CN107046286A - 基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，包含：S1、对低压配电台区的网络支路和负荷节点进行编号，建立各节点之间的分层关系，确定低压配电台区的网络拓扑结构；S2、获取低压配电台区网络中的配电变压器参数、支路参数、以及负荷节点的电量信息；S3、低压配电台区中的配电变压器损耗计算；S4、采用前推回代法计算低压配电台区的理论线损：低压台区是由配电变压器供电的区域，该低压配电台区的理论线损即为配电变压器低压侧与客户电能表之间的配电设备的电能损耗。本发明采用前推回代法，通过对低压配电台区的网络进行层次分析，考虑低压配电台区的线制和电压降对线路损耗的影响，能更准确可靠地计算线损。

Description

基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法

技术领域

本发明涉及一种能准确计算理论线损的方法，具体是指一种基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，涉及配电网技术领域。

背景技术

近年来，低压配电台区的配变冗余度过高，整体利用率低，既造成了投资的浪费，又加大了配变的损耗，不利于电网的优化运行。因此，低压配电网的运行优化和降损措施已成为供电企业极为关注的问题，其对供电企业的合理投资和经济效益的提高具有重要意义。

由于低压理论线损计算方法对配电台区的优化运行和降损工作起着指导和促进作用。所以，能够精确计算低压配电台区的理论线损具有十分重大的意义。而我国目前的低压配电台区大多存在线路结构复杂、线路参数繁多、用电季节性、运行数据较难收集等特点。因此，如何准确计算理论线损，是当前众多学者困扰的难题。

现有技术中，常用的低压线损理论计算方法有均方根电流法、平均电流法、最大电流法、等值电阻法等。其中，等值电阻法的使用最为普通。但由于其假设条件较多，当低压配电台区的实际运行情况与等值电阻法的假设条件存在偏差时，理论线损计算所得将不能真实地反映电网运行情况。

基于上述，在深入了解和分析低压配电台区相关数据的基础上，本发明根据低压配电网网络的结构特点，提出一种采用前推回代法进行理论线损计算的方法，能够充分考虑线制和电压降对线路线损的影响，具有较高可行度和精确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，通过对低压配电台区的网络进行层次分析，考虑低压配电台区的线制和电压降对线路损耗的影响，能更准确可靠地计算线损。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，包含以下步骤：

S1、低压配电台区节点层次关系分析：对低压配电台区的网络支路和负荷节点进行编号，建立各节点之间的分层关系，确定低压配电台区的网络拓扑结构；

S2、低压配电台区资料收集：获取低压配电台区网络中的配电变压器参数、支路参数、以及负荷节点的电量信息；

S3、低压配电台区中的配电变压器损耗计算；

S4、采用前推回代法计算低压配电台区中各层次支路的功率损耗及电压损耗；

S5、结合S3和S4，计算得到整个低压配电台区的线损。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、通过生产管理系统获取低压配电台区网络中的配电变压器参数，包括：变压器型号、空载损耗、短路损耗，并计算得到变压器负载率；

S22、通过生产管理系统获取低压配电台区网络中的支路参数，包括：各条支路的线型和长度，并计算得到各条支路的阻抗参数；

S23、通过电力用户用电信息采集系统获取低压配电台区网络中的负荷节点电量信息，并计算得到各个负荷节点的等效功率。

所述的S3中，配电变压器的综合功率损耗包括：空载损耗、负载损耗、空载电流无功损耗所引起的有功损耗、以及负载时绕组漏抗漏磁无功损耗所引起的有功损耗。

所述的S3中，配电变压器的综合功率损耗ΔP_z的计算公式如下：

ΔP_z＝P₀+k_TP_kβ²；

配电变压器的综合功率损耗率ΔP_z％的计算公式如下：

其中：P₀为配电变压器的空载损耗；k_T为负荷波动系数，其为负荷曲线形状系数k的平方；P_k为配电变压器的额定负载功率损耗；β为配电变压器的负载系数；P₁、P_z分别为配电变压器的高、低压侧平均有功功率；S_N为配电变压器的额定容量；为配电变压器负荷侧的平均功率因数。

所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、从低压配电台区分层后的支路末梢负荷节点开始，根据末梢负荷节点的等效功率，计算流入该末梢负荷节点的支路电路；并根据支路线型计算该支路的首端负荷节点的实际电流；

S42、根据S41中所述的方法，计算低压配电台区分层后的所有支路的支路电流I_ij，并利用已知的低压配电台区分层后的根节点电压，依次逐层求出各个负荷节点的电压，并计算得到各支路末梢负荷节点的电压U_j：

U_j＝U_i-I_ijR_ij；

其中，j为子节点；i为父节点；R_ij为i节点与j节点之间的支路电阻；

S43、重复执行S42，计算得到各负荷节点的新的电压U_j'，并计算各节点的电压幅值修正量：

ΔU＝|U_j-U_j'|；

S44、进行第一次收敛判断：若ΔU_max<ε，则跳出循环，计算S46；若ΔU_max>ε，则代入节点电压幅值修正量，重新执行S42和S43得到新的ΔU₁；其中，ε为预先设定的节点电压幅值修正量的目标精度值；

S45、进行第二次收敛判断：若ΔU_1.max<ΔU_max，则继续迭代，直到符合第一次收敛判断条件时停止，并跳出循环，计算S46；若ΔU_1.max>ΔU_max，则停止迭代，则代入节点电压幅值修正量，并继续重新执行S42和S43得到新的ΔU₂，直至满足第一次收敛判断条件为止；

S46、利用满足收敛条件的各负荷节点电压以及各支路电流，计算得到各支路功率损耗和电压损耗。

综上所述，本发明所提供的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，通过对低压配电台区的网络进行层次分析，考虑低压配电台区的线制和电压降对线路损耗的影响，从而能更加准确可靠地计算线损。

附图说明

图1是本发明中的低压配电台区接线方式的示意图；

图2是本发明中的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法的流程图；

图3是对图1所示的低压配电台区进行编号分层后的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明的一个优选实施例，以使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解。

如图2所示，为本发明提供的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，包含以下步骤：

S1、低压配电台区节点层次关系分析：对低压配电台区的网络支路和负荷节点进行编号，建立各节点之间的分层关系，确定低压配电台区的网络拓扑结构；

S2、低压配电台区资料收集：获取低压配电台区网络中的配电变压器参数、支路参数、以及负荷节点的电量信息；

S3、低压配电台区中的配电变压器损耗计算；

S4、采用前推回代法计算低压配电台区中各层次支路的功率损耗及电压损耗；

S5、结合S3和S4，计算得到整个低压配电台区的线损；低压台区是由配电变压器供电的区域，该低压配电台区的理论线损即为配电变压器低压侧与客户电能表之间的配电设备的电能损耗。

所述的S1中，由于低压配电台区的网络线路基本为辐射状，结构较为复杂，供电方式多样，各节点之间存在层析关系。如图1所示，为本实施例中某个低压配电台区接线方式的示意图，其中，节点2是节点3的母节点，同时又是节点1的子节点；同理，节点4是节点5的母节点，同时又是节点 3的子节点；根据线路中子节点和母节点的序号，得到各个节点之间的相互联系，从而得到整体的关系结构图，从而确定出低压配电台区的网络拓扑结构。

基于上述，需要对低压配电台区的网络中各支路和各节点进行编号，建立分层关系，完成后如图3所示。以图3为例，将整个低压配电台区分成5 层：节点1、3、5、6、8、9为第1层，其为支路末梢一级负荷节点，节点7 为第2层，节点4为第3层，节点2为第4层，节点0为第5层，其为根节点。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、通过PMS(生产管理系统)获取低压配电台区网络中的配电变压器参数，包括：变压器型号、空载损耗、短路损耗，并根据《配电变压器及线路负荷测量日分析表》获取变压器负载率；

本实施例中，图3所示的某个低压配电台区网络中的变压器参数为：配电变压器型号为SBH15-M-400，空载损耗为200W，短路损耗为4300W，短路电压百分数为4，容量为400kVA，变比为10/0.4kV，配电变压器的平均负载率为0.12；

S22、通过PMS获取低压配电台区网络中的支路参数，包括：各条支路的线型和长度，并通过查阅相关技术手册，计算得到各条支路的阻抗参数，具体请参见下述表1；

S23、通过电力用户用电信息采集系统(EDCM)获取低压配电台区网络中的负荷节点电量信息，并通过理论计算得到各个负荷节点的等效功率，具体请参见下述表1。

首端节点	末端节点	支路阻抗参数	负荷节点等效功率
				0	1	0.0127+j*0.0097	3.7056+j*2.2967
0	2	0.0192+j*0.0232	0+j*0
				2	3	0.0184+j*0.0045	0.8668+j*0.5372
2	4	0.0092+j*0.0070	0+j*0
				4	5	0.0083+j*0.0038	0.6621+j*0.4104
4	6	0.0112+j*0.0051	0.7507+j*0.4653
				4	7	0.0165+j*0.0125	0+j*0
7	8	0.0172+j*0.0042	1.6379+j*1.0151
				7	9	0.0296+j*0.0072	3.4475+j*2.1368
7	10	0.0229+j*0.0112	1.1055+j*0.6852

表1、低压配电台区的支路及负荷节点信息

所述的S3中，配电变压器的综合功率损耗包括：空载损耗、负载损耗、空载电流无功损耗所引起的有功损耗、以及负载时绕组漏抗漏磁无功损耗所引起的有功损耗这四个部分。其中，由于无功损耗对配电变压器线损率的影响在0.001％～0.009％之间，基本可忽略不计。另外，由于配电变压器的各参数数值均为额定状态下测定的，且已经根据变压器绝缘材料的等级折算成了标准线圈温度换算值；因此，进行配电变压器损耗率计算时，不再考虑线圈温度的影响。

基于上述，所述的配电变压器的综合功率损耗ΔP_z的计算公式如下：

ΔP_z＝P₀+k_TP_kβ²；

配电变压器的综合功率损耗率ΔP_z％的计算公式如下：

其中：P₀为配电变压器的空载损耗(kW)；k_T为负荷波动系数，其为负荷曲线形状系数k的平方；P_k为配电变压器的额定负载功率损耗(kW)；β为配电变压器的负载系数；P₁、P_z分别为配电变压器的高、低压侧平均有功功率 (kW)；S_N为配电变压器的额定容量(kVA)；为配电变压器负荷侧的平均功率因数。

本实施例中，根据上述计算公式计算得到配电变压器的综合功率损耗ΔP_z为268.3W，其中设定负荷曲线形状系数k为1.05。

所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、从低压配电台区分层后的支路末梢负荷节点开始，根据末梢负荷节点的等效功率，计算流入该末梢负荷节点的支路电路；并根据三相三线制、或三相四线制、或单相线供电方式，计算该支路的首端负荷节点的实际电流；

具体为：当三相制导线引出单相线路时，单相线路对三相线路的电流贡献度为1/3，即三相线路的电流取值为单相线路计算出的电流的1/3加上其他支路电流。当线路线制相同时，根据基尔霍夫定律相加得到；

S42、根据S41中所述的方法，计算低压配电台区分层后的所有支路的支路电流I_ij，并利用已知的低压配电台区分层后的根节点电压，依次逐层求出各个负荷节点的电压，并计算得到各支路末梢负荷节点的电压U_j：

U_j＝U_i-I_ijR_ij；

其中，j为子节点；i为父节点；R_ij为i节点与j节点之间的支路电阻；由于在低压配电网中R/X(X表示电抗)的值很大，故此处可以只考虑电阻值R，而忽略电抗值X；

S43、重复执行S42进行电压迭代，计算得到各负荷节点的新的电压U_j'，并计算各节点的电压幅值修正量：

ΔU＝|U_j-U_j'|；

由于在首次计算时使用的初始电压为额定电压，其进行了前推计算；而之后在迭代过程中通过回代计算得到的新的电压值，将会与前次电压值之间存在偏差；

S44、进行第一次收敛判断：若ΔU_max<ε，则跳出循环，计算S46；若ΔU_max>ε，则代入节点电压幅值修正量，重新执行S42和S43得到新的ΔU₁；其中，ε为预先设定的节点电压幅值修正量的目标精度值；

S45、进行第二次收敛判断：若ΔU_1.max<ΔU_max，则继续迭代，直到符合第一次收敛判断条件时停止，并跳出循环，计算S46；若ΔU_1.max>ΔU_max，则停止迭代，则代入节点电压幅值修正量，并继续重新执行S42和S43得到新的ΔU₂，直至满足第一次收敛判断条件为止；

S46、利用满足收敛条件的各负荷节点电压以及各支路电流，计算得到各支路功率损耗和电压损耗。

本实施例中，根据上述计算公式计算得到低压配电台区的线损为358W，整个台区线损率为0.75％。

本发明所提供的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，通过对低压配电台区的网络进行层次分析，考虑低压配电台区的线制和电压降对线路损耗的影响，从而能更加准确可靠地计算线损。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和有益效果。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书界定。

Claims (5)

1.一种基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、低压配电台区节点层次关系分析：对低压配电台区的网络支路和负荷节点进行编号，建立各节点之间的分层关系，确定低压配电台区的网络拓扑结构；

S2、低压配电台区资料收集：获取低压配电台区网络中的配电变压器参数、支路参数、以及负荷节点的电量信息；

S3、低压配电台区中的配电变压器损耗计算；

S4、采用前推回代法计算低压配电台区中各层次支路的功率损耗及电压损耗；

S5、结合S3和S4，计算得到整个低压配电台区的线损。

2.如权利要求1所述的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、通过生产管理系统获取低压配电台区网络中的配电变压器参数，包括：变压器型号、空载损耗、短路损耗，并计算得到变压器负载率；

S22、通过生产管理系统获取低压配电台区网络中的支路参数，包括：各条支路的线型和长度，并计算得到各条支路的阻抗参数；

S23、通过电力用户用电信息采集系统获取低压配电台区网络中的负荷节点电量信息，并计算得到各个负荷节点的等效功率。

3.如权利要求1所述的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，其特征在于，所述的S3中，配电变压器的综合功率损耗包括：空载损耗、负载损耗、空载电流无功损耗所引起的有功损耗、以及负载时绕组漏抗漏磁无功损耗所引起的有功损耗。

4.如权利要求3所述的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，其特征在于，所述的S3中，配电变压器的综合功率损耗ΔP_z的计算公式如下：

ΔP_z＝P₀+k_TP_kβ²；

配电变压器的综合功率损耗率ΔP_z％的计算公式如下：

其中：P₀为配电变压器的空载损耗；k_T为负荷波动系数，其为负荷曲线形状系数k的平方；P_k为配电变压器的额定负载功率损耗；β为配电变压器的负载系数；P₁、P_z分别为配电变压器的高、低压侧平均有功功率；S_N为配电变压器的额定容量；为配电变压器负荷侧的平均功率因数。

5.如权利要求2所述的基于前推回代法的低压配电台区理论线损计算方法，其特征在于，所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、从低压配电台区分层后的支路末梢负荷节点开始，根据末梢负荷节点的等效功率，计算流入该末梢负荷节点的支路电路；并根据支路线型计算该支路的首端负荷节点的实际电流；

S42、根据S41中所述的方法，计算低压配电台区分层后的所有支路的支路电流I_ij，并利用已知的低压配电台区分层后的根节点电压，依次逐层求出各个负荷节点的电压，并计算得到各支路末梢负荷节点的电压U_j：

U_j＝U_i-I_ijR_ij；

其中，j为子节点；i为父节点；R_ij为i节点与j节点之间的支路电阻；

S43、重复执行S42，计算得到各负荷节点的新的电压U_j'，并计算各节点的电压幅值修正量：

ΔU＝|U_j-U_j'|；

S44、进行第一次收敛判断：若ΔU_max<ε，则跳出循环，计算S46；若ΔU_max>ε，则代入节点电压幅值修正量，重新执行S42和S43得到新的ΔU₁；其中，ε为预先设定的节点电压幅值修正量的目标精度值；

S45、进行第二次收敛判断：若ΔU_1.max<ΔU_max，则继续迭代，直到符合第一次收敛判断条件时停止，并跳出循环，计算S46；若ΔU_1.max>ΔU_max，则停止迭代，则代入节点电压幅值修正量，并继续重新执行S42和S43得到新的ΔU₂，直至满足第一次收敛判断条件为止；

S46、利用满足收敛条件的各负荷节点电压以及各支路电流，计算得到各支路功率损耗和电压损耗。