CN101604843B

CN101604843B - 通过调节配电网运行电压降低线损的方法

Info

Publication number: CN101604843B
Application number: CN2009100686689A
Authority: CN
Inventors: 高世伟; 陈涛; 高亮; 谭向红; 米娜
Original assignee: Tianjin Electric Power Corp
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Tianjin Electric Power Corp
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2029-04-29
Also published as: CN101604843A

Abstract

本发明涉及一种通过调节配电网运行电压降低线损的方法，包括以下步骤：采集配电网中固定损耗所占总损耗的百分比、可变损耗所占总损耗的百分比以及配电变压器的额定电压；计算配电网运行电压；当配电网运行电压小于满足电能质量的电压最小值时，提高配电网运行电压至满足电能质量的电压最小值，当配电网运行电压大于满足电能质量的电压最大值时，降低配电网运行电压至满足电能质量的电压最大值。本发明在配电网运行过程中可以实时调节配电网运行电压，使配电网运行电压始终运行在最佳配电网电压下，降低了配电网的线损，实现配电网的经济运行，提高供电企业的经济效益。

Description

通过调节配电网运行电压降低线损的方法

技术领域

本发明属于电力配电网领域，尤其是一种通过调节配电网运行电压降低线损的方法。

背景技术

配电网是电力网中起分配电能并直接为用户供电的网络。由于配电网中阻抗的存在，电能在转换、输送和分配的过程中不可避免地产生线损。配电网中的线损率是指电力系统中损耗的电能与电力系统供应电能的百分比，它是电网经营企业衡量电能损耗的一项重要经济技术指标，降低线损对实现配电网的经济运行、提高供电企业的经济效益具有重要的意义。配电网的线损包括可变损耗和固定损耗，其中，可变损耗包括配电线路损耗和配电变压器的铜损耗，可变损耗与配电网运行电压的平方成反比，固定损耗为配电变压器的铁损耗，固定损耗与配电网运行电压的平方成正比。由于可变损耗与配电网运行电压的平方成反比，通常采用提高配电网运行电压的方法来降低配电网线损，这种方法在大负荷的情况下，由于铜损耗所占的比重大于铁损耗，此时提高配电网运行电压可以降低线损，但是，当配电网为轻载时，由于铁损耗所占的比例大于铜损耗，此时若提高配电网运行电压反而会提高线损。因此，现有技术还不能有效地解决配电网线损的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过调节配电网运行电压降低线损的方法，该方法根据固定损耗、可变损耗与配电网运行电压之间关系来调节配电网运行电压。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种通过调节配电网运行电压降低线损的方法，包括以下步骤：

(1)采集配电网中固定损耗所占总损耗的百分比、可变损耗所占总损耗的百分比以及配电变压器的额定电压；

(2)使用下面的数学模型计算配电网运行电压：

U = U_{N} \sqrt[4]{\frac{1 - C}{C}}

其中：U为配电网运行电压，C为固定损耗所占总损耗的百分比，U_N为配电变压器的额定电压；

(3)按下述情况将配电网运行电压调节至最佳配电网运行电压：

当配电网运行电压小于满足电能质量的电压最小值时，最佳配电网运行电压等于满足电能质量的电压最小值，提高配电网运行电压至满足电能质量的电压最小值；或者，

当配电网运行电压大于满足电能质量的电压最大值时，最佳配电网运行电压等于满足电能质量的电压最大值，降低配电网运行电压至满足电能质量的电压最大值；或者，

当配电网运行电压介于满足电能质量的电压最小值和满足电能质量的电压最大值之间时，最佳配电网运行电压等于配电网运行电压。

而且，所述的固定损耗为配电变压器的铁损耗，所述的可变损耗为配电变压器的铜损耗和配电线路损耗之和。

而且，所述的调节配电网运行电压是通过调节主变压器的分接头档位实现的，其调节的幅度为配电网运行电压与最佳配电网运行电压之差。

本发明的优点和积极效果是：

1.本发明根据固定损耗、可变损耗与配电网运行电压之间关系，在配电网运行过程中实时调节配电网运行电压，使配电网运行电压始终运行在最佳配电网电压状态下，降低了配电网的线损，提高供电企业的经济效益。

2.本发明以总损耗变化率与配电网运行电压之间的关系函数为物理模型，来测算电网经营企业的线损率，从而实现对电能损耗经济技术指标的科学测算，实现配电网的经济运行，便于及时采用各种对策以降低线损，对提高供电企业的经济效益具有重要的意义。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明以总损耗变化率与配电网运行电压关系的函数为基础，该目标函数模型如下：

Min (ΔP %) = Min {C [{(\frac{U}{U_{N}})}^{2} - 1] + (1 - C) [{(\frac{U_{N}}{U})}^{2} - 1]} * 100 % - - - (1)

其中：

Min(ΔP％)：总损耗变化率的最小值；

P：损耗功率；

C：固定损耗所占总损耗的百分比；

1-C：可变损耗所占总损耗的百分比；

U：配电网运行电压；

U_N：配电变压器的额定电压。

由公式(1)可知，总损耗变化率是配电网运行电压的函数，总损耗变化率对配电网运行电压求微分，并令其导数为0，得到在不考虑负载对电压要求的情况下总损耗变化率最小时的配电网运行电压U：

即

\frac{d (ΔP %)}{dU} = 0

U = U_{N} \sqrt[4]{\frac{1 - C}{C}} - - - (2)

将由公式(2)计算得到的配电网运行电压U带入到公式(1)中，得到总损耗变化率的最小值Min(ΔP％)：

Min (ΔP %) = 2 \sqrt{C (1 - C)} - 1 - - - (3)

由公式(3)可知，当固定损耗所占总损耗的百分比大于50％时，降低电压可使线损减小；当固定损耗所占总损耗的百分比小于50％时，提高电压可使线损减小。总损耗变化率最小时的电压值也是线损最小时的电压值。

本发明采用调节配电网运行电压来降低线损，包括以下步骤：

1、采集配电网运行时的固定损耗所占总损耗的百分比(C)、可变损耗所占总损耗的百分比(1-C)、配电变压器的额定电压(U_N)；其中，固定损耗为配电变压器的铁损耗，可变损耗为配电变压器的铜损耗和配电线路损耗之和。

2、使用公式(2)计算得到配电网运行电压(U)。

3、根据计算得到的配电网运行电压(U)，判断配电网运行电压(U)是否满足负荷对电压的要求，将配电网运行电压(U)调节为最佳配电网运行电压，最佳配电网运行电压即为线损最小时的电压值，其具体调节方法如下：

(1)当配电网运行电压(U)小于满足电能质量的电压最小值(U_Min)时，提高配电网运行电压值并将该电压值调节到满足电能质量的电压最小值(U_Min)，即最佳配电网运行电压＝U_Min，此时，总损耗变化率的最小值为：

Min (ΔP %) = {C [{(\frac{U_{\min}}{U_{N}})}^{2} - 1] + (1 - C) [{(\frac{U_{N}}{U_{\min}})}^{2} - 1]} * 100 %

(2)当配电网运行电压(U)大于满足电能质量的电压最大值(U_Max)时，降低配电网运行电压值并将电压值调节到满足电能质量的电压最大值U_Max，即最佳配电网运行电压＝U_Max，此时，总损耗变化率的最小值为：

Min (ΔP %) = {C [{(\frac{U_{\max}}{U_{N}})}^{2} - 1] + (1 - C) [{(\frac{U_{N}}{U_{\max}})}^{2} - 1]} * 100 %

(3)当配电网运行电压(U)介于满足电能质量的电压最小值(U_Min)和满足电能质量的电压最大值(U_Max)之间时，不需要调节配电网运行电压，此时计算得到的配电网运行电压(U)即为最佳配电网运行电压，其总损耗变化率的最小值为：

Min (ΔP %) = 2 \sqrt{C (1 - C)} - 1 .

通过上述方法即可将配电网运行电压(U)调节至最佳配电网运行电压，在进行配电网运行电压调节时，可以采用调节主变压器的分接头档位实现，其调节的幅度为配电网运行电压与最佳配电网运行电压之差。整个配电网在最佳配电网运行电压下的线损最小，因此，将配电网运行电压调节至最佳配电网电压后，降低了配电网的线损。

下面以某变电站的一主变配电网络的实际运行情况为例进行说明，该配电网的相关数据见表一。通过本专利方法可以求解最佳配电网运行电压和总损耗变化率的最小值并进行经济性分析。

表一

线路名称	402	404	406	408	410
						有功电量(kWh/24h)	35864	48240	28800	4320	14800
配电变压器的铜损耗(kWh)	67	38	46	31	9
						配电变压器的铁损耗(kWh)	151	134	146	31	210
配电线路损耗(kWh)	394	400	81	1	121

在上表中，固定损耗(配电变压器的铁损耗)为672kWh，可变损耗(配电变压器的铜损耗和配电线路损耗之和)为1188kWh，总损耗为1860kWh，固定损耗所占总损耗的百分比(C)＝0.3613，可变损耗所占总损耗的百分比(1-C＝0.6387，配电变压器的额定电压(U_N)＝10kV，将有关数据带入到公式

U = U_{N} \sqrt[4]{\frac{1 - C}{C}}

中，得到配电网运行电压(U)＝12.1kV。该配电网设置的满足电能质量的电压最小值(U_Min)和最大值(U_Max)分别为：9.3kV和10.7kV，由于计算出的配电网运行电压12.1kV，大于满足电能质量的最大电压值10.7kV，因此需要将配电网运行电压下调至最佳配电网运行电压10.7kV，调节时可以通过调节主变压器的分接头档位实现。与配电变压器额定电压U_N相比，在最佳配电网运行电压下，总损耗变化百分率的最小值为-0.97586％。按此标准计算，该主变配电网络每年消耗的有功电量为38366250kWh，一年内少损失的电量为：38366250×0.0097586＝374400.8873kWh，如果每度电按0.45元计算，一年内可以减少的损失为：0.45×374400.8873＝16.85万元。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，如使用本方法辨识发电机模型参数合并发电机等，同样属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种通过调节配电网运行电压降低线损的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(2)使用下面的数学模型计算配电网运行电压：

U = U_{N} \sqrt[4]{\frac{1 - C}{C}}

2.根据权利要求1所述的通过调节配电网运行电压降低线损的方法，其特征在于：所述的固定损耗为配电变压器的铁损耗，所述的可变损耗为配电变压器的铜损耗和配电线路损耗之和。

3.根据权利要求1所述的通过调节配电网运行电压降低线损的方法，其特征在于：所述的调节配电网运行电压是通过调节主变压器的分接头档位实现的，其调节的幅度为配电网运行电压与最佳配电网运行电压之差。