CN108254618A - 一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，包括以下步骤：步骤1：分别计算配电变压器A相、B相、C相的谐波单相附加损耗；步骤2：分别计算输电线路A相、B相、C相的谐波单相附加损耗；步骤3：计算低压配电网谐波三相附加损耗；步骤4：计算低压配电网总损耗；本发明所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，利用低压配电网的基波三相损耗与谐波三相附加损耗相加得到低压配电网的总损耗，能够准确有效地计算出因谐波造成的低压配电网附加损耗和低压配电网的总损耗，提高了低压配电网的总损耗的计算精度，进而为低压配电网的节能降损改造工作提供了更加可靠的参考。

Description

一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法

技术领域

本发明涉及低压配电网技术领域，具体涉及一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法。

背景技术

随着新能源的快速发展以及电力电子设备的广泛应用，由此产生的谐波污染对低压配电网的影响日趋严重，尤其是增加了低压配电网的损耗。谐波附加损耗已经成为低压配电网损耗计算中不可忽略的部分。

谐波对低压配电网损耗的影响主要体现在配电变压器和输电线路上。一方面，高频谐波电流会在配电变压器铁芯中产生磁滞损耗和涡流损耗，引起铁芯的发热，同时会使配电变压器绕组产生趋肤效应和邻近效应，导致绕组阻抗变大，绕组损耗增加。另一方面，谐波也会使输电线路产生趋肤效应和邻近效应，增加输电线路的谐波阻抗，导致输电线路损耗增加，严重时可能烧毁线路。

现有的低压配电网损耗计算方法均在工频条件下进行计算，鲜有考虑谐波因素对损耗造成的影响，导致计算精度存在不足，且不能为低压配电网节能降损改造提供有效指导，成为现有技术中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，用于解决在工频条件下计算低压配电网损耗且不考虑谐波因素的影响而导致的计算精度不足，不能为低压配电网节能降损改造提供有效指导的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，包括以下步骤：

步骤1：分别计算配电变压器A相、B相、C相的谐波单相附加损耗；

步骤2：分别计算输电线路A相、B相、C相的谐波单相附加损耗；

步骤3：计算低压配电网谐波三相附加损耗；

步骤4：计算低压配电网总损耗。

所述步骤1采用以下方法:配电变压器谐波A相附加损耗为：

其中，U_Ah为配电变压器低压侧A相第h次谐波电压，I_Ah为配电变压器低压侧A相第h次谐波电流，为A相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差；

配电变压器谐波B相附加损耗为：

其中，U_Bh为配电变压器低压侧B相第h次谐波电压，I_Bh为配电变压器低压侧B相第h次谐波电流，为B相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差；

配电变压器谐波C相附加损耗为：

其中，U_Ch为配电变压器低压侧C相第h次谐波电压，I_Ch为配电变压器低压侧C相第h次谐波电流，为C相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差。

所述步骤2采用以下方法：输电线路谐波A相附加损耗为：

其中，I_A1为流经输电线路A相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Ah为流经输电线路A相的第h次谐波电流含有率；

输电线路谐波B相附加损耗为：

其中，I_B1为流经输电线路B相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Bh为流经输电线路B相的第h次谐波电流含有率；

输电线路谐波C相附加损耗为：

其中，I_C1为流经输电线路C相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Ch为流经输电线路C相的第h次谐波电流含有率。

所述步骤3采用以下方法：将配电变压器A相、B相、C相的谐波附加损耗相加，得到配电变压器谐波三相附加损耗为：

将输电线路A相、B相、C相的谐波附加损耗相加，得到输电线路谐波三相附加损耗为：

低压配电网三相的谐波附加损耗即为配电变压器和输电线路二者的谐波三相附加损耗的代数和，即：

ΔP＝ΔP_T+ΔP_L。

所述步骤4采用以下方法：

当只计及基波时，配电变压器的三相损耗为：

输电线路三相损耗为：

因此：低压配电网三相损耗为：

P₁＝P_T1+P_L1；

将低压配电网的基波三相损耗与谐波三相附加损耗相加，得到低压配电网的总损耗为：

P＝P₁+ΔP；

即：低压配电网的总损耗为：

本发明的有益效果：

本发明所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，利用低压配电网的基波三相损耗与谐波三相附加损耗相加得到低压配电网的总损耗，能够准确有效地计算出因谐波造成的低压配电网附加损耗和低压配电网的总损耗，提高了低压配电网的总损耗的计算精度，进而为低压配电网的节能降损改造工作提供了更加可靠的参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，它包括如下步骤：

步骤1：计算配电变压器A相、B相、C相的谐波单相附加损耗。

配电变压器谐波A相附加损耗ΔP_TA为：

其中，U_Ah为配电变压器低压侧A相第h次谐波电压，I_Ah为配电变压器低压侧A相第h次谐波电流，为A相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差。

配电变压器谐波B相附加损耗ΔP_TB为：

其中，U_Bh为配电变压器低压侧B相第h次谐波电压，I_Bh为配电变压器低压侧B相第h次谐波电流，为B相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差；

配电变压器谐波C相附加损耗ΔP_TC为：

其中，U_Ch为配电变压器低压侧C相第h次谐波电压，I_Ch为配电变压器低压侧C相第h次谐波电流，为C相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差。

步骤2：计算输电线路A相、B相、C相的谐波单相附加损耗。

输电线路的A相谐波单相附加损耗ΔP_LA为：

其中，I_A1为流经输电线路A相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Ah为流经输电线路A相的第h次谐波电流含有率；

输电线路谐波B相附加损耗ΔP_LB为：

其中，I_B1为流经输电线路B相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Bh为流经输电线路B相的第h次谐波电流含有率；

输电线路谐波C相附加损耗ΔP_LC为：

其中，I_C1为流经输电线路C相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Ch为流经输电线路C相的第h次谐波电流含有率。

步骤3：计算低压配电网谐波三相附加损耗，具体方法如下所示：

根据步骤1的计算结果，将配电变压器A相、B相、C相的谐波附加损耗相加，得到配电变压器谐波三相附加损耗ΔP_T为：

根据步骤2的计算结果，将输电线路A相、B相、C相的谐波附加损耗相加，得到输电线路谐波三相附加损耗ΔP_L为：

低压配电网三相的谐波附加损耗ΔP即为配电变压器和输电线路二者的谐波三相附加损耗的代数和，即：

ΔP＝ΔP_T+ΔP_L。

步骤4：计算低压配电网总损耗，具体采用以下方法：

当只计及基波时，配电变压器的三相损耗P_T1为：

输电线路三相损耗P_L1为：

因此：低压配电网三相损耗P₁为：

P₁＝P_T1+P_L1；

将低压配电网的基波三相损耗与谐波三相附加损耗相加，得到低压配电网的总损耗P为：

P＝P₁+ΔP；

即：低压配电网的总损耗P为：

下面将以具体的实施例对本发明所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法进行进一步的说明：

以某小区0.38kV低压配变台区的电网参数和运行数据为依据，该台区2017年某日的总表电量为772kWh，各分表电量之和为713kWh，实际损耗电量为59kWh。

步骤1：以配电变压器谐波A相附加损耗为例，利用该台区的电网参数和运行数据计算得出配电变压器谐波A相附加损耗ΔP_TA为：

步骤2：以输电线路谐波A相附加损耗为例，利用该台区的电网参数和运行数据计算得出输电线路谐波A相附加损耗ΔP_LA为：

步骤3：利用该台区的电网参数和运行数据计算得出低压配电网谐波三相附加损耗ΔP，如下所示：

配电变压器谐波三相附加损耗ΔP_T为：

输电线路谐波三相附加损耗ΔP_L为：

低压配电网谐波三相附加损耗ΔP为：

步骤4：利用该台区的电网参数和运行数据得出计算低压配电网总损耗P；

当只计及基波时，配电变压器三相损耗P_T1为：

输电线路三相损耗P_L1为：

此时低压配电网三相损耗P₁为：

将低压配电网的基波三相损耗与谐波三相附加损耗相加，得到低压配电网的总损耗P为：

根据上述计算结果，分别将不考虑谐波因素和考虑谐波因素的低压配电网损耗功率值换算成一天内损耗的电量，结果如下表1所示：

表1：低压配电网损耗计算结果比较

表1结果表明：本发明提出的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，其计算结果更接近实际值。该方法可以准确有效地计算出因谐波造成的低压配电网附加损耗，改善了低压配电网损耗计算精度，从而为低压配电网的节能降损改造工作提供参考。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：分别计算配电变压器A相、B相、C相的谐波单相附加损耗；

步骤2：分别计算输电线路A相、B相、C相的谐波单相附加损耗；

步骤3：计算低压配电网谐波三相附加损耗；

步骤4：计算低压配电网总损耗。

2.根据权利要求1所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，

其特征在于：所述步骤1采用以下方法：配电变压器谐波A相附加损耗为：

其中，U_Ah为配电变压器低压侧A相第h次谐波电压，I_Ah为配电变压器低压侧A相第h次谐波电流，为A相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差；

配电变压器谐波B相附加损耗为：

其中，U_Bh为配电变压器低压侧B相第h次谐波电压，I_Bh为配电变压器低压侧B相第h次谐波电流，为B相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差；

配电变压器谐波C相附加损耗为：

其中，U_Ch为配电变压器低压侧C相第h次谐波电压，I_Ch为配电变压器低压侧C相第h次谐波电流，为C相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差。

3.根据权利要求1所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，

其特征在于：所述步骤2采用以下方法：输电线路谐波A相附加损耗为：

其中，I_A1为流经输电线路A相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Ah为流经输电线路A相的第h次谐波电流含有率；

输电线路谐波B相附加损耗为：

其中，I_B1为流经输电线路B相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Bh为流经输电线路B相的第h次谐波电流含有率；

输电线路谐波C相附加损耗为：

其中，I_C1为流经输电线路C相的基波电流，R₁为基波下输电线路的电阻，HRI_Ch为流经输电线路C相的第h次谐波电流含有率。

4.根据权利要求1所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，

其特征在于：所述步骤3采用以下方法：将配电变压器A相、B相、C相的谐波附加损耗相加，得到配电变压器谐波三相附加损耗为：

将输电线路A相、B相、C相的谐波附加损耗相加，得到输电线路谐波三相附加损耗为：

低压配电网三相的谐波附加损耗即为配电变压器和输电线路二者的谐波三相附加损耗的代数和，其计算公式为：

ΔP＝ΔP_T+ΔP_L。

5.根据权利要求1所述的一种考虑谐波因素的低压配电网损耗计算方法，

其特征在于：所述步骤4采用以下方法：

当只计及基波时，配电变压器的三相损耗为：

输电线路三相损耗为：

P_L1＝(I_A1 ²+I_B1 ²+I_C1 ²)R₁。

因此：低压配电网三相损耗为：

P₁＝P_T1+P_L1；

将低压配电网的基波三相损耗与谐波三相附加损耗相加，得到低压配电网的总损耗为：

P＝P₁+ΔP；

即：低压配电网的总损耗为：

P＝P₁+ΔP＝P_T1+P_L1+ΔP_T+ΔP_L。