CN106097156A - 配电网线损计算方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网线损计算方法和系统，接收配电网各设备参数及电量数据。根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流各等效配电变压器平均负载电流。根据各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据各节段平均负载电流计算各节段可变损耗。根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗。根据各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗。根据各配电变压器固定损耗、各配电变压器可变损耗和各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。引入了配电变压器电量数据，使线损计算更符合实际情况，从而提高了结果的准确度。

Description

配电网线损计算方法和系统

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，特别是涉及一种配电网线损计算方法和系统。

背景技术

我国中压配电网络的节点多、分支线多、元件也多，且多数元件不具备测录运行参数的条件，因此，要精确地计算配电网电能损耗是困难的，在满足实际工程计算精度的前提下，一般采用平均电流法及等值电阻法等在计算机上进行计算。

根据传统现有技术，主要采用基于配电变压器容量的等值电阻法进行中压配电网电能损耗计算。等值电阻法的基本思想是将整个配电网的线损看成由两个部分组成，一部分是对应于变压器铁心产生的固定损耗，另一部分是对应线路和变压器绕组产生的可变损耗。其中，可变损耗等于供电首端均方根电流流过等值电阻所产生的损耗。基于配电变压器容量的等值电阻法还假设所有变压器平均负荷率均相同，这虽简化了计算过程，但降低了计算精度。

发明内容

基于此，有必要针对配电网线损计算精度低的问题，提供一种配电网线损计算方法和系统。

一种配电网线损计算方法，包括以下步骤：

接收配电网各设备参数及电量数据；

根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流；

根据所述各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据所述各节段平均负载电流计算各节段可变损耗；

根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗；

根据所述各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗；

根据所述各配电变压器固定损耗、所述各配电变压器可变损耗和所述各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。

一种配电网线损计算系统，包括：

接收模块，接收配电网各设备参数及电量数据；

配电变压器和等效配电变压器平均负载电流计算模块，根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流；

节段平均负载电流和节段可变损耗计算模块，根据所述各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据所述各节段平均负载电流计算各节段可变损耗；

配电变压器固定损耗计算模块，根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗；

配电变压器可变损耗计算模块，根据所述各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗；

配电网总损耗电量计算模块，根据所述各配电变压器固定损耗、所述各配电变压器可变损耗和所述各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。

上述配电网线损计算方法和系统，根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流，根据各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据各节段平均负载电流计算各节段可变损耗，根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗，根据各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗，最后根据各配电变压器固定损耗、所述各配电变压器可变损耗和所述各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。与传统配电网线损理论计算方法中对配电变压器负载率简化处理方式相比，本发明由于引入了配电变压器电量数据，使线损计算的基础条件更符合实际情况，从而提高了计算结果的准确度。

附图说明

图1为一实施例中配电网线损计算方法的流程图；

图2为一实施例中配电网线损计算系统的结构图；

图3为一实施例中配电网的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种配电网线损计算方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S110：接收配电网各设备参数及电量数据。配电网各设备参数包括设备类型、编号、电压等级等，电量数据包括空载损耗功率、负载损耗功率、有功电量、无功电量、运行时间等。

步骤S120：根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流。具体地，在一个实施例中，步骤S120包括步骤122和步骤124。

步骤122：根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流，具体为：

其中，I_Tj为第j台配电变压器平均负载电流，kA；E_Tj为第j台配电变压器有功电量，MWh；Q_Tj为第j台配电变压器无功电量，MVar；U为第j台配电变压器额定电压，kV；T为第j台配电变压器运行时间，h；m为整个配电网配电变压器总数量。

步骤124：根据配电网各设备参数及电量数据计算各等效配电变压器平均负载电流，其中，等效配电变压器是指配电网中的小电源，具体为:

其中，I_STj为第j台等效配电变压器平均负载电流，kA；E_STj为第j台等效配电变压器有功电量，MWh；Q_STj为第j台等效配电变压器无功电量，MVar；x为整个配电网等效配电变压器总数量。

步骤S130：根据各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据各节段平均负载电流计算各节段可变损耗。其中，节段是指配电网中两个节点之间的配线段，具体地，在一个实施例中，步骤S130包括步骤132和步骤134。

步骤132：根据各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，具体为：

其中，I_Li为第i个节段平均负载电流，kA；M_i为第i个节段下挂所有配电变压器和等效配电变压器的数量；n为整个配电网节段总数量。

节段下挂配电变压器和等效配电变压器的含义是：在单辐射型的配电网中，以变电站10kV母线侧为首端，所有需经该节段方能与首端建立起电气连接的配电变压器和等效配电变压器，即为该节段下挂所有配电变压器和等效配电变压器。

步骤134：根据各节段平均负载电流计算各节段可变损耗，具体为：

其中，ΔW_Li为第i个节段可变损耗，MWh；r_Li为第i个节段的电阻值，Ω。

步骤S140：根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗。具体地：

ΔW_0，Tj＝p_0，TjT，(j＝1，2，…，m)(式5)

其中，ΔW_0，Tj为第j台配电变压器固定损耗，MWh；p_0，Tj为第j台配电变压器空载损耗功率，MW。

步骤S150：根据各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗。具体为：

其中，ΔW_k，Tj为第j台配电变压器可变损耗，MWh；I_n，Tj为第j台配电变压器额定电流，kA；p_k，Tj为为第j台配电变压器负载损耗功率，MW；S_n，Tj为第j台配电变压器额定容量，MVA。

步骤S160：根据各配电变压器固定损耗、各配电变压器可变损耗和各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。具体为：

其中，ΔW为整个配电网总损耗电量，MWh。

上述配电网线损计算方法，所需要的各配电变压器和节段的设备参数、配变电量可以通过电网各生产业务信息系统中获取，数据收集难度不大，且与传统配电网线损理论计算方法中对配电变压器负载率简化处理方式相比，本发明由于引入了配电变压器电量数据，使线损计算的基础条件更符合实际情况，从而提高了计算结果的准确度。

本发明还提供了一种配电网线损计算系统，如图2所示，包括接收模块110、配电变压器和等效配电变压器平均负载电流计算模块120、节段平均负载电流和节段可变损耗计算模块130、配电变压器固定损耗计算模块140、配电变压器可变损耗计算模块150和配电网总损耗电量计算模块160。

接收模块110，用于接收配电网各设备参数及电量数据。配电网各设备参数包括设备类型、编号、电压等级等，电量数据包括空载损耗功率、负载损耗功率、有功电量、无功电量、运行时间等。

配电变压器和等效配电变压器平均负载电流计算模块120，根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流。在其中一个实施例中，配电变压器和等效配电变压器平均负载电流计算模块120包括配电变压器平均负载电流计算单元121和等效配电变压器平均负载电流计算单元122。

具体地，配电变压器平均负载电流计算单元121，具体为：

其中，I_Tj为第j台配电变压器平均负载电流，kA；E_Tj为第j台配电变压器有功电量，MWh；Q_Tj为第j台配电变压器无功电量，MVar；U为第j台配电变压器额定电压，kV；T为第j台配电变压器运行时间，h；m为整个配电网配电变压器总数量。

等效配电变压器平均负载电流计算单元122，具体为:

其中，I_STj为第j台等效配电变压器平均负载电流，kA；E_STj为第j台等效配电变压器有功电量，MWh；Q_STj为第j台等效配电变压器无功电量，MVar；x为整个配电网等效配电变压器总数量。

节段平均负载电流和节段可变损耗计算模块130，根据各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据各节段平均负载电流计算各节段可变损耗。在其中一个实施例中，节段平均负载电流和节段可变损耗计算模块130包括节段平均负载电流计算单元131和节段可变损耗计算单元132。

具体地，节段平均负载电流计算单元131，具体为：

其中，I_Li为第i个节段平均负载电流，kA；M_i为第i个节段下挂所有配电变压器和等效配电变压器的数量；n为整个配电网节段总数量。

节段可变损耗计算单元132，具体为：

其中，ΔW_Li为第i个节段可变损耗，MWh；r_Li为第i个节段的电阻值，Ω。

配电变压器固定损耗计算模块140，根据配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗。在其中一个实施例中，具体为：

ΔW_0，Tj＝p_0，TjT，(j＝1，2，…，m)(式5)

其中，ΔW_0，Tj为第j台配电变压器固定损耗，MWh；p_0，Tj为第j台配电变压器空载损耗功率，MW。

配电变压器可变损耗计算模块150，根据各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗。在其中一个实施例中，具体为：

其中，ΔW_k，Tj为第j台配电变压器可变损耗，MWh；I_n，Tj为第j台配电变压器额定电流，kA；p_k，Tj为为第j台配电变压器负载损耗功率，MW；S_n，Tj为第j台配电变压器额定容量，MVA。

配电网总损耗电量计算模块160，根据各配电变压器固定损耗、各配电变压器可变损耗和各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。在其中一个实施例中，具体为：

其中，ΔW为整个配电网总损耗电量，MWh。

上述配电网线损计算系统，所需要的各配电变压器和节段的设备参数、配变电量可以通过电网各生产业务信息系统中获取，数据收集难度不大，且与传统配电网线损理论计算系统中对配电变压器负载率简化处理方式相比，本发明由于引入了配电变压器电量数据，使线损计算的基础条件更符合实际情况，从而提高了计算结果的准确度。

如图3所示，为本发明一实施例中配电网的结构示意图，该配电网包括变电站T、10kV母线W，共有5个节段，分别为L1、L2、L3、L4、L5，3个配电变压器，分别为S1、S3、S4，1个等效配电变压器S2。该配电网各设备参数及电量数据参见表1。

表1

根据上述实施例所提供的配电网线损计算方法和系统，通过公式(式1)和(式2)，计算出配电变压器S1、S3、S4平均负载电流分别为0.013kA、0.0043kA和0.0031kA，计算出等效配电变压器S2平均负载电流为-0.009kA。

根据公式(式3)计算出的各节段L1、L2、L3、L4、L5平均负载电流分别为0.0117kA、-0.001kA、-0.004kA、0.0043kA和0.0031kA。

根据公式(式4)计算出的各节段L1、L2、L3、L4、L5可变损耗分别为0.0485MWh、0.0003MWh、0.0030MWh、0.0031MWh和0.0027MWh。

根据公式(式5)计算出的各配电变压器S1、S3、S4固定损耗分别为0.3456MWh、0.3456MWh和0.4896MWh。

根据公式(式6)计算出的各配电变压器S1、S3、S4可变损耗分别为1.3445MWh、0.1460MWh和0.0418MWh。

根据公式(式7)计算出的整个配电网总损耗电量为2.7706MWh。其中，配电变压器总固定损耗为1.1808MWh，配电变压器总可变损耗为1.5323MWh，节段总可变损耗为0.0575MWh，以计算获得更符合实际更准确的线损值。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电网线损计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收配电网各设备参数及电量数据；

根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流；

根据所述各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据所述各节段平均负载电流计算各节段可变损耗；

根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗；

根据所述各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗；

根据所述各配电变压器固定损耗、所述各配电变压器可变损耗和所述各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。

2.根据权利要求1所述的配电网线损计算方法，其特征在于，所述根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流，包括：

根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流，具体为：

$I_{Tj}=\frac{\sqrt{E_{Tj}^2+Q_{Tj}^2}}{\sqrt{3}UT},(j=1,2,...,m)$

其中，I_Tj为第j台配电变压器平均负载电流；E_Tj为第j台配电变压器有功电量；Q_Tj为第j台配电变压器无功电量；U为第j台配电变压器额定电压；T为第j台配电变压器运行时间；m为整个配电网配电变压器总数量；

根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各等效配电变压器平均负载电流，具体为:

$I_{STj}=-\frac{\sqrt{E_{STj}^2+Q_{STj}^2}}{\sqrt{3}UT},(j=1,2,...,x)$

其中，I_STj为第j台等效配电变压器平均负载电流；E_STj为第j台等效配电变压器有功电量；Q_STj为第j台等效配电变压器无功电量；x为整个配电网等效配电变压器总数量。

3.根据权利要求1所述的配电网线损计算方法，其特征在于，所述根据所述各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据所述各节段平均负载电流计算各节段可变损耗包括：

根据所述各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，具体为：

$I_{Li}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{I}_{Tj},(i=1,2,...,n)$

其中，I_Li为第i个节段平均负载电流；M_i为第i个节段下挂所有配电变压器和等效配电变压器的数量；n为整个配电网节段总数量；

根据所述各节段平均负载电流计算各节段可变损耗，具体为：

${\mathrm{\ΔW}}_{Li}=3I_{Li}^2{r}_{Li}T,(i=1,2,...,n)$

其中，ΔW_Li为第i个节段可变损耗；r_Li为第i个节段的电阻值。

4.根据权利要求1所述的配电网线损计算方法，其特征在于，所述根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗包括：

ΔW_0，Tj＝p_0，TjT，(j＝1，2，...，m)

其中，ΔW_0，Tj为第j台配电变压器固定损耗；p_0，Tj为第j台配电变压器空载损耗功率。

5.根据权利要求1所述的配电网线损计算方法，其特征在于，所述根据所述各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗包括：

${\mathrm{\ΔW}}_{k,Tj}={\left(\frac{I_{Tj}}{I_{n,Tj}}\right)}^2{p}_{k,Tj}T=\frac{p_{k,Tj}(E_{Tj}^2+Q_{Tj}^2)}{{\mathrm{TS}}_{n,Tj}^2},(j=1,2,...,m)$

其中，ΔW_k，Tj为第j台配电变压器可变损耗；I_n，Tj为第j台配电变压器额定电流；p_k，Tj为为第j台配电变压器负载损耗功率；S_n，Tj为第j台配电变压器额定容量。

6.一种配电网线损计算系统，其特征在于，包括：

接收模块，接收配电网各设备参数及电量数据；

配电变压器和等效配电变压器平均负载电流计算模块，根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流和各等效配电变压器平均负载电流；

节段平均负载电流和节段可变损耗计算模块，根据所述各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，并根据所述各节段平均负载电流计算各节段可变损耗；

配电变压器固定损耗计算模块，根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗；

配电变压器可变损耗计算模块，根据所述各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗；

配电网总损耗电量计算模块，根据所述各配电变压器固定损耗、所述各配电变压器可变损耗和所述各节段可变损耗计算整个配电网总损耗电量并输出。

7.根据权利要求6所述的配电网线损计算系统，其特征在于，所述配电变压器和等效配电变压器平均负载电流计算模块，包括：

配电变压器平均负载电流计算单元，用于根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器平均负载电流，具体为：

$I_{Tj}=\frac{\sqrt{E_{Tj}^2+Q_{Tj}^2}}{\sqrt{3}UT},(j=1,2,...,m)$

其中，I_Tj为第j台配电变压器平均负载电流；E_Tj为第j台配电变压器有功电量；Q_Tj为第j台配电变压器无功电量；U为第j台配电变压器额定电压；T为第j台配电变压器运行时间；m为整个配电网配电变压器总数量；

等效配电变压器平均负载电流计算单元，用于根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各等效配电变压器平均负载电流，具体为:

$I_{STj}=-\frac{\sqrt{E_{STj}^2+Q_{STj}^2}}{\sqrt{3}UT},(j=1,2,...,x)$

其中，I_STj为第j台等效配电变压器平均负载电流；E_STj为第j台等效配电变压器有功电量；Q_STj为第j台等效配电变压器无功电量；x为整个配电网等效配电变压器总数量。

8.根据权利要求6所述的配电网线损计算系统，其特征在于，所述节段平均负载电流和节段可变损耗计算模块，包括：

节段平均负载电流计算单元，用于根据所述各配电变压器平均负载电流和所述各等效配电变压器平均负载电流计算各节段平均负载电流，具体为：

$I_{Li}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{I}_{Tj},(i=1,2,...,n)$

其中，I_Li为第i个节段平均负载电流；M_i为第i个节段下挂所有配电变压器和等效配电变压器的数量；n为整个配电网节段总数量；

节段可变损耗计算单元，用于根据所述各节段平均负载电流计算各节段可变损耗，具体为：

${\mathrm{\ΔW}}_{Li}=3I_{Li}^2{r}_{Li}T,(i=1,2,...,n)$

其中，ΔW_Li为第i个节段可变损耗；r_Li为第i个节段的电阻值。

9.根据权利要求6所述的配电网线损计算系统，其特征在于，配电变压器固定损耗计算模块根据所述配电网各设备参数及电量数据计算各配电变压器固定损耗，包括：

ΔW_0，Tj＝p_0，TjT，(j＝1，2，…，m)

其中，ΔW_0，Tj为第j台配电变压器固定损耗；p_0，Tj为第j台配电变压器空载损耗功率。

10.根据权利要求6所述的配电网线损计算系统，其特征在于，配电变压器可变损耗计算模块根据所述各配电变压器平均负载电流计算各配电变压器可变损耗，包括：

${\mathrm{\ΔW}}_{k,Tj}={\left(\frac{I_{Tj}}{I_{n,Tj}}\right)}^2{p}_{k,Tj}T=\frac{p_{k,Tj}(E_{Tj}^2+Q_{Tj}^2)}{{\mathrm{TS}}_{n,Tj}^2},(j=1,2,...,m)$

其中，ΔW_k，Tj为第j台配电变压器可变损耗；I_n，Tj为第j台配电变压器额定电流；P_k，Tj为为第j台配电变压器负载损耗功率；S_n，Tj为第j台配电变压器额定容量。