基于配電網(wǎng)低載線路合并運(yùn)行的降損分析研究

陸敏安，徐 萍，徐 琳，李 軼，王春光，周曉可

（國網(wǎng)上海青浦供電公司運(yùn)維檢修部，上海 201799）

引言

線損率是衡量供電企業(yè)電能供給水平及電能損耗水平的重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。低電壓配網(wǎng)線損已經(jīng)占據(jù)整個(gè)電網(wǎng)線損的40%左右[1]，因此降低配電線路線損率已經(jīng)成為刻不容緩的目標(biāo)。目前國內(nèi)已有不少對于配電網(wǎng)線路損耗的分析研究，這些研究大多集中于線路損耗計(jì)算方法[1-4]，對于低壓臺區(qū)技術(shù)降損的研究還較少。

本研究針對配電網(wǎng)中供電負(fù)載率低且供電范圍臨近的線路，提出了在滿足配網(wǎng)運(yùn)行可靠性的前提下通過將輕載線路低壓側(cè)合并運(yùn)行，減少輕載臺區(qū)運(yùn)行數(shù)量的方法，從而減少臺區(qū)損耗以達(dá)到降低線損率的目的。

1 線路損耗分析

1.1 影響線損的因素

配電網(wǎng)中，產(chǎn)生線路損耗的原因主要分為兩種：一是在電力銷售過程中產(chǎn)生的電量損失，稱為管理線損；二是電能在傳輸過程中，由于輸電線路、變壓器等設(shè)備發(fā)熱產(chǎn)生的電能損耗，稱為技術(shù)線損。

1.2 降損的方法

配電網(wǎng)直接面向用戶，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。針對影響線損的因素，可以從管理層面和技術(shù)層面采取降損措施。管理層面的降損措施主要包括采取有效的激勵(lì)手段、開展線損治理專項(xiàng)整治工作等。技術(shù)層面上采取的降損措施主要有無功補(bǔ)償、提高電網(wǎng)電能質(zhì)量、改變電網(wǎng)運(yùn)行方式、對電網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造等。

1.3 線損計(jì)算方法

配電網(wǎng)中低壓臺區(qū)的電能損耗主要是線路損耗，根據(jù)文獻(xiàn)[5]得到線路損耗的理論計(jì)算方法如下：

式中，ΔEL為月總功率損耗；EL為月總功率；ΔPL(t)為臺區(qū)瞬時(shí)功率損耗；I(t)為臺區(qū)電流瞬時(shí)值；R為臺區(qū)等值電阻；Irms為均方根電流；ρ為線路電阻率；l為線路供電半徑或線路總長度；A為線路截面積；T為月總小時(shí)數(shù)；K為三相不平衡系數(shù)；PL(t)為臺區(qū)瞬時(shí)功率；U(t)為臺區(qū)電壓瞬時(shí)值；λ(t)為臺區(qū)瞬時(shí)功率因數(shù)；UN為運(yùn)行電壓；λN為功率因數(shù)；Iav為日平均電流。

2 供電可靠性

供電可靠性指供電系統(tǒng)對用戶的持續(xù)供電能力[6]。衡量電力系統(tǒng)供電可靠性的主要指標(biāo)如表1所示[7,8]。

表1 供電可靠性指標(biāo)

本研究提出的線路合并運(yùn)行方案中，合并運(yùn)行前的多條線路的低壓負(fù)荷轉(zhuǎn)移至其中一條線路，其余線路停電處于冷備用狀態(tài)，線路運(yùn)行方式改變，需要重新計(jì)算供電可靠性。

3 線路合并可行性分析

假設(shè)兩條線路供電范圍臨近，且負(fù)載率都比較低，可通過低壓側(cè)線路倒閘操作或電網(wǎng)改造等方式將兩條線路上的低壓用戶合并到一條線路，通過停運(yùn)另一條線路上的10 kV臺區(qū)達(dá)到降低損耗的目的。

3.1 線路合并模型

每條線路都有其固定的臺區(qū)數(shù)量，線路損耗與臺區(qū)運(yùn)行數(shù)量正相關(guān)，以n代表線路數(shù)量，m代表第i條線路上的臺區(qū)數(shù)量，j代表第i條線路上的第j個(gè)臺區(qū)，fij(x)代表第i條線路上的第j個(gè)臺區(qū)的線路損耗，LOSS代表總的線路損耗，則目標(biāo)函數(shù)為：

約束條件包括電壓、電流、變壓器功率約束三個(gè)部分：

（1）線路電壓約束：

式中：Ui為第i條線路的電壓，Uimax為線路i正常運(yùn)行時(shí)的電壓上限值，Uimin為線路i正常運(yùn)行時(shí)電壓下限值。

（2）線路電流約束：

式中：Ii為第i條線路的電流，Iimax為線路i正常運(yùn)行時(shí)的最大載流量。

（3）臺區(qū)變壓器功率約束：

式中：Pij為第i條線路上的第j臺變壓器的有功負(fù)荷，PijN為第i條線路上的第j臺變壓器的額定功率。

本研究對象皆為負(fù)載率較低的輕載線路，線路合并后不會造成線路電流、配電變壓器過載以及線路電壓越限的現(xiàn)象，因此在分析案例時(shí)可以不考慮電壓、電流、功率不滿足電網(wǎng)運(yùn)行要求的情況。但在實(shí)施線路合并時(shí)應(yīng)滿足配電網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則中有關(guān)供電半徑、開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)出線回路數(shù)等的有關(guān)規(guī)定。

3.2 案例分析

國網(wǎng)某地市級供電公司供電轄區(qū)內(nèi)線路A（紫色）、線路B（綠色）兩條線路供電范圍鄰近，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相似，且都存在負(fù)荷水平低，設(shè)備利用率不高的現(xiàn)象。兩條線路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 線路A、線路B網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

通過倒閘操作可將線路A、B合并為一條線路運(yùn)行，合并后所有運(yùn)行臺區(qū)由線路A供電。當(dāng)線路A上級電源失電或線路故障時(shí)所有用戶將失電，停電范圍擴(kuò)大，需重新進(jìn)行線路可靠性分析。經(jīng)分析研究，線路合并前后供電可靠性指標(biāo)如表2所示。由表2可以看出，線路合并后依然可以滿足電力行業(yè)供電可靠性要求。

表2 線路合并前后可靠性指標(biāo)

兩條線路合并運(yùn)行后，可以停運(yùn)9個(gè)臺區(qū)，從而減少9個(gè)臺區(qū)的線路損耗達(dá)到降低線損率的目標(biāo)。線路A、線路B合并前的線損率分別如表3、4所示，兩條線路合并后的線損率如表5所示。

表3 線路A 5、6月份線損率

表4 線路B 5、6月份線損率

表5 線路合并后的線損率

從表中可以看出，線路合并運(yùn)行對于減少臺區(qū)運(yùn)行、降低線路損耗具有較為明顯的效果，值得進(jìn)一步的深入研究和推廣。此外，對于供電范圍鄰近，但兩條線路低壓側(cè)無聯(lián)絡(luò)開關(guān)不能進(jìn)行倒閘操作的情況，在進(jìn)行線路合并運(yùn)行前需進(jìn)行電網(wǎng)的升級改造，由此產(chǎn)生的人工、設(shè)備費(fèi)用需納入成本計(jì)算，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析研究。

4 線路合并前景分析

新建小區(qū)和商業(yè)樓從送電開始到用電需求高峰會存在長期輕載甚至空載的現(xiàn)象，造成線路損耗嚴(yán)重偏高。另外旅游度假區(qū)在旅游旺季用電量激增，旅游淡季負(fù)荷水平較低。供電單位可考慮用電低迷時(shí)期線路合并運(yùn)行的方式以減少線路損耗降低電網(wǎng)運(yùn)營成本。

5 結(jié)束語

分析了配電網(wǎng)中線路損耗產(chǎn)生的原因和降損方法，針對配電網(wǎng)中負(fù)載率較低的線路，提出了在滿足配電網(wǎng)供電可靠性的基礎(chǔ)上，將供電區(qū)域鄰近的線路合并運(yùn)行以減少線路損耗的運(yùn)行方式。研究結(jié)果表明該運(yùn)行方式對于降低線路損耗具有顯著效果。此外，線路合并運(yùn)行方案具有較強(qiáng)的工程可行性，便于實(shí)施，投資回收期短，對于供電公司實(shí)現(xiàn)技術(shù)降損具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。