CN104732454B - 一种利用excel进行配电网线路选型和经济估算的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法，在根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷后，通过利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区，按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案，最后进行经济估算，选择在使用期内年总费用最低的导线集。本发明在选择导线过程中考虑到其经济负荷区，使其达到最佳经济性，同时在规划方案时选择截面稍大的导线，增加了系统的可靠性和安全性，对提高电网服务水平，增加电网收益有重要的意义；此外，本发明也建立了线路选型数据库，为日后定期检查线路经济性，和线路的升级提供数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统的技术领域，尤其是指一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法。
背景技术
配电网作为电力系统中的重要组成部分，其网络的优劣将直接影响供电的安全性、可靠性、运行及投资的经济性、电力供需平衡以及供电质量等，进而可能导致用户不断增长的用电需求无法得到满足。因此，从全局出发，规划出具有最优工作方式、能最大限度满足用户需求的配电系统就成为配电网规划的重要目的之一。
从国内外配电网规划的研究文献来看，对配电网规划的研究主要集中在负荷预测、变电站选址定容、网络接线模式分析、配电网络优化、配电网可靠性分析等几个方面，对配电网导线选择的研究分析还不够深入，缺乏指导导线集选择和进行经济性分析的有效方法。因此，研究配电网线路的选型和经济估算，建立线路选型数据库，对提高电网服务水平，增加电网收益有重要的意义，同时为日后定期检查线路经济性提供数据支持。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单易行的利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法，该方法针对复杂配电网线路选型处理效率高，且不易出错。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法，包括以下步骤：
1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷；
2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区，按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案，如下：
2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库，导线的参数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值，投资费用包括线路及相关设备的投资费用、年固定开销；
2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷，求出导线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式，如下：
式中，C0为折合到每年的投资费用，CP为初始建设投资费用，i为贷款年利率，n为线路使用年限，Cw为维修费用，Cz为折旧费；
由
得到
式中，U为导线的线电压，I为导线的传输电流，为功率因素，P为导线的负荷；
CL＝C0+3×I2R×Tmax×CE 4)
式中，CL为线路每年的综合费用，Tmax为线路的最大负荷小时数，CE为电价；
将上式1)和式3)代入式4)，即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线的解析式；
2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解，得到相邻截面曲线的交点，确定该导线的经济负荷区，如下：
将步骤2.1)中的数据代入步骤2.2)得到的解析式，即得到不同截面负荷与费用曲线的方程：
令CL1＝CL2解出Pa，得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,Pa]；令CL2＝CL3解出Pb，得到第二个截面的导线的经济负荷区为[Pa,Pb]；同理可得到各截面的导线的经济负荷区；
2.4)根据线路所带负荷和不同截面导体的经济负荷区，确定每一段所采用的导线，使该段线路所带负荷正好在所选导线的经济负荷区内；
2.5)若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M，这步骤2.4)的选择结果即为所求导线集；若N>M，则可将M-N种导线改为步骤2.4)所选导线中截面大的导线，因为最大截面的导线通常不再升级，故方案数为“从M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数
3)进行经济估算，选择在使用期内年总费用最低的导线集，如下：
3.1)根据步骤2.5)，若选择的导线无需升级，由于每段线路都在导线的经济负荷区内，此时原方案的经济性最好；若选择的导线需要升级，则应根据各截面的负荷与费用曲线方程，计算每一段导线在给定负荷P下，升级前后的年度费用CL的差额，比较各种方案的经济性，即现方案与原方案的费用差额；
3.2)确定最优方案，找出费用最低的方案为最优方案。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、选择导线过程中考虑到其经济负荷区，使其达到最佳经济性，同时在规划方案时选择截面稍大的导线，增加了系统的可靠性和安全性，对提高电网服务水平，增加电网收益有重要的意义；
2、建立了线路选型数据库，为日后定期检查线路经济性，和线路的升级提供数据支持。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所述的利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法，其具体情况如下：
1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷，如下：
1.1)为了适应不同的输配电环境，首先按配电系统所处环境来决定选择导线的类型，导线的敷设方式可分为架空线和电缆两大类，根据环境需求和经济性原则选择相应的敷设方式；
1.2)除了考虑环境因素外，还要考虑其电气性能，因此，导线选择的目的就是从多种不同型号的导线中合理选出几种导线，使形成的配电网供电可靠、经济。
2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区，按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案，如下：
2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库，导线的参数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值(欧/km)，投资费用包括线路及相关设备的投资费用(折合到每年，用PMT函数)、年固定开销(如维修费用，折旧费用DB函数)，如下表1所示；
表1
| 线路截面 | 载流量(A) | R(欧/km) | Cp(万元/km) | Cw(万元) | Cz(万元) |
| LGJ-70 | 275 | 0.45 | 19.5 | ||
| LGJ-95 | 335 | 0.33 | 21 | ||
| LGJ-120 | 380 | 0.27 | 22.5 | ||
| LGJ-150 | 445 | 0.21 | 24.5 | ||
| LGJ-185 | 515 | 0.17 | 27 | ||
| LGJ-240 | 610 | 0.132 | 29.5 | ||
| LGJ-300 | 710 | 0.107 | 32 | ||
| LGJ-400 | 898 | 0.079 | 36 |
2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷，求出导线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式，如下：
式中，C0为折合到每年的投资费用，CP为初始建设投资费用，i为贷款年利率，n为线路使用年限，Cw为维修费用，Cz为折旧费；
由
得到
式中，U为导线的线电压，I为导线的传输电流，为功率因素，P为导线的负荷；
CL＝C0+3×I2R×Tmax×CE 4)
式中，CL为线路每年的综合费用，Tmax为线路的最大负荷小时数，CE为电价；
将上式1)和式3)代入式4)，即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线的解析式；
2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解，得到相邻截面曲线的交点，确定该导线的经济负荷区，如下：
将步骤2.1)中的数据(即上表1中的数据)代入步骤2.2)得到的解析式，即得到不同截面负荷与费用曲线的方程：
令CL1＝CL2解出Pa，得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,Pa]；令CL2＝CL3解出Pb，得到第二个截面的导线的经济负荷区为[Pa,Pb]；同理可得到各截面的导线的经济负荷区；
2.5)设计时，一般只选择几种类型的导线，因为选择导线类型增多时相应的配置和投资也会增多，若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M，这步骤2.4)的选择结果即为所求导线集；若N>M，则可将M-N种导线改为步骤2.4)所选导线中截面大的导线，因为最大截面的导线通常不再升级，故方案数为“从M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数
3)进行经济估算，选择在使用期内年总费用最低的导线集，如下：
3.1)根据步骤2.5)，若选择的导线无需升级，由于每段线路都在导线的经济负荷区内，此时原方案的经济性最好；若选择的导线需要升级，则应根据各截面的负荷与费用曲线方程，计算每一段导线在给定负荷P下，升级前后的年度费用CL的差额，比较各种方案的经济性，即现方案与原方案的费用差额；
3.2)确定最优方案，找出费用最低的方案为最优方案。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷；
2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区，按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案，如下：
2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库，导线的参数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值，投资费用包括线路及相关设备的投资费用、年固定开销；
2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷，求出导线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式，如下：
<mrow>
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<mi>C</mi>
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<mi>P</mi>
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</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>z</mi>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
式中，C0为折合到每年的投资费用，CP为初始建设投资费用，i为贷款年利率，n为线路使用年限，Cw为维修费用，Cz为折旧费；
由
得到
式中，U为导线的线电压，I为导线的传输电流，为功率因素，P为导线的负荷；
CL＝C0+3×I2R×Tmax×CE 4)
式中，CL为线路每年的综合费用，Tmax为线路的最大负荷小时数，CE为电价；
将上式1)和式3)代入式4)，即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线的解析式；
2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解，得到相邻截面曲线的交点，确定该导线的经济负荷区，如下：
将步骤2.1)中的数据代入步骤2.2)得到的解析式，即得到不同截面负荷与费用曲线的方程：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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<mtr>
<mtd>
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</mtr>
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<mtd>
<mo>.</mo>
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<mtr>
<mtd>
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</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
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</mtr>
<mtr>
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</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
令CL1＝CL2解出Pa，得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,Pa]；令CL2＝CL3解出Pb，得到第二个截面的导线的经济负荷区为[Pa,Pb]；同理可得到各截面的导线的经济负荷区；
2.4)根据线路所带负荷和不同截面导体的经济负荷区，确定每一段所采用的导线，使该段线路所带负荷正好在所选导线的经济负荷区内；
2.5)若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M，这步骤2.4)的选择结果即为所求导线集；若N>M，则可将M-N种导线改为步骤2.4)所选导线中截面大的导线，因为最大截面的导线通常不再升级，故方案数为“从M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数
3)进行经济估算，选择在使用期内年总费用最低的导线集，如下：
3.1)根据步骤2.5)，若选择的导线无需升级，由于每段线路都在导线的经济负荷区内，此时原方案的经济性最好；若选择的导线需要升级，则应根据各截面的负荷与费用曲线方程，计算每一段导线在给定负荷P下，升级前后的年度费用CL的差额，比较各种方案的经济性，即现方案与原方案的费用差额；
3.2)确定最优方案，找出费用最低的方案为最优方案。
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| JP5680039B2 (ja) * | 2012-09-18 | 2015-03-04 | 株式会社東芝 | 電力変換装置、協調制御方法、協調制御システム、およびプログラム |
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