CN105427186A - 一种基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，包含以下步骤：S1、确定配电网的参数；S2、计算配电网的负荷电流不平衡度，并根据该负荷电流不平衡度计算配电线路首端结构系数；S3、利用配电线路首端结构系数，采用改进等值电阻法计算配电网电能总损耗；S4、根据配电网电能总损耗计算配电网线损率，并与实际线损率比较计算误差。本发明通过考虑负荷不平衡对等值电阻及配电网线损的影响，能更加准确地计算配电网的线损率，更贴近实际线损率，为电网的经济运行提供了指导意义。

Description

一种基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法

技术领域

本发明涉及一种配电网线损的计算方法，具体是指一种基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，属于配电网技术领域。

背景技术

近年来，随着国家对小企业的扶持和人民生活水平的提高，中低压配电网的负荷迅猛增长。中低压配电网多采用辐射状接线方式，供电半径大，导致中低压配电网的线损在全网线损中所占比重较大。因此，对中低压配电网线损的计算方法的深入研究具有一定的理论意义和实际价值。

目前，配电网线损的计算方法主要分为两大类，包括：传统算法和潮流算法。在传统算法中，有将不平衡度对线损的影响应用于低压配电网均方根电流线损计算法，但该方法并未解决代表日以及干路均方根电流采用支路均方根电流直接求和所引起的线损误差。而最大电流法虽然需要的资料少，减少了工作量，但线路首端最大负荷电流取值或预测难以足够准确，导致损耗因数不易计算。也有采用平均电流法对线损进行计算，为了克服平均电流法未考虑负荷不平衡影响的问题，需要引入表征线路总损耗，与负荷平衡时单相线路损耗之间关系的负荷不对称线损系数。如果采用电压损失法，只需要各节点的电压运行数据，避免了电网其他运行参数的收集和整理，方法简单，但其主要用于低压配电网线损的计算。采用潮流算法来计算配电网线损的话，主要是用于电压等级较高、运行数据较齐全的电网。

以下详细介绍一种采用传统等值电阻法计算配电网线损的方法，其思想是：在配电线路首端假想一个等值电阻，因此配电线路首端的总电流流经此等值电阻所产生的电能损耗等于配电网中各分支线路电流流经各分支线路电阻所产生的电能损耗的总和；具体包含以下步骤：

S1、计算配电网线路首端负荷曲线特征系数K：

$K^2=\frac{f(1+\mathrm{\&beta;})-\mathrm{\&beta;}}{f^2},f<0.5$

$K^2=\frac{\frac{1}{3}{(1-\mathrm{\&beta;})}^2+\mathrm{\&beta;}}{{\left(\frac{1+\mathrm{\&beta;}}{2}\right)}^2},f\&GreaterEqual;0.5;$

其中，f为计算负荷率，β为计算最小负荷率；

S2、计算配电网首端出口处平均电流I_pj：

$I_{pj}=\frac{\sqrt{\frac{1}{3}(A_P^2+A_Q^2)}}{Ut},S_N\&GreaterEqual;100kVA;$

S_N<100kVA

其中，A_P表示配电网线路首端总的有功电量，A_Q表示配电网线路首端总的无功电量；U表示配电网线路首端的线电压；t表示配电网的实际运行时间；表示配电网的负荷功率因数；S_N表示配电网中所有变压器的总容量；

S3、计算配电网的电能总损耗ΔA：

$\mathrm{\&Delta;}A=({\mathrm{NK}}^2{I}_{pj}^2{R}_{eq}+\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&Delta;p}}_{oi})t\&times;{10}^{-3};$

其中，N表示配电线路首端结构系数，一般N的取值为3；R_eq表示配电网的等值电阻；Δp_oi表示配电网中第i台配电变压器的空载损耗；m表示配电网中变压器的总数；

S4、计算配电网的线损率：

线损率＝(电能总损耗/配电网供电量)×100％。

上述的传统等值电阻法所计算的配电网线损率，并未考虑配电网中负荷不平衡的现象。但是在实际情况中，配电网负荷不平衡是现象是普遍存在的，因此该方法的计算准确率相对较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，通过考虑负荷不平衡对等值电阻及配电网线损的影响，能更加准确地计算配电网的线损率，更贴近实际线损率，为电网的经济运行提供了指导意义。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，包含以下步骤：

S1、确定配电网的参数；

S2、计算配电网的负荷电流不平衡度，并根据该负荷电流不平衡度计算配电线路首端结构系数；

S3、利用配电线路首端结构系数，采用改进等值电阻法计算配电网电能总损耗；

S4、根据配电网电能总损耗计算配电网线损率，并与实际线损率比较计算误差。

所述的S1中，配电网的参数包含：配电网中节点数、线路数、线路参数以及变压器技术参数和运行数据。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、计算负荷电流不平衡度β_φ：

β_φ＝(I_φ-I_AV)/I_AV；

$I_{AV}=\frac{1}{3}(I_A+I_B+I_C);$

其中，I_φ为相电流，I_A、I_B、I_C分别为三相三线制线路A、B、C的线电流；

S22、假设三相三线制线路A、B、C的各相电阻均为R且负荷功率因数相同，在负荷不平衡的情况下，三相三线制线路A、B、C的三相线路功率总损耗为ΔP'：

${\mathrm{\&Delta;P}}^{\&prime;}=(3+{\mathrm{\&beta;}}_A^2+{\mathrm{\&beta;}}_B^2+{\mathrm{\&beta;}}_C^2)I_{AV}^{2}R;$

β_A＝(I_A-I_AV)/I_AV；

β_B＝(I_B-I_AV)/I_AV；

β_C＝(I_C-I_AV)/I_AV；

其中，β_A、β_B、β_C分别表示三相三线制线路A、B、C的各相负荷电流不平衡度；

在负荷平衡的情况下，三相三线制线路A、B、C的单相线路的功率损耗为ΔP：

$\mathrm{\&Delta;}P=I_{AV}^{2}R;$

S23、计算负荷不平衡情况下的配电线路首端结构系数N：

$N=\frac{{\mathrm{\&Delta;P}}^{\&prime;}}{\mathrm{\&Delta;}P}=3+{\mathrm{\&beta;}}_A^2+{\mathrm{\&beta;}}_B^2+{\mathrm{\&beta;}}_C^2.$

所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、计算配电网线路首端负荷曲线特征系数K：

$K^2=\frac{f(1+\mathrm{\&beta;})-\mathrm{\&beta;}}{f^2},f<0.5$

$K^2=\frac{\frac{1}{3}{(1-\mathrm{\&beta;})}^2+\mathrm{\&beta;}}{{\left(\frac{1+\mathrm{\&beta;}}{2}\right)}^2},f\&GreaterEqual;0.5;$

其中，f为计算负荷率，β为计算最小负荷率；

S32、计算配电网首端出口处平均电流I_pj：

$I_{pj}=\frac{\sqrt{\frac{1}{3}(A_P^2+A_Q^2)}}{Ut},S_N\&GreaterEqual;100kVA;$

S_N<100kVA

其中，A_P表示配电网线路首端总的有功电量，A_Q表示配电网线路首端总的无功电量；U表示配电网线路首端的线电压；t表示配电网的实际运行时间；表示配电网的负荷功率因数；S_N表示配电网中所有变压器的总容量；

S33、利用S23中计算得到的配电线路首端结构系数N，计算负荷不平衡情况下的配电网的电能总损耗ΔA'：

${\mathrm{\&Delta;A}}^{\&prime;}=({\mathrm{NK}}^2{I}_{pj}^2{R}_{eq}+\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&Delta;p}}_{oi})t\&times;{10}^{-3};$

其中，R_eq表示配电网的等值电阻；Δp_oi表示配电网中第i台配电变压器的空载损耗；m表示配电网中变压器的总数。

所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、计算负荷不平衡情况下的配电网的线损率：

线损率＝(电能总损耗/配电网供电量)×100％；

S42、将计算得到的线损率与配电网的实际线损率比较，计算两者的差值以及相对误差。

综上所述，本发明提供的基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，通过考虑负荷不平衡对等值电阻及配电网线损的影响，能更加准确地计算配电网的线损率，更贴近实际线损率，有利于电网的经济运行。

附图说明

图1是本发明中基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法的流程图；

图2是本发明实施例中某35kV变电站10kV系统的结构事宜图。

具体实施方式

以下根据图1～图2，具体说明本发明的较佳实施例。

由于配电网中负荷不平衡的现象是普遍存在的，而传统的等值电阻法并未考虑负荷不对称引起的配电网线路损耗的增加问题。因此，为了考虑负荷不平衡对等值电阻计及配电网线损的影响，将等值电阻法进行改进和修正。

如图1所示，为本发明所提供的基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，包含以下步骤：

S1、确定配电网的参数；

S2、计算配电网的负荷电流不平衡度，并根据该负荷电流不平衡度计算配电线路首端结构系数；

S3、利用配电线路首端结构系数，采用改进等值电阻法计算配电网电能总损耗；

S4、根据配电网电能总损耗计算配电网线损率，并与实际线损率比较计算误差。

所述的S1中，配电网的参数包含：配电网中节点数、线路数、线路参数以及变压器技术参数和运行数据等。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、计算负荷电流不平衡度β_φ：

β_φ＝(I_φ-I_AV)/I_AV；

$I_{AV}=\frac{1}{3}(I_A+I_B+I_C);$

其中，I_φ为相电流，I_A、I_B、I_C分别为三相三线制线路A、B、C的线电流；

S22、假设三相三线制线路A、B、C的各相电阻均为R且负荷功率因数相同，在负荷不平衡的情况下，三相三线制线路A、B、C的三相线路功率总损耗为ΔP'：

${\mathrm{\&Delta;P}}^{\&prime;}=(3+{\mathrm{\&beta;}}_A^2+{\mathrm{\&beta;}}_B^2+{\mathrm{\&beta;}}_C^2)I_{AV}^{2}R;$

β_A＝(I_A-I_AV)/I_AV；

β_B＝(I_B-I_AV)/I_AV；

β_C＝(I_C-I_AV)/I_AV；

其中，β_A、β_B、β_C分别表示三相三线制线路A、B、C的各相负荷电流不平衡度；

在负荷平衡的情况下，三相三线制线路A、B、C的单相线路的功率损耗为ΔP：

$\mathrm{\&Delta;}P=I_{AV}^{2}R;$

S23、计算负荷不平衡情况下的配电线路首端结构系数N：

$N=\frac{{\mathrm{\&Delta;P}}^{\&prime;}}{\mathrm{\&Delta;}P}=3+{\mathrm{\&beta;}}_A^2+{\mathrm{\&beta;}}_B^2+{\mathrm{\&beta;}}_C^2.$

所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、计算配电网线路首端负荷曲线特征系数K：

$K^2=\frac{f(1+\mathrm{\&beta;})-\mathrm{\&beta;}}{f^2},f<0.5$

$K^2=\frac{\frac{1}{3}{(1-\mathrm{\&beta;})}^2+\mathrm{\&beta;}}{{\left(\frac{1+\mathrm{\&beta;}}{2}\right)}^2},f\&GreaterEqual;0.5;$

其中，f为计算负荷率，β为计算最小负荷率；

S32、计算配电网首端出口处平均电流I_pj：

$I_{pj}=\frac{\sqrt{\frac{1}{3}(A_P^2+A_Q^2)}}{Ut},S_N\&GreaterEqual;100kVA;$

S_N<100kVA

其中，A_P表示配电网线路首端总的有功电量，A_Q表示配电网线路首端总的无功电量；U表示配电网线路首端的线电压；t表示配电网的实际运行时间；表示配电网的负荷功率因数；S_N表示配电网中所有变压器的总容量；

S33、利用S23中计算得到的配电线路首端结构系数N，计算负荷不平衡情况下的配电网的电能总损耗ΔA'：

${\mathrm{\&Delta;A}}^{\&prime;}=({\mathrm{NK}}^2{I}_{pj}^2{R}_{eq}+\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&Delta;p}}_{oi})t\&times;{10}^{-3};$

其中，R_eq表示配电网的等值电阻；Δp_oi表示配电网中第i台配电变压器的空载损耗；m表示配电网中变压器的总数；

在本发明中，表示配电线路首端结构系数的N不再恒等于3，而是由负荷不平衡度来决定。

所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、计算负荷不平衡情况下的配电网的线损率：

线损率＝(电能总损耗/配电网供电量)×100％；

S42、将计算得到的线损率与配电网的实际线损率比较，计算两者的差值以及相对误差。

以下将通过一个详细的实施例，来进一步描述本发明。如图2所示，为某35kV变电站10kV系统的结构示意图，以下将针对该配电网系统，分别采用传统等值电阻法和采用本发明的改进等值电阻法进行配电网线损计算，通过实际的数据比较来进一步说明本发明的优点和有益效果。

首先，确定配电网的参数，包括确定节点数、线路数，线路参数及变压器技术参数和运行数据等。如图2所示，该配电网中共有LGJ-50、LGJ-35、LGJ-25这3种型号的导线，编号为1-6号的7台配电变压器(其中3号拥有2台相同的配电变压器)，该7台配电变压器的总容量为373kVA，某月实际投入运营的时间为t＝555h。该配电网线路首端的有功供电量为35460kWh、无功供电量为26140kVarh，配电变压器总抄见电量为34010kWh，线路首端平均功率因数为0.80，实际综合线损率为4.62％。并且已经测算得到负荷曲线特征系数为K＝1.08。其他有关于线路参数以及变压器参数详细请参见下述表1和表2。

表1、配电网的线路参数。

表2、配电网的变压器技术参数及运行数据。

然后分别采用传统等值电阻法以及本发明改进等值电阻法对配电网的线损率进行计算，并将计算结果分别与实际线损率进行比较，详细请参见下述表3。

	传统等值电阻法	改进等值电阻法
			计算得到的理论线损率	3.08％	3.15％
实际线损率	4.62％	4.62％
			实际线损率与理论线损率差值	1.54％	1.47％
实际线损率与理论线损率相对误差	33.33％	31.82％

表3、计算结果比较。

由表3中的计算结果可知，传统等值电阻法计算得到的理论线损率为3.08％，与实际线损率4.62％相比较，差值为1.54％，相对误差为33.33％。而由本发明中的改进等值电阻法计算得到的理论线损率为3.15％，与实际线损率4.62％相比较，差值为1.47％，相对误差为31.82％。可见，由本发明方法计算得到的线损率更接近于实际线损率，因此更准确，也更有利于电网的经济运行。

综上所述，本发明提供的基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，通过考虑负荷不平衡对等值电阻及配电网线损的影响，能更加准确地计算配电网的线损率，更贴近实际线损率，有利于电网的经济运行。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、确定配电网的参数；

S2、计算配电网的负荷电流不平衡度，并根据该负荷电流不平衡度计算配电线路首端结构系数；

S3、利用配电线路首端结构系数，采用改进等值电阻法计算配电网电能总损耗；

S4、根据配电网电能总损耗计算配电网线损率，并与实际线损率比较计算误差。

2.如权利要求1所述的基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，其特征在于，所述的S1中，配电网的参数包含：配电网中节点数、线路数、线路参数以及变压器技术参数和运行数据。

3.如权利要求2所述的基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、计算负荷电流不平衡度β_φ：

β_φ＝(I_φ-I_AV)/I_AV；

$I_{AV}=\frac{1}{3}(I_A+I_B+I_C);$

其中，I_φ为相电流，I_A、I_B、I_C分别为三相三线制线路A、B、C的线电流；

S22、假设三相三线制线路A、B、C的各相电阻均为R且负荷功率因数相同，在负荷不平衡的情况下，三相三线制线路A、B、C的三相线路功率总损耗为ΔP'：

${\mathrm{\&Delta;P}}^{\&prime;}=(3+{\mathrm{\&beta;}}_A^2+{\mathrm{\&beta;}}_B^2+{\mathrm{\&beta;}}_C^2)I_{AV}^{2}R;$

β_A＝(I_A-I_AV)/I_AV；

β_B＝(I_B-I_AV)/I_AV；

β_C＝(I_C-I_AV)/I_AV；

其中，β_A、β_B、β_C分别表示三相三线制线路A、B、C的各相负荷电流不平衡度；

在负荷平衡的情况下，三相三线制线路A、B、C的单相线路的功率损耗为ΔP：

$\mathrm{\&Delta;}P=I_{AV}^{2}R;$

S23、计算负荷不平衡情况下的配电线路首端结构系数N：

$N=\frac{{\mathrm{\&Delta;P}}^{\&prime;}}{\mathrm{\&Delta;}P}=3+{\mathrm{\&beta;}}_A^2+{\mathrm{\&beta;}}_B^2+{\mathrm{\&beta;}}_C^2.$

4.如权利要求3所述的基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，其特征在于，

所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、计算配电网线路首端负荷曲线特征系数K：

$K^2=\frac{f(1+\mathrm{\&beta;})-\mathrm{\&beta;}}{f^2},f<0.5$

$K^2=\frac{\frac{1}{3}{(1-\mathrm{\&beta;})}^2+\mathrm{\&beta;}}{{\left(\frac{1+\mathrm{\&beta;}}{2}\right)}^2},f\&GreaterEqual;0.5;$

其中，f为计算负荷率，β为计算最小负荷率；

S32、计算配电网首端出口处平均电流I_pj：

$\begin{array}{cc}{I}_{pj}=\frac{\sqrt{\frac{1}{3}(A_P^2+A_Q^2)}}{Ut}& S_N\&GreaterEqual;100kVA\end{array};$

其中，A_P表示配电网线路首端总的有功电量，A_Q表示配电网线路首端总的无功电量；U表示配电网线路首端的线电压；t表示配电网的实际运行时间；表示配电网的负荷功率因数；S_N表示配电网中所有变压器的总容量；

S33、利用S23中计算得到的配电线路首端结构系数N，计算负荷不平衡情况下的配电网的电能总损耗ΔA'：

${\mathrm{\&Delta;A}}^{\&prime;}=({\mathrm{NK}}^2{I}_{pj}^2{R}_{eq}+\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&Delta;p}}_{oi})t\&times;{10}^{-3};$

其中，R_eq表示配电网的等值电阻；Δp_oi表示配电网中第i台配电变压器的空载损耗；m表示配电网中变压器的总数。

5.如权利要求4所述的基于改进等值电阻法的配电网线损计算方法，其特征在于，所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、计算负荷不平衡情况下的配电网的线损率：

线损率＝(电能总损耗/配电网供电量)×100％；

S42、将计算得到的线损率与配电网的实际线损率比较，计算两者的差值以及相对误差。