CN106953322A - 一种配电网降低网损的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网降低网损的方法，包含以下步骤：S1、运用等值电阻法推导导线损耗计算模型；S2、运用回归分析法推导变压器损耗计算模型；S3、将导线损耗计算模型和变压器损耗计算模型两者的代数相加，得到配电网的损耗计算模型；S4、对配电网的损耗计算模型实施不同降损措施，计算得到不同配电网线损率，对不同配电网线损率进行比较，选出最优的降损措施。其优点是：将配电网损耗分为导线损耗和变压器损耗，通过构建基于等值电阻和回归分析的配电网网损计算模型，并运用模型对配电网不同降损措施的降损潜力进行计算分析，进而优化出降损潜力大、经济效益好的降损措施，以利于电力企业的项目决策。

Description

一种配电网降低网损的方法

技术领域

本发明涉及配电网技术领域，具体涉及一种配电网降低网损的方法

背景技术

在电力网的电能损耗中，配电网线损所占比例最高，因此，研究配电网的降损潜力对电力企业运营效益的提升具有重要意义。按照线损性质，配电网的实际线损分为技术线损和管理线损。分析配电网的技术线损潜力，需要找出影响配电网线损的技术因素，即配电网技术线损的薄弱环节，根据统计供电量和售电量，用其差值求得统计线损。因为含有部分不明损失(管理线损)，故不能有针对性地制定最有效的降损措施。现大多研究都集中在配电网线损计算方法的理论研究，或者是对单条10kV线路(单个低压台区)理论线损率的实际计算上，对于某一地区整个配电网线损率的计算以及降损措施的优选，并没有给出行之有效且简单易行的方法和流程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网降低网损的方法，将配电网损耗分为导线损耗和变压器损耗，通过构建基于等值电阻和回归分析的配电网网损计算模型，并运用模型对配电网不同降损措施的降损潜力进行计算分析，进而优化出降损潜力大、经济效益好的降损措施，以利于电力企业的项目决策。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种配电网降低网损的方法，其特征是，该方法包含以下步骤：

S1、运用等值电阻法推导导线损耗计算模型；

S2、运用回归分析法推导变压器损耗计算模型；

S3、将导线损耗计算模型和变压器损耗计算模型两者的代数相加，得到配电网的损耗计算模型；

S4、对配电网的损耗计算模型实施不同降损措施，计算得到不同配电网线损率，对不同配电网线损率进行比较，选出最优的降损措施。

上述的一种配电网降低网损的方法，其中，所述的步骤S1具体包含：

S11、定义线路节段：

将配电网中从母线到变压器或从一台变压器到相邻变压器之间的线路称为配电网线路的节段；假设全网有n个节段，m台变压器，第i个节段的电阻为R_i，在i节段后面挂j台变压器，则流经该第i个节段的负荷电流为：

式中：k_j为第j台变压器的平均负荷率；S_j为第j台变压器的额定容量；U为母线电压；m_i指的是m台变压器中的第i个变压器；

第i个节段线路的可变损耗为：

式中，I_effi为第i个节段的负荷电流；

S12、定义线路等值电阻：

当配电网总电流流过电阻R_Leq所引起的电能损耗等于配电网所有节段可变损耗总和时，称此电阻R_Leq为线路等值电阻；

S13、推导出线路等值电阻：

根据线路等值电阻的定义，得到下式：

线路总负荷电流I_eff由全网变压器负载率表示：

推导出配电网线路等值电阻R_Leq为：

S14、t时刻内配电网导线损耗计算模型为：

上述的一种配电网降低网损的方法，其中，所述步骤S2具体包含：

S21、选取配电网中同一型号、不同容量变压器的空载损耗和短路损耗作为回归分析的样本；

S22、对不同型号变压器所选样本进行回归分析；

S23、分别建立不同型号变压器的空间损耗和短路损耗的回归方程；

S24、统计配电网中同一型号、不同容量变压器的平均容量，并带入回归方程，求得同一型号、不同容量变压器的空载损耗和短路损耗；

S25、将所有型号变压器的损耗代数求和，求得配电网中所有变压器的损耗；

配电网变压器损耗计算模型为：

ΔW_T＝ΔP₀T+β²ΔP_kτ_max (7)

式中，P₀为变压器空载损耗；T为变压器运行小时数；β为变压器负载率；P_k为变压器额定功率下的负载损耗；τ_max为最大负荷损耗小时数。

上述的一种配电网降低网损的方法，其中，所述的步骤S3中：

所述配电网的损耗计算模型为：

ΔW＝ΔW_L+ΔW_T (8)。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、通过构建基于等值电阻和回归分析的配电网网损计算模型，并运用模型对配电网不同降损措施的降损潜力进行计算分析，进而优化出降损潜力大、经济效益好的降损措施，以利于电力企业的项目决策；

2、本方法不仅可以准确计算单条线路或单个低压台区的理论线损率，还能计算不同降损措施实施后，配电网理论线损率的减小量，进而评估不同降损措施的降损潜力，从而优选出降损潜力大、经济效益高的降损措施。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明一实施例中的10kV段划分示意图；

图3为本发明一实施例中步骤S4的配电网降损潜力分析流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，本发明提出了一种配电网降低网损的方法，将配电网损耗分为导线损耗和变压器(或配电变压器，以下统称变压器)损耗，通过构建基于等值电阻和回归分析的配电网网损计算模型，并运用模型对配电网不同降损措施的降损潜力进行计算分析，进而优化出降损潜力大、经济效益好的降损措施，以利于电力企业的项目决策，该方法包含以下步骤：

S1、运用等值电阻法推导导线损耗计算模型；

S2、运用回归分析法推导变压器损耗计算模型；

S3、将导线损耗计算模型和变压器损耗计算模型两者的代数相加，得到配电网的损耗计算模型；

S4、对配电网的损耗计算模型实施不同降损措施，计算得到不同配电网线损率，对不同配电网线损率进行比较，选出最优的降损措施。

本实施例中，所述的步骤S1具体包含线路节段的定义、线路等值电阻的定义、线路等值电阻的推导，结合图2的简化配电网进行理解，具体步骤如下：

S11、定义线路节段：

将配电网中从母线到变压器或从一台变压器到另一台变压器之间的线路称为配电网线路的节段；假设全网有n个节段，m台变压器，第i个节段的电阻为R_i，后面挂j台变压器，则流经该第i个节段的负荷电流为：

式中：k_j为第j台变压器的平均负荷率；S_j为第j台变压器的额定容量；U为母线电压；m_i指的是m台变压器中的第i个变压器；

第i个节段线路的可变损耗为：

式中，I_effi为第i个节段的负荷电流；

S12、定义线路等值电阻：

当配电网总电流流过某一电阻R_Leq所引起的电能损耗等于配电网所有节段可变损耗总和时，称此电阻R_Leq为线路等值电阻；

S13、推导出线路等值电阻：

根据线路等值电阻的定义，得到下式：

线路总负荷电流I_eff由全网变压器负载率表示：

将式(4)代入式(3)，推导出配电网线路等值电阻R_Leq为：

S14、t时刻内配电网导线损耗计算模型为：

由于变压器损耗的主要影响因素为变压器型号、容量和变压器负载率，但是，配电网中变压器型号、容量复杂多样，变压器的负载率也不等，若要逐一计算每台变压器的损耗电量显然并不现实，为解决上述问题，引入概率统计中的回归分析，本实施例中，所述步骤S2具体包含：

S21、选取配电网中同一型号、不同容量变压器的空载损耗和短路损耗作为回归分析的样本；考虑到配电网中变压器型号、容量复杂多样，变压器的负载率也不等，若逐一计算每台变压器的损耗电量显然不现实，为此引入了概率统计中的回归分析法，在后续步骤计算变压器损耗时需要用到该样本；

S22、对不同型号的变压器所选样本进行回归分析，得到型号与变压器的空载损耗与短路损耗的变化关系；

S23、根据型号与变压器的空载损耗与短路损耗的变化关系，建立不同型号的变压器的空间损耗和短路损耗的回归方程；具体的，多个不同型号的变压器的空载损耗和短路损耗共同建立一个回归方程；

S24、统计配电网中同一型号、不同容量变压器的平均容量，并带入回归方程，求得同一型号、不同容量变压器的空载损耗和短路损耗；此处，所述的带入回归方程的过程具体为在S23建立的回归方程的基础上，将同一型号、不同容量的变压器的平均容量带入；

S25、将所有型号变压器(包括步骤S21中同一型号、不同容量变压器以及步骤S22中不同型号的变压器)的损耗代数求和，求得配电网中所有变压器的损耗；

配电网变压器损耗计算模型为：

ΔW_T＝ΔP₀T+β²ΔP_kτ_max (7)

式中，P₀为变压器空载损耗，与变压器型号、容量有关；T为变压器运行小时数；β为变压器负载率；P_k为变压器额定功率下的负载损耗；同样与变压器型号有关；τ_max为最大负荷损耗小时数。

上述的一种配电网降低网损的方法，其中，所述的步骤S3中：

所述配电网的损耗计算模型为：

ΔW＝ΔW_L+ΔW_T (8)。

实施例一

本实施例以某市10kV配电网为例结合上述各步骤进行说明：

该市配电网线路3829条，线路总长度23194.53km；变压器66587台，总配变容量30908.955MVA；中压架空线导线截面积分布有70mm²，95mm²，120mm²，185mm²和240mm²，中压电缆导线截面积分布有185mm²，240mm²，300mm²和400mm²；变压器型号主要包括S9型，S11型，SBH11型和SBH15型。

步骤S1：画出配电网节段划分示意图，根据上式(1)～(6)所述的计算模型，计算配电网线路电能损耗；

步骤S2：确定变压器的型号，得到变压器的损耗计算模型；

步骤S3：得到配电网损耗计算模型；

步骤S4：如图3所示，根据配电网损耗计算模对变压器电能损耗优化求解，得到计算结果，选择出最优方案；采用的配电网降损措施可以是减小供电半径、增加无功补偿、更换节能型变压器、更换小截面导线以及削峰填谷。

将基础数据带入所建模型，计算可得不同降损措施降损潜力一览：

表1：不同降损措施降损潜力一览

通过实施本发明可以取得以下有益技术效果：通过对配电网中的不同降损措施的分析比较发现，对于该市10kV配电网，更换小截面导线的降损潜力最大，后面依次为增加无功补偿、减小供电半径、削峰填谷、更换节能性配变。

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 (4)

1.一种配电网降低网损的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

S1、运用等值电阻法推导导线损耗计算模型；

S2、运用回归分析法推导变压器损耗计算模型；

S3、将导线损耗计算模型和变压器损耗计算模型两者的代数相加，得到配电网的损耗计算模型；

S4、对配电网的损耗计算模型实施不同降损措施，计算得到不同配电网线损率，对不同配电网线损率进行比较，选出最优的降损措施。

2.如权利要求1所述的一种配电网降低网损的方法，其特征在于，所述的步骤S1具体包含：

S11、定义线路节段：

将配电网中从母线到变压器或从一台变压器到相邻变压器之间的线路称为配电网线路的节段；假设全网有n个节段，m台变压器，第i个节段的电阻为R_i，在i节段后面挂j台变压器，则流经该第i个节段的负荷电流为：

$I_{effu}=\frac{1}{\sqrt{3}U}\underset{j=1}{\overset{m_i}{\Σ}}{k}_j{S}_j---\left(1\right)$

式中：k_j为第j台变压器的平均负荷率；S_j为第j台变压器的额定容量；U为母线电压；m_i指的是m台变压器中的第i个变压器；

第i个节段线路的可变损耗为：

${\mathrm{\ΔP}}_{Li}=3I_{effi}^2{R}_i=\frac{R_i}{U^2}{\left(\underset{j=1}{\overset{m_i}{\Σ}}{k}_j{S}_j\right)}^2---\left(2\right)$

式中，I_effi为第i个节段的负荷电流；

S12、定义线路等值电阻：

当配电网总电流流过电阻R_Leq所引起的电能损耗等于配电网所有节段可变损耗总和时，称此电阻R_Leq为线路等值电阻；

S13、推导出线路等值电阻：

根据线路等值电阻的定义，得到下式：

${\mathrm{\ΔP}}_{Li}=3I_{effi}^2{R}_{Leq}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\[\frac{R_i}{U^2}{\left(\underset{j=1}{\overset{m_i}{\Σ}}{k}_j{S}_j\right)}^2\]---\left(3\right)$

线路总负荷电流I_eff由全网变压器负载率表示：

$I_{eff}=\frac{1}{\sqrt{3}U}\underset{j=1}{\overset{m_i}{\Σ}}{k}_j{S}_j---\left(4\right)$

推导出配电网线路等值电阻R_Leq为：

$R_{Leq}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{R}_i{\left(\underset{j=1}{\overset{m_i}{\Σ}}{S}_j\right)}^2}{{\left(\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{S}_j\right)}^2}---\left(5\right)$

S14、t时刻内配电网导线损耗计算模型为：

${\mathrm{\ΔW}}_L=3I_{eff}^2{R}_{Leq}t---\left(6\right).$

3.如权利要求2所述的一种配电网降低网损的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包含：

S21、选取配电网中同一型号、不同容量变压器的空载损耗和短路损耗作为回归分析的样本；

S22、对不同型号变压器所选样本进行回归分析；

S23、分别建立不同型号变压器的空间损耗和短路损耗的回归方程；

S24、统计配电网中同一型号、不同容量变压器的平均容量，并带入回归方程，求得同一型号、不同容量变压器的空载损耗和短路损耗；

S25、将所有型号变压器的损耗代数求和，求得配电网中所有变压器的损耗；

配电网变压器损耗计算模型为：

ΔW_T＝ΔP₀T+β²ΔP_kτ_max (7)

式中，P₀为变压器空载损耗；T为变压器运行小时数；β为变压器负载率；P_k为变压器额定功率下的负载损耗；τ_max为最大负荷损耗小时数。

4.如权利要求3所述的一种配电网降低网损的方法，其特征在于，所述的步骤S3中：

所述配电网的损耗计算模型为：

ΔW＝ΔW_L+ΔW_T (8)。