CN108964060B - 一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、检查计量表计、电压、电流互感器是否超期服役；步骤2、检查计量关口所处地理位置，步骤3、检查两计量关口设备参数配置；步骤4、检查计量关口两地是否存在时差；步骤5、检查计量关口工作环境；步骤6、建立低负荷状态下线路负线损理论分析模型，分析线路负线损成因。本发明获取更为准确、更为全面的产生负线损的因素，帮助电网准备寻找原因，及时建立措施，达到提高线路电能传输质量的目的。

Description

一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法

技术领域

本发明属于电能传输技术领域，涉及线路负线损成因分析方法，尤其是一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法。

背景技术

电能在输送过程中，由于线路阻抗、变压器等输电设备发热等原因，必然会有部分功率耗散在传输过程中，因此，线损必然存在。在线损统计分析中经常会遇到负线损问题，即受电侧的电量大于供电侧电量。可是在电网线损统计中仍有大量的负线损现象，实践表明通过对负线损线路两端电能表的计量准确度校验，可以排除电能表准确度带来的影响。另外，通过数据分析发现在轻负荷情况下也有较多的负线损现象发生。

目前，已有不少文献对负线损成因进行了分析。但是其中少有文献能够全面覆盖到所有可能的异常状况，并且多数文献的分类也比较模糊。例如，戴春怡，刘高原的文章《统计线损中出现负线损的原因分析[J]》(电力与能源,2017,4(2):211-214.)在分析负线损成因时只进行了设备的准确度分析，分析面相对较为狭隘。巩海波的文章《浅析台区负线损成因及治理措施[J]》 (电子世界,2017,11(22):158-160)将负线损成因分为：计量装置配置不合理、计量装置故障、计量装置接线错误、档案信息错误、其他原因等，虽然做了较为广泛的分析，但是没有考虑地理位置和温差等因素的影响。因此，需要提出一种更为全面的分析方法，用于分析在基于低负荷状态下线路负线损产生的原因，以采取相应的措施来应对。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种设计合理、方便实用且分析结果可靠的基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法，包括以下步骤：

步骤1、检查计量表计、电压、电流互感器是否超期服役；如果设备正常，则进入步骤2；如果设备超期服役，则进行设备更换；若更换后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤2；

步骤2、检查计量关口所处地理位置，若两计量关口位置距离远，则进入步骤3；若两计量关口位置距离近则进入步骤5；

步骤3、检查两计量关口设备参数配置；如果两计量关口设备参数不同，则进行矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤4；如果两计量关口设备参数相同，则直接进入步骤4；

步骤4、检查计量关口两地是否存在时差；如果存在，则进行设备矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤5；如果不存在时差，则直接进入步骤5；

步骤5、检查计量关口工作环境(温差、季节因素)；如果温差大，则进行设备矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤6；如果温差小，则直接进入步骤6；

步骤6、建立低负荷状态下线路负线损理论分析模型，分析线路负线损成因。

而且，所述步骤6包括以下具体步骤：

(1)根据电力传输理论，长度不超过300km的交流架空输电线可以等效为等值电路，并根据该等值电路建立如下潮流方程：

上式中，δ_ij为首末端节点的相位差角；P_i为有功功率；Q_i为无功功率； G_ij为电导；B_ij电纳；V为电压。

(2)结合等值电路，计算线路阻抗上的损耗；

式中，ΔS’_L为阻抗上的损耗；P₁为首端注入有功功率；Q₁为首端注入无功功率；R+JX为阻抗参数；

(3)结合等值电路，计算线路电容消耗的无功功率；

式中，ΔQ_B1为电容消耗的无功功率；B为电纳；V为电压；

(4)假设线路首端的有功和无功功率均为0，计算线路末端的有功和无功功率；

假设P₁＝0，线路末端的有功功率和无功功率分别为：

如果Q₁＝0,则

则线路末端的有功功率和无功功率可写为：

(5)比较计算线路末端的有功功率P₂和无功功率Q₂，记录问题，并根据计算结果分析基于低负荷状态下线路负线损成因。

而且，所述步骤6第(5)步的具体方法为：将产生负线损时刻的送电端有功功率P₁和无功功率Q₁带入线路末端的有功功率和无功功率计算公式，计算其结果，如果P₂和Q₂小于0，则说明负线损是低负荷状态产生。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明用于分析在排除电能表准确度情况下电能传输过程中产生负线损的原因。该方法在分析线路负线损成因时，在确定电能表准确度无误的情况下，分别从装置超期服役、地理位置造成的磁场、温度和时差误差、计量关口设备参数误差等外界环境因素分析，在结合低负荷状态下的线损理论分析。从而获取更为准确、更为全面的产生负线损的因素，帮助电网准确寻找原因，及时建立措施，达到提高线路电能传输质量的目的。

2、本发明的步骤2、步骤4和步骤5在分析线路负线损成因时，考虑线路远距离传输而导致线路两端计量端口之间存在不同的磁场、微妙的时差和温差，这些因素也会导致在统计线损时而导致两端数据不同，从而产生负线损。以往的负线损分析往往都忽略了距离产生的因素。因此，采用本发明可以更加深入的寻找导致负线损的物理因素。

3、理论上当线路负载较低时会产生负线损现象，因此，在分析完物理因素的基础上，本发明的步骤6建立了低负荷状态下线路负线损理论分析模型，进一步验证低负荷状态下线路会产生负线损。通过此方法，可以获得更准确、更全面的线路产生负线损的物理和理论因素，对电网采取措施应对、提高电能传输质量都有十分重要作用。

附图说明

图1是本发明的处理流程图；

图2是本发明的输电线路集总参数等效电路图；

图3是本发明的线路末端注入功率随末端电压变化曲线图；

图4是本发明的具体实施方式中P1＝0.1MW时线路末端的注入有功功率变化示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：

一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、检查计量表计、电压、电流互感器是否超期服役；如果设备正常(无超期服役)，则进入步骤2；如果设备超期服役，则进行设备更换；若更换后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤2；

步骤2、检查计量关口所处地理位置，若两计量关口位置距离远，则进入步骤3；若两计量关口位置距离近则进入步骤5；

步骤3、检查两计量关口设备参数配置；如果两计量关口设备参数不同，则进行矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤4；如果两计量关口设备参数相同，则直接进入步骤4；

步骤4、检查计量关口两地是否存在时差；如果存在，则进行设备矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤5；如果不存在时差，则直接进入步骤5；

步骤5、检查计量关口工作环境(温差、季节因素)；如果温差大，则进行设备矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤6；如果温差小，则直接进入步骤6；

步骤6、建立低负荷状态下线路负线损理论分析模型，分析线路负线损成因。

所述步骤6包括以下具体步骤：

(1)根据电力传输理论，长度不超过300km的交流架空输电线可以等效为如图2所示的等值电路，并根据该等值电路建立如下潮流方程：

上式中，δ_ij为首末端节点的相位差角；P_i为有功功率；Q_i为无功功率； G_ij为电导；B_ij电纳；V为电压。

假设输电线路的首端注入功率为已知，采用上述潮流方程(1)即可计算出首末端节点的相位差角δ_ij，然后将V1,V2,δ_ij代入式(1)、(2)即可计算出末端有功P2、无功Q2以及首端无功Q1；

从式(1)可以发现，线路末端注入功率P2与相位差角及首末端电压呈非线性关系，随着这些参数的变化，P2的取值也随之变化，甚至会出现P2 为负值。也就是，出现线路首末端同时向线路提供网损功率；

(3)结合等值电路，计算线路阻抗上的损耗；

式中，ΔS’_L为阻抗上的损耗；P₁为首端注入有功功率；Q₁为首端注入无功功率；R+JX为阻抗参数；

(3)结合等值电路，计算线路电容消耗的无功功率；

式中，ΔQ_B1为电容消耗的无功功率；B为电纳；V₁为首端电压，V₂为末端电压；

(4)假设线路首端的有功和无功功率均为0，计算线路末端的有功和无功功率；

假设P₁＝0，线路末端的有功和无功分别为：

式中，P’₁为流过电阻节点的有功功率；P^’ ₂为流过电阻节点的无功功率；

如果Q₁＝0,则

则式(1)、(2)可写为：

(5)比较计算线路末端的有功功率P₂和无功功率Q₂，记录问题，并根据计算结果分析基于低负荷状态下线路负线损成因；

所述步骤(5)的具体方法为：将产生负线损时刻的送电端有功功率P₁和无功功率Q₁带入公式(5)和公式(6)，计算其结果，如果P₂和Q₂小于0，则说明负线损是低负荷状态产生。

由式(5)可知，当线路首端输送有功功率为0时，末端输出有功功率为负(即用来补偿线路阻抗消耗的有功功率)，且与首端提供的无功功率Q1有关；

由式(6)可知，线路末端的无功功率Q2由线路的分布电容发出的无功

线路阻抗消耗的无功

以及送电端发出的无功Q1组成，显然Q2可正可负，这与Q1的大小有关。

因此，当P1，Q1为零或较小时(线路轻负载状态)时，P2，Q2为负值，即出现负线损现象。

下面以一条长度为100km的500kV输电线路为例进行分析：线路额定传输功率为50MW，首末端额定电压为500kV，线路参数为r＝0.02924Ω/km、 x＝0.27765Ω/km、c₀＝0.01365μF/km。(r代表每公里电阻，x代表每公里电抗，c₀代表每公里电容)

1、步骤1-步骤5的外部因素分析：

根据前期统计工作，负线损现象多发于线路轻负荷的工况以及春秋季节，因此，在温差大、线路负载轻的工况下，输电线路以及变电站内各设备的工作状态变化差异性可能是造成负线损的原因；由于计量关口之间地理距离较大，计量装置所处自然环境和电磁环境均有差异，这也会导致计量装置误差变化的差异，进而造成负线损；由于计量关口的管理权限归属不同，省间联络线两端计量关口之间参数配置也可能存在一定差异，这也是线损统计是否准确的重要影响因素，主要得出以下原因：

(1)部分计量表计、电压、电流互感器超期服役，导致负线损现象。

(2)个别计量关口设立在不同省份，距离较远，存在时差与温差，导致负线损现象。

(3)个别计量关口的设备参数配置不同，导致负线损现象。

2、步骤6的理论分析：

由于线路阻抗的存在，线路首末端电压通常不等于额定值。根据相关规定，输电线路的电压应在额定值的±5％以内。

下面分析轻载情况下线路末端注入功率随线路电压的变化情况：

S6-1线路的潮流方程为：

当首端电压为额定值，P1＝0.1MW时,当末端电压从500kV变化到525kV，根据式(1)可计算得到末端注入的有功P2，如图3所示。

从图3中可以发现，在轻载情况下随着末端电压幅值的增大，从线路首端传输到线路末端的有功逐渐减小，当末端电压超过505kV后，需要线路末端节点反过来向线路注入有功。这是由于线路两端电压差过大后，线路损耗功率增大，可能需要线路末端注入有功以提供网损功率

假设线路首末端电压均从500kV变化到525kV，线路末端注入的有功变化如图4所示。从图中可以发现，随着线路首末端电压差的增大，线路末端注入功率逐渐由负值变为正，即线路末端由送出功率变为吸收功率。而且，当线路两端电压相等时线路无损耗电流，因此线路网损为零，所以线路末端的输出功率等于首端注入的有功；但当线路两端电压不等且电压差超过一定数值后，线路的网损逐渐增大。为提供所需的网损功率，在空载或轻载下线路两端同时向线路注入有功。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、检查计量表计、电压、电流互感器是否超期服役；如果设备正常，则进入步骤2；如果设备超期服役，则进行设备更换；若更换后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤2；

步骤2、检查计量关口所处地理位置，若两计量关口位置距离远，则进入步骤3；若两计量关口位置距离近则进入步骤5；

步骤3、检查两计量关口设备参数配置；如果两计量关口设备参数不同，则进行矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤4；如果两计量关口设备参数相同，则直接进入步骤4；

步骤4、检查计量关口两地是否存在时差；如果存在，则进行设备矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤5；如果不存在时差，则直接进入步骤5；

步骤5、检查计量关口工作环境的温差和季节情况；如果温差大，则进行设备矫正；若矫正后线损正常，则记录问题，重新进入步骤1，否则进入步骤6；如果温差小，则直接进入步骤6；

步骤6、建立低负荷状态下线路负线损理论分析模型，分析线路负线损成因；

所述步骤6包括以下具体步骤：

(1)根据电力传输理论，将长度不超过300km的交流架空输电线等效为等值电路，并根据该等值电路建立如下潮流方程：

上式中，δ_ij为首末端节点的相位差角；P_i为有功功率；Q_i为无功功率；G_ij为电导；B_ij电纳；V为电压；

(2)结合等值电路，计算线路阻抗上的损耗；

式中，ΔS’_L为阻抗上的损耗；P₁为首端注入有功功率；Q₁为首端注入无功功率；R+jX为阻抗参数；

(3)结合等值电路，计算线路电容消耗的无功功率；

式中，ΔQ_B1为电容消耗的无功功率；B为电纳；V为电压；

(4)假设线路首端的有功和无功功率均为0，计算线路末端的有功和无功功率；

假设P₁＝0，线路末端的有功功率和无功功率分别为：

如果Q₁＝0,则

则线路末端的有功功率和无功功率写为：

(5)比较计算线路末端的有功功率P₂和无功功率Q₂，记录问题，并根据计算结果分析基于低负荷状态下线路负线损成因。

2.根据权利要求1所述的一种基于低负荷状态下线路负线损成因分析方法，其特征在于：所述步骤6第(5)步的具体方法为：将产生负线损时刻的送电端有功功率P₁和无功功率Q₁带入线路末端的有功功率和无功功率计算公式，计算其结果，如果P₂和Q₂小于0，则说明负线损是低负荷状态产生。

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