CN107086569B - 一种基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法,涉及电力系统。该方法根据配电网支路阻抗模值大小进行传输功率的分配,得到每条支路的传输电流大小,计算配电网可变损耗,然后在可变损耗的基础上叠加变压器空载损耗和仪表计量损耗这两种固定损耗得到配电网的总损耗。本发明的优点是:可以处理含新能源、小水电和小火电等小电源并网且具有复杂网络结构配的电网电能损耗计算,同时本发明计算方法简便、计算速度快、具备良好的适应性,计算得到的配电网电能损耗结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统,具体涉及一种基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法。
背景技术
节能减排是我国能源利用过程中长期坚持的一项国策。如何有效地评估电网电能损耗,是电力系统节能的基本前提条件,可以为电网节能减排提供指导性意见。配电网具有电压等级低、线路电阻参数相对较大的特点,同时配电网网络结构复杂、配电网络的覆盖区域大、供电线路总里程长,配电设备数量众多。因此,配电网电能损耗一直是电网电能损耗的主要部分。相对于输电主网,配电网与用户直接接口,部分地区存在用户盗电行为,严重破坏了电力行业的健康发展。准确的配电网电能损耗计算结果,可以为盗电区域的确定提供指导。因此,如何有效的计算配电网电能损耗,不仅可以指导电网企业开展降损工作,同时还可以为打击电力犯罪提供帮助,有利于保障配电网的经济高效、优质健康运行。
目前,配电网电能损耗计算主要包括平均电流法、等值电阻法以及潮流法。《电力网电能损耗计算导则》(DL/T 686-1999)详细的介绍了基于平均电流法和等值电阻法的配电网电能损耗计算,其主要利用配电变压器容量或配电变压器供电量,将系统首端电流折算到各条支路或者将支路电阻折算到线路首端进行损耗计算,对辐射状配电网损耗计算具有良好的指导意义。且该方法认为整个配电网首端和末端电流具有相同的形状系数,其计算精度仍存在提升的空间。“小电源问题的解决办法—等效容量法”(华中电力,1997,10(5):9-11)提出了一种等效容量法将小电源处理成为等效变压器,然后利用等值电阻法计算其电能损耗,有效解决了含小电源并网配电网的电能损耗计算,但是该方法对具有复杂结构的配电网并不适用。“配电网中电能损耗准确计算法”(电工技术,1988,18(09))提出了基于潮流的配电网电能损耗计算方法,但是该种潮流计算对配电网测量数据要求高,同时对于具有复杂网络结构的配电网,存在潮流无法收敛的问题,该方法的适应性仍然有待提高。
技术术语的解释和说明。
固定损耗:与系统运行状态关联较弱的电能损耗,当系统运行状态发生变化后,其损耗情况改变非常小。配电网固定损耗主要包括变压器铁损(也是其空载损耗)和仪表计量损耗。
可变损耗:与系统负载情况紧密相关的损耗,其损耗与线路流过的电流平方呈正比,主要包括线路的阻抗损耗、变压器的铜损(也就是阻抗损耗)。
复杂网络结构的配电网:特指具有环网且不能通过网络结构变换转换成为简单径向网络的配电网。
发明内容
本发明的目的是,提供一种基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法。该方法根据配电网支路阻抗模值大小进行传输功率的分配,得到每条支路的传输电流大小,计算配电网可变损耗,然后在可变损耗的基础上叠加变压器空载损耗和仪表计量损耗得到配电网的总损耗。本发明的优点是:可以处理含新能源、小水电以及小火电等小电源并网的配电网电能损耗计算,能够处理具有复杂网络结构的配电网系统,具备良好的适应性,得到的配电网电能损耗结果准确。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
1、一种基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法,其特征在于,该方法包含下列步骤:
a、配电网的电压等级为6kV,10kV,15kV或者20kV;
b、所述配电网具有N个节点;
c、获取配电网第i节点与第j节点之间线路或者变压器的电阻参数Rij和感抗参数Xij,第i节点的负荷有功功率参数PLi、负荷无功功率参数QLi、发电有功功率参数PGi和发电无功功率参数QGi,配电网变压器空载损耗功率Ptc以及仪表计量损耗功率Pmc,i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
d、根据各节点负荷有功功率参数、负荷无功功率参数、发电有功功率参数和发电无功功率参数,构建注入功率向量S:
d1、计算第i节点的负荷视在功率SLi
d2、计算第i节点的发电视在功率SGi
d3、计算第i节点的视在功率Si
Si=SLi+SGi
d4、构建注入功率向量S
上述i=1,2,…,N;
e、根据配电网线路阻抗参数和变压器阻抗参数,构建各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY:
e1、计算第i节点与第j节点之间线路或者变压器支路的阻抗模值|Zij|
e2、根据各节点之间的关联关系和阻抗模值|Zij|形成各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY
其中,|Zij|为第i节点和第j节点之间支路的阻抗模值,|Zjm|为第j节点和第m节点之间支路阻抗模值,Tj为N个节点中与第j节点直接相连的所有节点编号集合;
上述i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
f、计算配电网的可变损耗Avar
f1、计算各节点的电压矢量角矩阵θ
θ=(YY)-1S
其中(YY)-1是YY的逆矩阵,θi表示第i节点的电压矢量角;
f2、计算第i节点与第j节点之间支路的电流Iij
f3、计算第i节点与第j节点之间支路的可变损耗Aij
其中,T表示每两次损耗计算之间的时间间隔;
f4、配电网的可变损耗Avar
上述i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
g、计算配电网的固定损耗Acon
Acon=(Ptc+Pmc)T
h、计算配电网总体损耗Atot
Atot=Avar+Acon。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
(1)对于目前配电网中具有大量新能源、小水电以及小火电并网的情况,本发明可以处理含新能源、小水电以及小火电等小电源并网的配电网电能损耗计算;
(2)本发明能够处理具有复杂网络结构的配电网系统计算,计算方法具有良好的适应性;
(3)本方法在计算配电网电能损耗时具有计算简便、计算速度快以及计算精度高的特点,适用于配电网损耗在线损耗计算。能够实现对含新能源、小水电以及小火电等小电源并网的且具有复杂网络结构的配电网进行准确的电能损耗在线计算。
附图表说明
图1是本发明基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法的流程图。
图2是IEEE33节点配电网系统网络示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例子仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法,首先根据配电网数据求取配电网线路的阻抗模值和负荷发电节点的视在功率情况,然后根据配电网结构和各线路的阻抗模值,形成配电网阻抗模值关联矩阵,接着结合配电网各个节点的视在功率数据和配电网阻抗模值关联矩阵,求取各支路的电流大小。最后根据各支路的电流大小计算配电网的可变损耗,将其与统计得到的配电网固定损耗相加得到整个配电网的电能损耗结果。
实施例一
一种基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法,其特征在于,该方法包含下列步骤:
a、配电网的电压等级为6kV,10kV,15kV或者20kV;
b、所述配电网具有N个节点;
c、获取配电网第i节点与第j节点之间线路或者变压器的电阻参数Rij和感抗参数Xij,第i节点的负荷有功功率参数PLi、负荷无功功率参数QLi、发电有功功率参数PGi和发电无功功率参数QGi,配电网变压器空载损耗功率Ptc以及仪表计量损耗功率Pmc,i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
d、根据各节点负荷有功功率参数、负荷无功功率参数、发电有功功率参数和发电无功功率参数,构建注入功率向量S:
d1、计算第i节点的负荷视在功率SLi
d2、计算第i节点的发电视在功率SGi
d3、计算第i节点的视在功率Si
Si=SLi+SGi
d4、构建注入功率向量S
上述i=1,2,…,N;
e、根据配电网线路阻抗参数和变压器阻抗参数,构建各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY:
e1、计算第i节点与第j节点之间线路或者变压器支路的阻抗模值|Zij|
e2、根据各节点之间的关联关系和阻抗模值|Zij|形成各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY
其中,|Zij|为第i节点和第j节点之间支路的阻抗模值,|Zjm|为第j节点和第m节点之间支路阻抗模值,Tj为N个节点中与第j节点直接相连的所有节点编号集合;
上述i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
f、计算配电网的可变损耗Avar
f1、计算各节点的电压矢量角矩阵θ
θ=(YY)-1S
其中(YY)-1是YY的逆矩阵,θi表示第i节点的电压矢量角;
f2、计算第i节点与第j节点之间支路的电流Iij
f3、计算第i节点与第j节点之间支路的可变损耗Aij
其中,T表示每两次损耗计算之间的时间间隔;
f4、配电网的可变损耗Avar
上述i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
g、计算配电网的固定损耗Acon
Acon=(Ptc+Pmc)T
h、计算配电网总体损耗Atot
Atot=Avar+Acon。
实施例二
本实施里所提供的基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法,在如附图2所示的IEEE33节点配电网系统中得到了验证。对于IEEE33节点配电网系统,上一电压等级电网通过母线33下送功率,为33715.000千瓦的负荷供电。该算例系统首端基准电压12.66kV,有32条支路,1个首端电源点,线路以及负荷之间的电气联系如附图2所示,系统中各支路以及负荷发电数据如表1所示。
表1 IEEE33节点系统参数表
在获取步骤(c)中配电网损耗计算数据的基础上,根据步骤(d)以及其子步骤:
d、根据各节点负荷有功功率参数、负荷无功功率参数、发电有功功率参数和发电无功功率参数,构建注入功率向量S:
d1、计算第i节点的负荷视在功率SLi
d2、计算第i节点的发电视在功率SGi
d3、计算第i节点的视在功率Si
Si=SLi+SGi
d4、构建注入功率向量S
上述i=1,2,…,N;
求取各节点的视在功率注入向量。由于IEEE33节点配电网节点和支路较多,只给出其中节点1处的视在功率,即S1=1.162pu。
进一步,根据所述步骤(e)及以下子步骤:
e、根据配电网线路阻抗参数和变压器阻抗参数,构建各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY:
e1、计算第i节点与第j节点之间线路或者变压器支路的阻抗模值|Zij|
e2、根据各节点之间的关联关系和阻抗模值|Zij|形成各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY
其中,Zij|为第i节点和第j节点之间支路的阻抗模值,|Zjm|为第j节点和第m节点之间支路阻抗模值,Tj为N个节点中与第j节点直接相连的所有节点编号集合;
上述i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
针对实施例中的算例系统,建立IEEE 33节点配电网阻抗模值关联矩阵部分如下
进一步,所述步骤(f)中计算配电网可变损耗的步骤含以下子步骤:
f、计算配电网的可变损耗Avar
f1、计算各节点的电压矢量角矩阵θ
θ=(YY)-1S
其中(YY)-1是YY的逆矩阵,θi表示第i节点的电压矢量角;
f2、计算第i节点与第j节点之间支路的电流Iij
f3、计算第i节点与第j节点之间支路的可变损耗Aij
其中,T表示每两次损耗计算之间的时间间隔;
f4、配电网的可变损耗Avar
上述i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
针对实施例中的算例系统,根据步骤(f)及其子步骤,计算得到IEEE33节点系统各条支路的电流和损耗情况如表2所示。根据表2的计算结果不难发现,IEEE33节点系统的可变损耗电能为145.45千瓦。
根据本发明提供方法所述步骤(g),由于IEEE 33节点并未标明变压器空载损耗数据,本发明以每台变压器空载损耗为8kW进行统计,得到32个负荷节点的变压器固定损耗为256kW。结合步骤(3)的计算结果可以发现,所计算配电网的总电能损耗结果为401.45kW。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
表2 IEEE33节点系统可变损耗计算结果表
Claims (1)
1.一种基于阻抗分配的配电网电能损耗计算方法,其特征在于,该方法包含下列步骤:
a、配电网的电压等级为6kV,10kV,15kV或者20kV;
b、所述配电网具有N个节点;
c、获取配电网第i节点与第j节点之间线路或者变压器的电阻参数Rij和感抗参数Xij,第i节点的负荷有功功率参数PLi、负荷无功功率参数QLi、发电有功功率参数PGi和发电无功功率参数QGi,配电网变压器空载损耗功率Ptc以及仪表计量损耗功率Pmc,i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
d、根据各节点负荷有功功率参数、负荷无功功率参数、发电有功功率参数和发电无功功率参数,构建注入功率向量S:
d1、计算第i节点的负荷视在功率SLi
d2、计算第i节点的发电视在功率SGi
d3、计算第i节点的视在功率Si
Si=SLi+SGi
d4、构建注入功率向量S
上述i=1,2,…,N;
e、根据配电网线路阻抗参数和变压器阻抗参数,构建各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY:
e1、计算第i节点与第j节点之间线路或者变压器支路的阻抗模值|Zij|
e2、根据各节点之间的关联关系和阻抗模值|Zij|形成各节点之间的阻抗模值关联矩阵YY
其中,|Zij|为第i节点和第j节点之间支路的阻抗模值,|Zjm|为第j节点和第m节点之间支路阻抗模值,Tj为N个节点中与第j节点直接相连的所有节点编号集合;
上述i=1,2,…,N,j=1,2,…,N;
f、计算配电网的可变损耗Avar
f1、计算各节点的电压矢量角矩阵θ
θ=(YY)-1S
其中(YY)-1是YY的逆矩阵,θi表示第i节点的电压矢量角;
f2、计算第i节点与第j节点之间支路的电流Iij
f3、计算第i节点与第j节点之间支路的可变损耗Aij
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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