CN102663504A - 基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，包括以下步骤(1)将配电网负荷按用户特征划分为工业负荷、农业负荷、民用负荷三大类，并对每类负荷的有功功率曲线进行归一化处理；(2)通过采集装置获取配电线路典型日数据；(3)将配电线路上各负荷进行有功功率匹配，生成各自典型日的有功功率曲线；(4)根据步骤(3)中获取的有功功率曲线，生成配电线路各负荷的无功功率曲线；(5)校正后的配电线路各负荷的有功功率曲线作为该负荷的有功功率特征曲线；(6)根据配电线路上各负荷的有功功率概率分布函数，模拟配电线路各负荷的功率变化并计算配电线路的损耗，将损耗的统计分析结果作为该配电线路损耗的评估指标。

Description

基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法

技术领域

本发明涉及一种基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，属于电力系统技术领域。

背景技术

据统计，目前我国国家电网公司的综合线损率约为7.5％，占电网整体综合损耗近50％的是中、低压配电网损耗。因此，采取有效措施降低配电网的损耗至关重要。现行配电网的降损措施主要涉及线路和变压器改造、无功优化、负荷调整、负荷波动抑制等。每一类降损措施所达到的降损效果不同。现有的研究方法多通过对配电网线损解耦与量化的分析方法对单一措施的降损规划提出指导意见。该方法主要存在的问题在于：一方面，没有考虑负荷波动对线损变化的影响；另一方面，配电网线损是多种因素共同作用的结果，解耦分析法对于多种措施综合预后效果难以有效评估。这也使得我国配电网节能方面普遍存在改造方式单一、组合优化不成体系的问题。

解决上述问题的关键在于多种改造措施共同作用时，如何获取配电网线损的分布特性，进而评估不同降损规划的投资风险。采用概率潮流的方法可以更好的体现网(线)损的物理本质，对于降损规划更具有指导意义。然而，由于配电网自身特点及量测条件限制，难以获得各负荷的运行曲线，概率潮流的方法目前仍局限于输电网的损耗计算。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，用以评估各种综合降损措施方案的预后效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，包括以下步骤

(1)将配电网负荷按用户特征划分为工业负荷、农业负荷、民用负荷三大类，每类负荷均有各自典型的有功功率负荷曲线，对每类负荷的有功功率曲线进行归一化处理；

(2)通过采集装置获取配电线路典型日数据；

(3)将配电线路上各负荷根据步骤(1)中所述负荷类型及步骤(2)中典型日数据进行有功功率匹配，生成各自典型日的有功功率曲线；

(4)根据步骤(3)中获取的有功功率曲线，生成配电线路各负荷的无功功率曲线；

(5)以步骤(3)、(4)获取的配电线路各负荷的有功功率曲线、无功功率曲线作为各负荷的初始功率曲线，根据步骤(2)中所获取的配电线路典型日数据对各负荷的有功功率曲线、无功功率曲线及功率因数进行校正，校正后的配电线路各负荷的有功功率曲线作为该负荷的有功功率特征曲线；

(6)根据配电线路上各负荷的有功功率概率分布函数，及步骤(5)中校正得到的负荷有功功率特征曲线和功率因数，模拟配电线路各负荷的有功、无功功率变化并计算配电线路的损耗，将损耗的统计分析结果作为该配电线路损耗的评估指标。

所述步骤(1)中归一化处理为

$P_{i,t}^{*}=\frac{P_{i,t}}{\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}},$ i＝1，2，3

其中：i为负荷类型，t为时刻，P_i，t为类型i的负荷在t时刻的有功功率值。

所述在步骤(2)中配电线路典型日数据包括：各负荷的供电量、线路首端有功功率曲线、线路首端无功功率曲线及线路首端电压曲线。

所述在步骤(3)中，有功功率匹配公式如下：

$P_{j,t}=P_{i,t}^{*}\×A_j,$ j∈i

其中：j为负荷序号，j∈i表示负荷j的类型为i，A_j为负荷j的典型日有功供电量。

所述步骤(4)中无功功率生成公式如下：

其中：P_j，t为步骤(3)中获得的有功功率匹配值，

为负荷j功率因数；若负荷功率因数未知，为符合工程应用的合理性，上式中取线路首端的功率因数。

所述步骤(5)中校正过程为：根据步骤(2)中获得配电线路首端有功功率曲线、首端无功功率曲线、首端电压曲线，以及步骤(3)、(4)中获得负荷的有功功率曲线、无功功率曲线，进行24个整点时刻的匹配潮流计算，得到配电线路上各负荷校正后的有功功率

无功功率

t＝1，...，24，经校正后的有功功率曲线作为该负荷的特征曲线。

所述步骤(5)中功率因数校正公式如下

所述步骤(6)中，依据负荷有功功率概率分布函数，及步骤(5)中获取的负荷有功功率特征曲线和功率因数，通过蒙特卡罗模拟得到负荷波动后的有功功率，并根据各负荷的功率因数获得负荷的无功功率：

$P_{j,t}^{\′}={\hat{P}}_{j,t}+\mathrm{\Δ}{P}_{j,t}$

其中：ΔP_j，t为根据负荷概率分布函数，通过蒙特卡罗模拟得到的负荷有功功率波动值，

为所述步骤(5)中校正后的有功功率及功率因数。

所述步骤(6)中，经配电网潮流计算后得到配电线路的损耗电量及线损率，多次模拟计算后得到配电线路损耗的评估指标

$\mathrm{EA}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{loss},i},$ $\mathrm{DA}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(A_{\mathrm{loss},i}-\mathrm{EA})}^2$

其中：A_loss，i为第i次潮流计算的线损电量，n为有效计算次数。

本发明所达到的有益效果：

该发明的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，在已知负荷概率分布函数条件下，充分利用理论线损分析已有的典型日数据，采用匹配潮流与蒙特卡罗模拟的方法，计算配电网的概率线损。一方面可实现各种降损措施综合作用后效果评估；另一方面，作为计算结果的概率损耗更能反映线损问题的物理本质，有利于评估各种节能措施的风险投资收益。

附图说明

图1是本发明中的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法的一种实施例的工作流程图。

图2是本发明中的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法的一种实施例中工业负荷经归一化后的有功功率曲线图。

图3是本发明中的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法的一种实施例中商业负荷经归一化后的有功功率曲线图。

图4是本发明中的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法的一种实施例中民用负荷经归一化后的有功功率曲线图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

图1中，本发明的步骤为：

步骤(1)设置配电线路负荷类型，将工业、商业及民用等典型负荷的有功功率曲线归一化

$P_{i,t}^{*}=\frac{P_{i,t}}{\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}},$ i＝1，2，3

其中：i为负荷类型，t为时刻，P_i，t为类型i的负荷在t时刻的有功功率值。

归一化处理后负荷功率曲线见图2、图3、图4。

步骤(2)通过采集装置获取典型日配电线路典型日数据，包括：各负荷的供电量数据、及配电线路首端有功功率曲线、无功功率曲线及电压曲线；

步骤(3)构造负荷有功功率曲线：将配电线路的负荷根据典型日供电量及典型负荷特征曲线进行功率匹配，匹配公式如下

$P_{j,t}=P_{i,t}^{*}\×A_j,$ j∈i

其中：j为负荷序号，j∈i表示负荷j的类型为i，A_j为负荷j的典型日有功供电量。

步骤(4)构造负荷无功功率曲线：生成公式如下

其中：P_j，t为步骤(3)中获得的有功功率匹配值，为负荷j在t时刻的功率因数，若负荷功率因数未知，为符合工程应用的合理性，上式中

可取线路首端的功率因数；

步骤(5)利用配电线路典型日数据修正负荷的功率曲线及功率因数：进行24个整点时刻的匹配潮流计算，得到配电线路上各负荷校正后的有功功率

无功功率

(t＝1，...，24)，经校正后的有功功率曲线作为该负荷的特征曲线。该步骤中功率因数校正公式如下

步骤(6)模拟负荷波动，计算配电线路损耗：设定负荷有功功率变化为正态分布函数，通过蒙特卡罗模拟得到负荷波动后的有功功率，并根据各负荷的功率因数获得负荷的无功功率

$P_{j,t}^{\′}={\hat{P}}_{j,t}+\mathrm{\Δ}{P}_{j,t}$

其中：ΔP_j，t为根据负荷概率分布函数，通过蒙特卡罗模拟得到的负荷有功功率波动值，

为所述步骤(5)中校正后的有功功率及功率因数。

经配电网潮流计算后得到配电线路的损耗电量及线损率，多次模拟计算后得到配电线路损耗的评估指标

$\mathrm{EA}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{loss},i},$ $\mathrm{DA}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(A_{\mathrm{loss},i}-\mathrm{EA})}^2$

其中：A_loss，i为第i次潮流计算的线损电量，n为有效计算次数。

步骤(7)输出该降损方案的评估指标：EA、DA。

图1是本发明中的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法的一种实施例。选择山东省枣庄供电公司石膏矿线作为实施对象。

将负荷划分为工业、商业及民用三类，各类负荷曲型特征曲线见图2、图3及图4。

将石膏矿线负荷进行分类，并根据已有的典型日供电量数据及曲型负荷曲线进行24点匹配潮流计算，校正各负荷的特征曲线。设置各负荷概率分布函数，进行蒙特卡罗模拟，模拟次数为300次，模拟结果见表1。

表1

表1数据为未采用任何节能措施情况下，线路的损耗状况。

分别对该线路采用线路改造、无功补偿，以及线路改造和无功补偿综合降损的三种节能措施，根据负荷概率分布函数模拟负荷波动，进行计算，表2为各降损措施预后效果。

表2

表2数据显示采用综合措施节能效果最好，线损率可由原来的4.21％下降到2.85％，且供电量损耗可下降33％；同时该表数据表明，采取综合措施所节约的电量并不等于两个单项节能措施的简单加和，这是完全是符合电力线路运行规律和实际情况的。

根据表2的评估结果，结合每项降损措施的投资金额，供电公司可对每项投资进行风险分析，选取风险最低，投资收益最大的措施作为该线路的最终降损规划。

以上实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

本发明可适用于各地、市供电公司评估降损措施项目的实施对象。依据本发明计算的线损指标不仅可以用来对降损节能规划提供指导意见，同时也为降损投资提供经济风险分析的依据。

Claims (9)

1.基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：包括以下步骤

(1)将配电网负荷按用户特征划分为工业负荷、农业负荷、民用负荷三大类，每类负荷均有各自典型的有功功率负荷曲线，对每类负荷的有功功率曲线进行归一化处理；

(2)通过采集装置获取配电线路典型日数据；

(3)将配电线路上各负荷根据步骤(1)中所述负荷类型及步骤(2)中典型日数据进行有功功率匹配，生成各自典型日的有功功率曲线；

(4)根据步骤(3)中获取的有功功率曲线，生成配电线路各负荷的无功功率曲线；

(5)以步骤(3)、(4)获取的配电线路各负荷的有功功率曲线、无功功率曲线作为各负荷的初始功率曲线，根据步骤(2)中所获取的配电线路典型日数据对各负荷的有功功率曲线、无功功率曲线及功率因数进行校正，校正后的配电线路各负荷的有功功率曲线作为该负荷的有功功率特征曲线；

(6)根据配电线路上各负荷的有功功率概率分布函数，及步骤(5)中校正得到的负荷有功功率特征曲线和功率因数，模拟配电线路各负荷的有功、无功功率变化并计算配电线路的损耗，将损耗的统计分析结果作为该配电线路损耗的评估指标。

2.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述步骤(1)中归一化处理为

$P_{i,t}^{*}=\frac{P_{i,t}}{\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,t}},$ i＝1，2，3

其中：i为负荷类型，t为时刻，P_i，t为类型i的负荷在t时刻的有功功率值。

3.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述在步骤(2)中配电线路典型日数据包括：各负荷的供电量、线路首端有功功率曲线、线路首端无功功率曲线及线路首端电压曲线。

4.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述在步骤(3)中，有功功率匹配公式如下

$P_{j,t}=P_{i,t}^{*}\×A_j,$ j∈i

其中：j为负荷序号，j∈i表示负荷j的类型为i，A_j为负荷j的典型日有功供电量。

5.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述步骤(4)中无功功率生成公式如下

其中：P_j，t为步骤(3)中获得的有功功率匹配值，

为负荷j功率因数；若负荷功率因数未知，为符合工程应用的合理性，上式中取线路首端的功率因数。

6.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述步骤(5)中校正过程为：根据步骤(2)中获得配电线路首端有功功率曲线、首端无功功率曲线、首端电压曲线，以及步骤(3)、(4)中获得负荷的有功功率曲线、无功功率曲线，进行24个整点时刻的匹配潮流计算，得到配电线路上各负荷校正后的有功功率

无功功率

t＝1，...，24，经校正后的有功功率曲线作为该负荷的特征曲线。

7.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述步骤(5)中功率因数校正公式如下

8.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述步骤(6)中，依据负荷有功功率概率分布函数，及步骤(5)中获取的负荷有功功率特征曲线和功率因数，通过蒙特卡罗模拟得到负荷波动后的有功功率，并根据各负荷的功率因数获得负荷的无功功率

$P_{j,t}^{\′}={\hat{P}}_{j,t}+\mathrm{\Δ}{P}_{j,t}$

其中：ΔP_j，t为根据负荷概率分布函数，通过蒙特卡罗模拟得到的负荷有功功率波动值，

为所述步骤(5)中校正后的有功功率及功率因数。

9.如权利要求1所述的基于负荷概率分布函数的配电网线损评估方法，其特征在于：所述步骤(6)中，经配电网潮流计算后得到配电线路的损耗电量及线损率，多次模拟计算后得到配电线路损耗的评估指标

$\mathrm{EA}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{loss},i},$ $\mathrm{DA}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(A_{\mathrm{loss},i}-\mathrm{EA})}^2$

其中：A_loss，i为第i次潮流计算的线损电量，n为有效计算次数。

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