CN105117578A

CN105117578A - 直流线缆损耗率计算方法和装置

Info

Publication number: CN105117578A
Application number: CN201510431637.0A
Authority: CN
Inventors: 唐文强; 任鹏; 黄猛; 刘霞; 南树功
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2015-12-02
Also published as: WO2017012442A1

Abstract

本发明公开一种直流线缆损耗率计算方法和装置。该方法包括：获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系；根据实际线路的载流量确定线径；根据实际线路的载流量、线径和所述映射关系，确定单位压降线缆最大线长度；根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。通过本发明，即使不知道具体线损计算方法，也可以根据该映射关系确定出单位压降线缆最大线长度，从而通过简单的计算快速地得出线损耗率。

Description

直流线缆损耗率计算方法和装置

技术领域

本发明涉及直流输电领域，具体而言，涉及一种直流线缆损耗率计算方法和装置。

背景技术

随着新能源光伏发电的快速发展和广泛应用，光伏系统等直流系统设计中经常涉及到直流线缆损耗率计算，直流系统线损计算存在多个变量，包括线径、线长、线路电流、线路电压，通常是根据线损公式计算，计算步骤较复杂。

在光伏系统设计中，由于不同工程中光伏板铺设位置需根据实际建筑情况，光伏板接入到设备的距离也不一样；光伏系统组串数需要根据实际设备匹配来配置，使得直流侧线路电压和电流也不相同。由于实际情况不尽相同，系统设计时涉及到直流线缆损耗率的计算，常需要根据实际情况计算。

现有技术中，直流线缆损耗率通常采用下面的方法进行计算：

1.根据实际情况估算线路电流I确定线缆线径S；

2.再估算线缆长度，通过线路阻抗公式R＝2ρL/S计算线路阻抗，其中，ρ为导线阻抗系数(铜的阻抗系数为0.0172e-6)，L为线长度，S为线缆截面积；

3.再通过功率公式计算线缆损耗功率P_R＝I²R；

4.再通过功率公式计算输入总功率P＝UI；

5.最后计算线缆损耗率

若计算线缆损耗率达不到设计要求，需增大线径重复上述步骤计算，直到达到设计要求。

可见，按照现有技术中的上述计算方法，需要技术员对直流线损计算方法非常了解；另外，而直流系统有如图1所示的负极接地和图2所示的负极不接地两种结构。这两种结构线损的计算方式有一个倍差，使得很多技术人员对线损计算方法不是很了解或者不确定。

因此，在工程应用中对于直流线缆损耗率计算时，需要一种能快速得出线缆损耗率的方法，以方便工程技术人员快速查询计算直流线缆损耗率，提高设计效率。

发明内容

本发明实施例中提供一种可快速准确地确定直流线缆损耗率的直流线缆损耗率计算方法和装置。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种直流线缆损耗率计算方法，包括：获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系；根据实际线路的载流量确定线径；根据实际线路的载流量、线径和所述映射关系，确定单位压降线缆最大线长度；根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。

作为优选，所述映射关系根据系统结构、线缆材质和载流量确定。

作为优选，铜芯导线负极不接地系统中的所述映射关系根据下述公式确定：

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{2 \times 17.2 \times I},

或

铜芯导线负极接地系统中的所述映射关系根据下述公式确定：

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{17.2 \times I}

其中，L为单位压降线缆最大线长度；S为线径；U_R为单位压降；I为载流量。

作为优选，根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率包括：根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算在所述线缆总长度上的电压压降；根据所述电压压降和输入电压之间的比值得到所述线缆损耗率。

作为优选，所述电压压降为所述线缆总长度与所述单位压降线缆最大线长度的比值。

本发明还提供了一种直流线缆损耗率计算装置，包括：映射关系获取模块，用于获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系；线径确定模块，用于根据实际线路的载流量确定线径；单位压降线缆最大线长度确定模块，用于根据实际线路的载流量、线径和所述映射关系，确定单位压降线缆最大线长度；线缆损耗率计算模块，用于根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{2 \times 17.2 \times I},

或

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{17.2 \times I}

作为优选，所述线缆损耗率计算模块包括：电压压降计算模块，用于根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算在所述线缆总长度上的电压压降；损耗率计算模块，用于根据所述电压压降和输入电压之间的比值得到所述线缆损耗率。

通过本发明，即使不知道具体线损计算方法，也可以根据该映射关系确定出单位压降线缆最大线长度，从而通过简单的计算快速地得出线损耗率。

附图说明

图1是负极接地直流系统的电路示意图；

图2是负极不接地直流系统的电路示意图；

图3是本发明中的直流线缆损耗率计算方法的流程图；

图4是本发明中的直流线缆损耗率计算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

申请人通过研究发现：由于直流线路中线路压降率和线缆损耗率是相等的，故计算出线路压降就能计算线缆损耗率。以光伏系统为例，光伏直流线路压降

线路阻抗R＝ρL/S

其中ρ为导线阻抗系数(铜的阻抗系数为0.0172e-6)，L为线长度，S为线截面积

故可以得到线路压降为：

U_{R} = \frac{2 I ρ L}{S}

经过公式变换可以得到线长为

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{2 \times 17.2 \times I}

由此，可以看出线缆线长L与线路压降成正比，所以计算线缆损耗率可以通过间接计算线路压降来实现。

现有技术中，在系统设计过程中计算线缆损耗率，通常首先根据线路电流I选定线缆线径S，而在线路电流I和线缆线径S选定的情况下，由于线缆线长L与线路压降成正比，本发明提出对压降单位化研究，得出线缆上单位压降(即1V压降)的线缆长度是一定的，同时可以编制出不同线路电流I和线缆线径S情况下的单位压降对应线缆最大线长表。

由于在实际中工程中，通常知道大致距离(即线缆线长)，因此根据本发明的技术方案，参照单位压降线缆最大线长表就可以根据距离来推算出该距离下的压降，从而可以快速计算线缆损耗率。

请参考图3，本发明实施例提供一种直流线缆损耗率计算方法，包括：获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系；根据实际线路的载流量确定线径；根据实际线路的载流量、线径和所述映射关系，确定单位压降线缆最大线长度；根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。

本发明在计算线缆率时，首先根据实际线路的载流量确定线径，例如，可以通过查表的方式确定线径。由于该映射关系中的线径、载流量这两个参数已经确定，因此，可以通过该映射关系确定单位压降线缆最大线长度。在得到单位压降线缆最大线长度的基础上，本领域技术人员就可以根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。.

在一个实施例中，可将线径与载流量之间的关系制成如表1所示的形式：

表1光伏直流线缆载流量表

线径(mm2)	1.5	2.5	4	6	10	16	25	35
									载流量(A)	30	41	55	70	98	132	176	218

可见，通过本发明，即使不知道具体线损计算方法，也可以根据该映射关系确定出单位压降线缆最大线长度，从而通过简单的计算快速地得出线损耗率。

优选地，所述映射关系根据系统结构、线缆材质和载流量确定。在一个实施例中，所述映射关系被制成表格的形式。这样，通过查表的形式，就能方便地得到单位压降线缆最大线长度。

优选地，铜芯导线负极不接地系统中的所述映射关系根据下述公式确定：

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{2 \times 17.2 \times I},

或

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{17.2 \times I}

可见，通过上述方式，本发明可对电压压降进行单位化处理，从而编制出单位压降线缆最大线长度与载流量、线径之间的映射关系表，从而对线缆长度、电压压降和线缆损耗量化，其形式直观容易理解记忆、方便计算，便于技术人员快速查询计算直流线缆损耗率。

在一个实施例中，利用上述公式可得到如表2所示的映射关系表：

表2光伏线缆单位压降线缆最大线长表

优选地，根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率包括：根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算在所述线缆总长度上的电压压降；根据所述电压压降和输入电压之间的比值得到所述线缆损耗率。优选地，所述电压压降为所述线缆总长度与所述单位压降线缆最大线长度的比值。

下面，以光伏系统设计为例，对本发明中的上述方法进行说明。

假设光伏组串设计的输出电流(即载流量)约为20A，输出电压为630V，光伏安装位置与接入设备之间的距离约为100m。特别地，该输出电压是相对光伏组件来说的。

在现有技术中，通过这些数据有经验的本领域技术人员可以根据公式计算出大致线损及线损率，但是，不熟悉计算方法的技术员则不能解决。然而，在实际工程接触中，大多数本领域的技术员不了解或者不确定如何计算线损。此时，则可通过一发明中所述方法，在不需要详细了解线损计算公式的情况下，快速计算线缆的线损率，具体步骤如下：

步骤一，选线径。由于载流量为20A，因此，根据表1可查表确定在载流量为20A的情况下，可以采用线径为1.5mm²及以上的线缆即可以满足。考虑到距离较远，为了减少损耗，本实施例中的线径选为4mm²。

步骤二，查表确定单位压降线缆最大线长表。通过对表2查询，在载流量为20A、线径为4mm²的情况下，单位压降线缆最大线长度为约5.8m。

步骤三、快速计算线缆损耗率。100m线缆电压压降为：

U_R＝L/l＝100/5.8≈17.2V，

故该100m线缆损耗率η_p＝η_u＝U_R/U＝17.2/630≈2.7％。

通常设计要求线缆损耗率不超过2％，此时可以增大为线径6，重复步骤一、二、三可快速计算线缆损耗率，直到满足设计要求。

本发明还提供了一种直流线缆损耗率计算装置，其可用于实施上述的直流线缆损耗率计算方法，因此，与上述方法相同之处，在此不再赘述。

请参考图4，在一个实施例中，该直流线缆损耗率计算装置包括：映射关系获取模块1，用于获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系；线径确定模块2，用于根据实际线路的载流量确定线径；单位压降线缆最大线长度确定模块3，用于根据实际线路的载流量、线径和所述映射关系，确定单位压降线缆最大线长度；线缆损耗率计算模块4，用于根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。

本发明在计算线缆率时，首先通过映射关系获取模块1获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系。然后，由线径确定模块2根据实际线路的载流量确定线径，例如，可以通过查表的方式确定线径。由于该映射关系中的线径、载流量这两个参数已经确定，因此，可以由单位压降线缆最大线长度确定模块3通过该映射关系确定单位压降线缆最大线长度。在得到单位压降线缆最大线长度的基础上，线缆损耗率计算模块4就可以根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。

优选地，所述映射关系根据系统结构、线缆材质和载流量确定。

优选地，在一个优选的实施例中，铜芯导线负极不接地系统中的所述映射关系根据下述公式确定：

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{2 \times 17.2 \times I},

或

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{17.2 \times I}

优选地，所述线缆损耗率计算模块包括：电压压降计算模块，用于根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算在所述线缆总长度上的电压压降；损耗率计算模块，用于根据所述电压压降和输入电压之间的比值得到所述线缆损耗率。优选地，所述电压压降为所述线缆总长度与所述单位压降线缆最大线长度的比值。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种直流线缆损耗率计算方法，其特征在于，包括：

获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系；

根据实际线路的载流量确定线径；

根据实际线路的载流量、线径和所述映射关系，确定单位压降线缆最大线长度；

根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。

2.根据权利要求1所述的直流线缆损耗率计算方法，其特征在于，所述映射关系根据系统结构、线缆材质和载流量确定。

3.根据权利要求1所述的直流线缆损耗率计算方法，其特征在于，

铜芯导线负极不接地系统中的所述映射关系根据下述公式确定：

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{2 \times 17.2 \times I},

或

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{17.2 \times I}

4.根据权利要求1所述的直流线缆损耗率计算方法，其特征在于，根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率包括：

根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算在所述线缆总长度上的电压压降；

根据所述电压压降和输入电压之间的比值得到所述线缆损耗率。

5.根据权利要求4所述的直流线缆损耗率计算方法，其特征在于，所述电压压降为所述线缆总长度与所述单位压降线缆最大线长度的比值。

6.一种直流线缆损耗率计算装置，其特征在于，包括：

映射关系获取模块(1)，用于获取载流量、线径与单位压降线缆最大线长度之间的映射关系；

线径确定模块(2)，用于根据实际线路的载流量确定线径；

单位压降线缆最大线长度确定模块(3)，用于根据实际线路的载流量、线径和所述映射关系，确定单位压降线缆最大线长度；

线缆损耗率计算模块(4)，用于根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算得到线缆损耗率。

7.根据权利要求6所述的直流线缆损耗率计算装置，其特征在于，所述映射关系根据系统结构、线缆材质和载流量确定。

8.根据权利要求6所述的直流线缆损耗率计算装置，其特征在于，

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{2 \times 17.2 \times I},

或

L = \frac{1000 \times S \times U_{R}}{17.2 \times I}

9.根据权利要求6所述的直流线缆损耗率计算装置，其特征在于，所述线缆损耗率计算模块包括：

电压压降计算模块，用于根据线缆总长度和所述单位压降线缆最大线长度计算在所述线缆总长度上的电压压降；

损耗率计算模块，用于根据所述电压压降和输入电压之间的比值得到所述线缆损耗率。

10.根据权利要求9所述的直流线缆损耗率计算装置，其特征在于，所述电压压降为所述线缆总长度与所述单位压降线缆最大线长度的比值。