改進(jìn)配電網(wǎng)線損計(jì)算方法的幾點(diǎn)建議分析

徐楊

摘 要：以配電網(wǎng)線損問題為前提，針對傳統(tǒng)配電網(wǎng)線損計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)。首先介紹4種傳統(tǒng)計(jì)算方法，其次闡述傳統(tǒng)方法存在不足，最后從高斯-塞德爾法、牛頓-拉夫遜法、糾正配電線路首端負(fù)荷曲線3個方面，提出了改進(jìn)建議，以期能夠全面提高線損計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，為居民提供高質(zhì)量電力服務(wù)，最大程度地提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 線損計(jì)算 均方根電流法 高斯-塞德爾法

中圖分類號：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（b）-0050-02

電力行業(yè)是推動社會發(fā)展不可缺少的能源，電力系統(tǒng)運(yùn)行期間如果出現(xiàn)嚴(yán)重的電力損耗，一方面可能是因?yàn)榧夹g(shù)問題導(dǎo)致電量線損，另一方面則是管理不到位導(dǎo)致的線損電量。為了有針對性地解決問題，需要展開線損計(jì)算，明確線損率，并以此為依據(jù)制定可行的舉措，提高電力運(yùn)行效率，保證電力質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1 配電網(wǎng)線損常用計(jì)算方法

1.1 均方根電流法

通過均方根電流法對配電網(wǎng)線損進(jìn)行計(jì)算，要采集配電網(wǎng)的沿線節(jié)點(diǎn)所有負(fù)荷信息。但是配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)比較多，每個節(jié)點(diǎn)負(fù)荷會產(chǎn)生一定的變化，并且這種變化比較大，無法保證數(shù)據(jù)采集的完整性[1]。所以，通過均方根電流法計(jì)算配電網(wǎng)線損，需要保證計(jì)算精準(zhǔn)度，盡量減少需要采集的數(shù)據(jù)量。一般均方根電流法在使用的過程中，配電網(wǎng)需要滿足的假設(shè)基準(zhǔn)如下：第一，負(fù)荷分配、節(jié)點(diǎn)變壓器額定容量二者為正比例關(guān)系；第二，沿線電壓損失對能耗所帶來的影響可以忽略不計(jì)；第三，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率因數(shù)與首端相同；第四，所有節(jié)點(diǎn)負(fù)荷曲線形態(tài)與首端相同。

實(shí)際運(yùn)用均方根電流法進(jìn)行計(jì)算，盡管可以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，但是限制性因素比較多，計(jì)算方法本身也存在一些不足，例如需要在24h以內(nèi)完成所有元件負(fù)荷電流的計(jì)算與測量，因?yàn)闇y量數(shù)據(jù)數(shù)量比較大，若只是將電流表讀數(shù)進(jìn)行讀取，所以計(jì)算便會產(chǎn)生誤差。

1.2 等值電阻法

等值電阻法是以均方根電流法為基礎(chǔ)延伸而來，配電網(wǎng)內(nèi)部所有的元件數(shù)量、節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及分支線數(shù)量等較大，使用的支線導(dǎo)線不同，那么節(jié)點(diǎn)配電變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及功率因數(shù)等自然也存在差異。所以，應(yīng)用等值電阻法進(jìn)行線損計(jì)算，需要在滿足計(jì)算精度的基礎(chǔ)上進(jìn)行，只有如此才能夠保證結(jié)果的有效性。

1.3 最大電流法

最大電流法即為損失因數(shù)法，是以最大電流和均方根電流之間具有的等效關(guān)系為前提進(jìn)行運(yùn)用，最大電流法最終所獲得損耗計(jì)算值較大，所以利用小于1的修正系數(shù)完善結(jié)果，提高真實(shí)性。最大電流法存在不足，計(jì)算時(shí)只需要采集某時(shí)段最大電流以及平均電流，無法保證最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以該計(jì)算方法只適合在配電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)使用，電力系統(tǒng)運(yùn)行期間的降損對策以及線損計(jì)算還需要選擇其他方法。

1.4 平均電流法

平均電流法即為形狀系數(shù)法，該方法是通過平均電流、均方根電流之間具有的等效關(guān)系為其前提實(shí)施線損計(jì)算[2]。因?yàn)槠骄娏麟娔軗p耗所得到的結(jié)果較小，所以需要使用大于1修正系數(shù)糾正計(jì)算結(jié)果。

2 配電網(wǎng)線損計(jì)算方法存在問題

第一，線損計(jì)算的過程中，首端負(fù)荷曲線形狀系數(shù)要以日實(shí)際負(fù)荷曲線形狀系數(shù)為基準(zhǔn)。但是實(shí)際采集系數(shù)時(shí)，個別人員為了使計(jì)算過程更加簡便，直接按照負(fù)荷率、最小負(fù)荷率近似的負(fù)荷持續(xù)曲線形狀系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。最終所得到的數(shù)值難免會導(dǎo)致誤差。電力企業(yè)進(jìn)行線損計(jì)算時(shí)，為了使計(jì)算更加簡便，對于一些精度不高的電流記錄糾正不及時(shí)，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差；第二，配電網(wǎng)內(nèi)如果出現(xiàn)小電源，進(jìn)行線損計(jì)算的過程中，忽略了變性負(fù)荷曲線疊加可能導(dǎo)致的線損、功率平衡點(diǎn)附近支路電損耗等問題，將電源點(diǎn)均方根、平均電流進(jìn)行了簡單的疊加之后獲得結(jié)果，導(dǎo)致準(zhǔn)確性欠佳。

3 改進(jìn)配電網(wǎng)線損計(jì)算方法的幾點(diǎn)建議

3.1 高斯-塞德爾法

使用高斯-塞德爾法，其中包括迭代求解，是將已知網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為基礎(chǔ)，獲得導(dǎo)納矩陣，并提供除平均節(jié)點(diǎn)外所有節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)，隨即計(jì)算PQ節(jié)點(diǎn)的電壓，便獲得而獲得公式（2）中所有節(jié)點(diǎn)電壓的初始數(shù)值，計(jì)算之后得到PQ節(jié)點(diǎn)電壓。計(jì)算PV節(jié)點(diǎn)無功功率數(shù)值，迭代計(jì)算結(jié)束之后需要對結(jié)果實(shí)施收斂性檢驗(yàn)，確保最終結(jié)果精準(zhǔn)性。

高斯-塞德爾法在線損計(jì)算中的優(yōu)勢是計(jì)算量比較小，應(yīng)用的原理簡單，不會對初始值提出嚴(yán)格要求。但是計(jì)算過程中的收斂速度過慢，對于病態(tài)系統(tǒng)無法保證最終效果的有效性[3]。鑒于此，計(jì)算人員可以將應(yīng)用高斯-塞德爾法獲得的結(jié)果，作為牛頓-拉夫遜計(jì)算法需要的初始數(shù)值，以此來保證結(jié)果準(zhǔn)確性。

3.2 牛頓-拉夫遜法

牛頓-拉夫遜法更多被用于數(shù)學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)行非線性方程式的求解，這種計(jì)算方法的特征是將非線性方程式求解過程進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為相應(yīng)線性方程式求解。牛頓-拉夫遜法與高斯-塞德爾法進(jìn)行對比，前者的優(yōu)勢是有非常好的收斂性，且計(jì)算效率高，具體應(yīng)用到線損計(jì)算中，其流程如下：第一，建構(gòu)導(dǎo)納矩陣；第二，設(shè)置平衡節(jié)點(diǎn)以外所有節(jié)點(diǎn)的初始電壓值；第三，將初始值代入到電壓誤差與功率誤差公式當(dāng)中；第四，計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)電壓的偏移值、功率以及矩陣元素；第五，對方程最后所得結(jié)果進(jìn)行修正，獲得所有節(jié)點(diǎn)的電壓修正量；第六，展開迭代計(jì)算從而獲得電壓值，將這對電壓值代入到電壓誤差以及功率誤差公式當(dāng)中，對所有節(jié)點(diǎn)的電壓偏移量、功率進(jìn)行計(jì)算；第七，將計(jì)算公式收斂性進(jìn)行驗(yàn)證，若結(jié)果不符合收斂性規(guī)定，便要再次進(jìn)行迭代計(jì)算。

通過牛頓-拉夫遜法可以獲得非常好的收斂效果，具體計(jì)算期間使用的初始值和實(shí)際運(yùn)行數(shù)值非常近似。對于常規(guī)潮流算法，7次迭代便可以獲得準(zhǔn)確收斂，電力系統(tǒng)規(guī)模也不會對迭代次數(shù)造成影響。

基于基礎(chǔ)理論層面，牛頓-拉夫遜法具有平方收斂性的特征，這就對初始值提出嚴(yán)格要求，若所選取的初始值不合適，便會導(dǎo)致不收斂、收斂到無解的結(jié)果。所以，若電力系統(tǒng)在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，其所有節(jié)點(diǎn)均能夠在額定電壓附近，便可以通過牛頓-拉夫遜法進(jìn)行線損計(jì)算，獲得理想的計(jì)算結(jié)果。

3.3 糾正配電線路首端負(fù)荷曲線

電力系統(tǒng)中的配電線路首端，均記錄了日有功、無功電量以及24h電流負(fù)荷曲線等數(shù)值。為了將這些數(shù)值的價(jià)值體現(xiàn)出來，最大程度地提高計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，并且與地區(qū)線損情況相貼合，對于線損計(jì)算方法的改進(jìn)，需要以電流電壓、電量的聯(lián)系為依據(jù)，按照電量記錄來修正代表日負(fù)荷曲線，不使用典型負(fù)荷曲線替代真實(shí)的負(fù)荷曲線，結(jié)合實(shí)際測量所得負(fù)荷電流曲線，對最終的形狀系數(shù)進(jìn)行明確。因?yàn)樾螤钕禂?shù)代表均方根電流、平均電流之間所具有的比例關(guān)系，即便實(shí)測電流值存在明顯誤差，也不會對形狀系數(shù)帶來影響。代表日負(fù)荷曲線不能作為所在月負(fù)荷變化的直接因素，但是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了自動化計(jì)算，便可以按照所在月負(fù)荷所產(chǎn)生的變化，選擇若干個代表日，對電力損耗進(jìn)行計(jì)算，通過加權(quán)平均值的方式了解線損。

4 結(jié)語

綜上所述，針對配電網(wǎng)線損的計(jì)算，為了解決傳統(tǒng)計(jì)算方法中存在的弊端，必須要對傳統(tǒng)方法進(jìn)行改進(jìn)，通過牛頓-拉夫遜法、高斯-塞德爾法等改進(jìn)之后的算法，保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，了解配電網(wǎng)線損情況，制定合理的解決對策，推動我國電力行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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