以準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息為核心的智能配電網(wǎng)絡(luò)線損分析

石慶紅

【摘 要】就目前而言，我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)不斷加快，并且朝著信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，強(qiáng)化配網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)，做好配網(wǎng)線損分析，是保證供電質(zhì)量以及電力企業(yè)效益的關(guān)鍵。本文提出了一種以準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息為核心的線損分析計(jì)算方法，希望能夠?yàn)橹悄芘潆娋W(wǎng)的運(yùn)行管理提供一些幫助。

【關(guān)鍵詞】準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息 智能配電網(wǎng)絡(luò) 線損

基于智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)的角度，配電線路以及變壓器端都設(shè)置有相應(yīng)的量測(cè)裝置，定期將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦╇娋窒到y(tǒng)，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，信息的同步性難以保證，因此，得到的數(shù)據(jù)可能存在一定的滯后性，只能稱為準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。如何利用這些分散在不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線損分析計(jì)算，是技術(shù)人員需要面對(duì)的關(guān)鍵性問(wèn)題。

1 智能配網(wǎng)線損問(wèn)題

線損是指電能在傳輸過(guò)程中，受線路、設(shè)備中電阻的影響以及管理因素等所出現(xiàn)的損耗，其會(huì)降低配網(wǎng)的傳輸效率，增大電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)在一定程度上影響供電的穩(wěn)定性和可靠性。線損率能夠?qū)﹄娋W(wǎng)企業(yè)的規(guī)劃設(shè)置、技術(shù)水平、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等進(jìn)行綜合反映，同時(shí)也是衡量電能損耗大小的重要技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。而想要做好線損的管理工作，必須有大量的數(shù)據(jù)支持，對(duì)于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性或者準(zhǔn)實(shí)時(shí)性要求較高。利用準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息，構(gòu)建線損計(jì)算分析模型，可以為降低線損提供良好的基礎(chǔ)和前提條件，也是當(dāng)前電力技術(shù)人員需要深入研究的問(wèn)題。

2 智能配網(wǎng)線損計(jì)算方法與模型

在我國(guó)，配網(wǎng)線損計(jì)算方法主要有等值電阻法、均方根電流法等，采用的模型相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求較低，適合進(jìn)行手工計(jì)算。不過(guò)，這些基于電流的計(jì)算方法計(jì)算得到的結(jié)果缺乏精度，無(wú)法滿足智能電網(wǎng)線損管理的需求。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更加先進(jìn)可靠的線損計(jì)算方法得到了應(yīng)用，主要是以準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息為核心，結(jié)合線路始端的注入功率以及變壓器量測(cè)終端的準(zhǔn)實(shí)時(shí)功率，模擬配網(wǎng)的實(shí)際潮流狀態(tài)，然后進(jìn)行線損的計(jì)算。相比較傳統(tǒng)方法，這種方法將潮流作為狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果，可以在得到所有支路線損狀況的同時(shí)，明確節(jié)點(diǎn)電壓，為電壓質(zhì)量的評(píng)估提供參考依據(jù)，也能夠?qū)⒔Y(jié)果作為優(yōu)化計(jì)算的數(shù)據(jù)，為降低線損提供必要的支撐。

2.1 潮流狀態(tài)估計(jì)

狀態(tài)估計(jì)主要是利用冗余數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出最接近系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)值，如果其與實(shí)際運(yùn)行狀況高度一致，則計(jì)算得到的結(jié)果也就具備較高的精度和準(zhǔn)度。在智能電網(wǎng)中，無(wú)論是監(jiān)測(cè)還是調(diào)度，都離不開(kāi)狀態(tài)估計(jì)的支持。不過(guò)，考慮到配網(wǎng)本身輻射狀的結(jié)構(gòu)分支線路眾多，想要在所有的線路中都設(shè)置量測(cè)裝置，必然需要大量的成本投入，因此，就實(shí)際而言，量測(cè)數(shù)據(jù)本身較低的冗余度決定了其無(wú)法直接采用現(xiàn)有的狀態(tài)估計(jì)方法，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。假設(shè)電力系統(tǒng)的測(cè)量值為Z，則有

Z=h（x）+e

其中，x代表狀態(tài)量，h（x）表示與狀態(tài)變量相關(guān)的函數(shù)，e表示服從正態(tài)分布的兩側(cè)誤差。將實(shí)際量測(cè)值帶入h（x），則結(jié)合上述公式可知，電能在傳輸過(guò)程中，會(huì)受到各種因素的影響，量測(cè)值實(shí)際上是由各種誤差相互疊加之后的數(shù)值?？紤]到量測(cè)量遠(yuǎn)超過(guò)狀態(tài)量，可以進(jìn)行重復(fù)量測(cè)，提升狀態(tài)估計(jì)的精準(zhǔn)度。

2.2 理論線損模型

以潮流法為基礎(chǔ)，可以得到比較精確的線損計(jì)算結(jié)果，結(jié)果信息也更加豐富。在智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，考慮到成本問(wèn)題，不可能在所有的線路節(jié)點(diǎn)都設(shè)置量測(cè)裝置，而且數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中也會(huì)受到各種因素的干擾，出現(xiàn)丟失問(wèn)題，量測(cè)量的冗余度相比較實(shí)際情況偏低，加上準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)本身受到的噪聲污染使得其無(wú)法直接應(yīng)用，技術(shù)人員必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理。因此，為了保證智能電網(wǎng)線損計(jì)算的有效性和準(zhǔn)確性，這里基于狀態(tài)估計(jì)，構(gòu)建相應(yīng)的理論線損模型。

在公式中，U表示線路節(jié)點(diǎn)的電壓，P表示負(fù)荷有功功率，Q表示負(fù)荷無(wú)功功率。而在實(shí)際應(yīng)用中，準(zhǔn)確的量測(cè)方差很難獲得，不僅要求量測(cè)裝置的參數(shù)合理，還要求運(yùn)行管理人員本身具備豐富的經(jīng)驗(yàn)。如果不考慮其他電源的影響，在利用潮流法進(jìn)行線損計(jì)算時(shí)，只需要了解符合節(jié)點(diǎn)的電壓和功率即可，可以直接將負(fù)荷功率最為量測(cè)量進(jìn)行計(jì)算，有：

公式中，PD0表示負(fù)荷有功功率的量測(cè)量，QD0表示負(fù)荷無(wú)功功率的量測(cè)量。若選擇量測(cè)行數(shù)作為負(fù)荷功率，則一般情況下，在狀態(tài)估計(jì)中，會(huì)將相角和電壓幅值作為狀態(tài)量來(lái)進(jìn)行估計(jì)，而在估計(jì)結(jié)束會(huì)，也可以利用這些數(shù)值進(jìn)行其他量的計(jì)算。這里為了對(duì)負(fù)荷以及分支線路的功率損耗進(jìn)行分析，選擇作為狀態(tài)量，矩陣中的α代表節(jié)點(diǎn)的電壓相角。同時(shí)，針對(duì)不不等式設(shè)置了相應(yīng)的約束條件，能夠在很大程度上減少數(shù)據(jù)錯(cuò)誤對(duì)于最終計(jì)算結(jié)算的影響，以減小狀態(tài)量和量測(cè)量之間的差值作為目標(biāo)函數(shù)的做法，可以針對(duì)已經(jīng)存在的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。相比較傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)而言，這種方法結(jié)合潮流的內(nèi)在聯(lián)系，以目標(biāo)函數(shù)以及不等式約束，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于配網(wǎng)狀態(tài)的有效評(píng)估，具有準(zhǔn)確性和便捷性的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 模型求解

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得原本困擾技術(shù)人員的計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存占用問(wèn)題不復(fù)存在，因此為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和收斂性，應(yīng)該選擇魯棒性較好的算法，如內(nèi)點(diǎn)法，結(jié)合雅可比矩陣和海森矩陣，可以將其應(yīng)用范圍從輸電網(wǎng)拓展到智能配電網(wǎng)，在保證穩(wěn)定性的同時(shí)，也能夠提高計(jì)算速度。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在科技發(fā)展的帶動(dòng)下，智能電網(wǎng)逐漸得到普及，做好電網(wǎng)線損管理，是發(fā)揮智能電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在，電力企業(yè)必須高度重視起來(lái)，結(jié)合智能電網(wǎng)的特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)木€損分析計(jì)算方法，提升理論線損計(jì)算的準(zhǔn)確性，為線損率的降低提供良好的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)：

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