一年各月分壓統(tǒng)計(jì)供電量以及前文計(jì)算的各月分壓線路和變壓器損耗情況，可以計(jì)算得到該區(qū)域配電網(wǎng)指標(biāo)下達(dá)前一年各月分壓線損率，如表3所示。

表3 各月分壓線損率計(jì)算值

由表3可計(jì)算得到該區(qū)域配電網(wǎng)指標(biāo)下達(dá)前一年的110 kV電壓等級(jí)的配網(wǎng)總損耗電量為39 724萬kWh，分壓線損率為0.853%。

4.4 指標(biāo)下達(dá)年分壓線損率預(yù)控指標(biāo)的制定

假設(shè)區(qū)域配電網(wǎng)指標(biāo)下達(dá)年的配網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等配網(wǎng)基本參數(shù)與指標(biāo)下達(dá)前一年一致。結(jié)合該區(qū)域電力發(fā)展等情況，預(yù)測該區(qū)域指標(biāo)下達(dá)年的供電量較指標(biāo)下達(dá)前一年的供電量有5%的提升，負(fù)荷等情況基本維持不變，因此，對(duì)指標(biāo)下達(dá)前一年分壓線損率進(jìn)行修正可得到指標(biāo)下達(dá)年的分壓線損率，如表4所示。

表4 指標(biāo)下達(dá)年各月分壓線損率修正結(jié)果

由表4可計(jì)算得到該區(qū)域配電網(wǎng)指標(biāo)下達(dá)年的110 kV電壓等級(jí)的配網(wǎng)總損耗電量為 39 793萬kWh，分壓技術(shù)線損率為0.814%。

根據(jù)該區(qū)域配電網(wǎng)管理線損水平，預(yù)測指標(biāo)下達(dá)年管理線損在配電網(wǎng)綜合線損中所占比例由指標(biāo)下達(dá)前一年的30%提高到25%。

由此可得到該區(qū)域配電網(wǎng)分壓綜合線損率為1.085%，即將該值作為該區(qū)域配電網(wǎng)110 kV電壓等級(jí)線損率指標(biāo)進(jìn)行下達(dá)。

5 結(jié)束語

文中分別建立了區(qū)域配電網(wǎng)線路和變壓器損耗計(jì)算模型[19]，給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過程，為區(qū)域配電網(wǎng)線損預(yù)控指標(biāo)的制定提供了技術(shù)路線，給出了某區(qū)域電網(wǎng)的分壓線損率的指標(biāo)計(jì)算實(shí)例。本文為區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率指標(biāo)下達(dá)提供了計(jì)算方法和理論基礎(chǔ)，改善了現(xiàn)行的區(qū)域配電網(wǎng)分壓線損率指標(biāo)下達(dá)的盲目性，為繼續(xù)挖掘配電網(wǎng)的節(jié)能降損潛能提供了保障。另外，本文提出的技術(shù)線損計(jì)算方法用于過往年份技術(shù)線損的計(jì)算，可用來評(píng)估過往年份的管理線損水平。

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Research on diffirent voltage line loss rate index of distribution network

ZENG Jiang，WANG Xing-hua
（School of Electric Power，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）

According to the problem that regional distribution network issues a different voltage line loss rate index is not consistent with the actual situation，this paper studies the regional distribution network different voltage line loss rateindex formulation to solve this problem.This paper establishes the regional distributionlines and transformers loss calculation model respectively in order to provide the calculation method of distribution networkdifferent voltage line loss rate，and this paper puts forwardthe technical route of different voltage line loss rateindex formulation.Finally，this paper gives different voltage line loss ratecalculation results in a regional distribution network by this method，and the result could be used to as the regional distribution network different voltage line loss rateindex.Thus，the blindness of current issue method of regional distribution network different voltage line loss rateindex can be improved，and this can providesecurity for the energy saving and loss reduction of distribution network.

distribution network；different voltage line loss rate；computational model；index formulation

TN0

：A

：1674-6236（2017）08-0100-05

2016-03-25稿件編號(hào)：201603344

曾 江（1972—），男，江西萍鄉(xiāng)人，博士研究生，副教授。研究方向：電能質(zhì)量分析與控制、電力系統(tǒng)分析、智能配電網(wǎng)、節(jié)能技術(shù)等。