CN109038587B - 一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法，同时考虑电网运行方式和负荷的不确定性和随机性，在考虑电网运行方式的不确定性时引入变压器、线路等设备的不确定性运行状态，在考虑负荷的不确定性时主要引入负荷的不确定性状态，假设电网运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布，在概率分析的基础上计算电网有功功率和无功功率损耗的平均值。本发明可以计算出在一定运行周期内两站单级多元件供电系统有功功率和无功功率损耗的平均值。反映了并列运行变压器和线路有功和无功功率波动特性及其概率特征、变压器并列运行方式、并列运行变压器和线路故障情况和检修计划等，为电网调度运行以及线路和变压器检修计划提供技术支撑。

Description

一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化的技术领域，尤其涉及到一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法。

背景技术

线路和变压器是电力系统重要和必要的元件。线路将变电站与不同电网连接，使变电站获得供电电源。在供电系统中，通常采用多条线路并列运行的方式，以保障供电的可靠性和可持续性。多条线路并列运行，虽然能够在保障供电可靠性和可持续性等方面有决定性作用，但是随着输送功率的增大，线路功率损耗也会随之增大。影响线路功率损耗的因素还有线路长度、导线材料、导线截面积等。在供电过程中，线路输送功率由负荷功率、电网结构特征(如阻抗)、电网运行特征(如电压大小和相角等)决定。因此，在不同电网运行方式和运行状态下，线路输送功率是可控的，也是不同的。也就是说，电网负荷特性及电网运行方式的多变性影响效率输送功率。

变压器在变电站中起到电压变换、功率输送的作用，使变电站能够以不同电压对用户负荷供电。变压器类型繁杂，数量庞大，对电力系统网损影响极大，是网损的主要设备。在供电系统中，通常采用多台变压器并列运行的方式，以保障供电的可靠性和可持续性。多台变压器并列运行，虽然能够在保障供电可靠性和可持续性等方面有决定性作用，但是变压器运行都会有一种较为固定的功率损耗，而且这种损耗都会随着并列运行变压器台数的增多而线性增大。在并列运行过程中，变压器同时会产生另一种功率损耗，而且这种功率损耗会随着输送功率的增大而增大。变压器输送功率由负荷功率决定，因此供电系统中功率损耗不仅取决于并列的变压器类型和数量，而且还取决于其负荷特性及电网运行方式的多变性。

负荷在不同时间和空间上都具有不同特性，具有不同的不确定性和随机性，变电站多条输入线路及多条变压器运行、故障、计划检修等也具有具有很大的不确定性和随机性，第一变电站与第二变电站之间高低压母线的联络线运行、故障、计划检修等也具有具有很大的不确定性和随机性。电网运行方式因变压器和线路的运行状态的变化也具有较大的不确定性和随机性。以往电网中功率损耗通常采用确定性的潮流计算方法，有一些也采用概率潮流计算的方法。确定性潮流计算的方法通常是在假设电网运行方式、用户负荷水平以及电源出力水平都确定的情况下计算电网有功功率和无功功率的损耗值，计算结果是唯一性和确定性的。而概率潮流计算的方法通常是在只假设负荷为不确定性因素的情况下计算电网有功功率和无功功率的损耗值，计算结果是具有一定置信水平的概率值。可见，电网网损计算的现有技术都没有全面考虑电网运行方式、负荷和电源的不确定性和随机性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑并列变压器运行方式改变、输电线路运行方式改变、第一变电站与第二变电站之间高低压母线的联络线行方式改变和负荷波动的不确定性和随机性的两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

在两站单级多元件供电系统功率损耗平均值由变压器和线路有功和无功功率及其概率、变压器并列运行的台数决定，故障、计划检修等因素会影响变压器并列运行的台数，第一变电站与第二变电站之间高低压母线的联络线运行、故障、计划检修等因素会影响对供电系统功率损耗也有显著影响的环境下，一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法，包括以下步骤：

S1：从电网能量管理系统EMS获取线路、联络线和变压器的相关数据信息，计算第一变电站与第二变电站第i条线路的电阻R_L1i和电抗 X_L1i(i＝1,2,...,N_L1)、电阻R_L2i和电抗X_L2i(i＝1,2,...,N_L2)；计算第一变电站与第二变电站之间高、低压母线的联络线的电阻R_TL1、R_TL2和电抗X_TL1、X_TL2；计算第一变电站与第二变电站第i台变压器的电阻R_T1i和电抗X_T1i(i＝1,2,...,N_T1)、电阻R_T2i和电抗X_T2i(i＝1,2,...,N_T2)；

S2：从电网能量管理系统EMS获取变电站接入输入线路和联络线运行数据信息，采用模拟的方法，确定第一变电站第i条线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL1i和方差σ_SL1i、均值μ_PL1i和方差σ_PL1i、均值μ_QL1i和方差σ_QL1i以及第二变电站第i条线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL2i和方差σ_SL2i、均值μ_PL2i和方差σ_PL2i、均值μ_QL2i和方差σ_QL2i，确定高压母线联络线视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_STL1和方差σ_STL1、均值μ_PTL1和方差σ_PTL1、均值μ_QTL1和方差σ_QTL1,确定低压母线联络线视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_STL2和方差σ_STL2、均值μ_PTL2和方差σ_PTL2、均值μ_QTL2和方差σ_QTL2；

S3：从电网能量管理系统EMS获取并列运行变压器运行数据信息，采用模拟的方法，确定第一变电站第i台变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_ST1i和方差σ_ST1i、均值μ_PT1i和方差σ_PT1i、均值μ_QT1i和方差σ_QT1i，确定第二变电站第i台变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_ST2i和方差σ_ST2i、均值μ_PT2i和方差σ_PT2i、均值μ_QT2i和方差σ_QT2i；

S4：从电网能量管理系统EMS获取变压器低压侧负荷功率的数据信息，采用模拟的方法，确定第一变电站负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SD1和方差σ_SD1、均值μ_PD1和方差σ_PD1、均值μ_QD1和方差σ_QD1，确定第二变电站负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SD2和方差σ_SD2、均值μ_PD2和方差σ_PD2、均值μ_QD2和方差σ_QD2；

S5：从电网能量管理系统EMS获取相关数据，计算接入第一变电站和第二变电站输入线路有功和无功功率损耗平均值ΔP_L1Loss和ΔQ_L1Loss、ΔP_L2Loss和ΔQ_L2Loss；

S6：从电网能量管理系统EMS获取相关数据，计算第一变电站和第二变电站变压器有功和无功功率损耗平均值ΔP_T1Loss和ΔQ_T1Loss、ΔP_T2Loss和ΔQ_T2Loss；

S7：假设第一变电站和第二变电站之间高压联络线从第一变电站向第二变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL11和Pr(P_TL11)、Q_TL11和Pr(Q_TL11)，第一变电站和第二变电站之间高压联络线从第二变电站向第一变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL12和Pr(P_TL12)、Q_TL12和Pr(Q_TL12)，第一变电站和第二变电站之间低压联络线从第一变电站向第二变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL21和Pr(P_TL21)、Q_TL21和Pr(Q_TL21)，第一变电站和第二变电站之间低压联络线从第二变电站向第一变电站输送有功和无功功率及其概率分别为 P_TL22和Pr(P_TL22)、Q_TL22和Pr(Q_TL22)，计算高、低压联络线有功和无功功率损耗平均值ΔP_TL1Loss和ΔQ_TL1Loss、ΔP_TL2Loss和ΔQ_TL2Loss，其计算公式为：

ΔP_TL1Loss＝Pr(P_TL11)P_TL11+Pr(P_TL12)P_TL12；

ΔQ_TL1Loss＝Pr(Q_TL11)Q_TL11+Pr(Q_TL12)Q_TL12；

ΔP_TL2Loss＝Pr(P_TL21)P_TL21+Pr(P_TL22)P_TL22；

ΔQ_TL2Loss＝Pr(Q_TL21)Q_TL21+Pr(Q_TL22)Q_TL22；

S8：计算两站单级多元件供电系统有功和无功功率损耗的平均值，其计算公式为：

ΔP_Loss＝ΔP_L1Loss+ΔP_L2Loss+ΔP_T1Loss+ΔP_T2Loss+ΔP_TL1Loss+ΔP_TL2Loss；

ΔQ_Loss＝ΔQ_L1Loss+ΔQ_L2Loss+ΔQ_T1Loss+ΔQ_T2Loss+ΔQ_TL1Loss+ΔQ_TL2Loss。

进一步地，所述步骤S5中，第一变电站和第二变电站输入线路有功和无功功率损耗的平均值ΔP_L1Loss和ΔQ_L1Loss、ΔP_L2Loss和ΔQ_L2Loss的计算步骤为:

S5.1：计算第一变电站和第二变电站高压母线负荷有功功率：

P′_DT1＝P_D1+ΔP_T1Loss；

P′_DT2＝P_D2+ΔP_T2Loss；

S5.2：计算第一变电站和第二变电站高压母线负荷无功功率：

Q'_DT1＝Q_D1+ΔQ_T1Loss；

Q'_DT2＝Q_D2+ΔQ_T2Loss；

S5.3：第一变电站的N_L1条输入线路中一条线路故障并退出运行即N_L1-1、两条线路同时故障并退出运行即N_L1-2、...、a条线路同时故障并退出运行即 N_L1-a、...、N_L1条线路同时故障并退出运行即N_L1-N_L1的概率计算公式为：

...

...

式中p_L1i为第一变电站第i条线路的故障率，i＝1,2,...,N_L1；

第二变电站的N_L2条输入线路中一条线路故障并退出运行即N_L2-1、两条线路同时故障并退出运行即N_L2-2、...、a条线路同时故障并退出运行即 N_L2-a、...、N_L2条线路同时故障并退出运行即N_L2-N_L2的概率计算公式为：

...

...

式中p_L2i为第二变电站第i条线路的故障率，i＝1,2,...,N_L2； S5.4：计算第一变电站的N_L1条线路有功功率损耗平均值：

计算第二变电站的N_L2条线路有功功率损耗平均值：

S5.5：计算第一变电站的N_L1条线路无功功率损耗平均值：

计算第二变电站的N_L2条线路无功功率损耗平均值：

进一步地，所述步骤S6中，第一变电站和第二变电站并列运行变压器有功和无功功率损耗的平均值ΔP_T1Loss和ΔQ_T1Loss、ΔP_T2Loss和ΔQ_T2Loss的计算步骤如下：

S6.1：第一变电站的N_T1台变压器中一台变压器故障并退出运行即N_T1-1、两台变压器同时故障并退出运行即N_T1-2、...、a台变压器同时故障并退出运行即N_T1-a、...、N_T1台变压器同时故障并退出运行即N_T1-N_T1的概率计算公式为：

...

...

式中p_T1i为第一变电站第i台变压器的故障率，i＝1,2,...,N_T1；

第二变电站的N_T2台变压器中一台变压器故障并退出运行即N_T2-1、两台变压器同时故障并退出运行即N_T2-2、...、a台变压器同时故障并退出运行即 N_T2-a、...、N_T2台变压器同时故障并退出运行即N_T2-N_T2的概率计算公式为：

...

...

式中p_T2i为第二变电站第i台变压器的故障率，i＝1,2,...,N_T2；

S6.2：计算第一变电站的N_T1台并列运行变压器有功功率损耗平均值：

计算第二变电站的N_T2台并列运行变压器有功功率损耗平均值：

S6.3：计算第一变电站的N_T1台并列运行变压器无功功率损耗平均值：

计算第二变电站的N_T2台并列运行变压器无功功率损耗平均值：

与现有技术相比，本方案原理和优点如下：

通过电网能量管理系统EMS获取电网运行的数据，在考虑电网运行方式的不确定性时主要是引入变压器、线路等设备的不确定性运行状态，在考虑负荷的不确定性时主要引入负荷的不确定性状态，假设电网运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布，在概率分析的基础上计算电网有功功率和无功功率损耗的平均值。

通过本方案的方法，可以计算出在一定运行周期(1小时、1天、1月、1 年、5年、10年等)内两站单级多元件供电系统有功功率和无功功率损耗的平均值。反映了并列运行变压器和线路有功和无功功率波动特性及其概率特征、变压器并列运行方式、并列运行变压器和线路故障情况和检修计划等，为电网调度运行以及线路和变压器检修计划提供技术支撑。

附图说明

图1为两站单级多元件供电系统的示意图；

图2为本发明一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法的流程框图。

图1中的附图标记表示如下：1-第一变电站并列运行的第一条线路，2- 第一变电站并列运行的第N_L条线路，3-第一变电站变压器高压母线，4-第一变电站并列运行的第一台变压器，5-第一变电站并列运行的第N_T台变压器， 6-第一变电站变压器低压母线，7-第一变电站负荷，8-第二变电站并列运行的第一条线路，9-第二变电站并列运行的第N_L条线路，10-第二变电站变压器高压母线，11-第二变电站并列运行的第一台变压器，12-第二变电站并列运行的第N_T台变压器，13-第二变电站变压器低压母线，14-第二变电站负荷； 15-第一变电站与第二变电站之间高压母线的联络线，16-第一变电站与第二变电站之间低压母线的联络线。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。

如图2所示，一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法，本实施例所述方法针对图1所示的两站单级多元件供电系统，考虑并列变压器运行方式改变、输电线路运行方式改变、第一变电站与第二变电站之间高低压母线的联络线行方式改变和负荷波动的不确定性和随机性。

图1中，第一变电站有N_T1台变压器T₁₁、T₁₂、T₁₃、…、

和N_L1条输入线路L₁₁、L₁₂、L₁₃、…、

N_L1条输入线路分别连接不同电网系统。第二变电站有N_T2台变压器T₂₁、T₂₂、T₂₃、…、

和N_L2条输入线路L₂₁、L₂₂、L₂₃、…、

N_L2条输入线路分别连接不同电网系统。由第一变电站的N_T1台变压器和N_L1条输入线路、第二变电站的N_L2台变压器和N_L2条输入线路并列组成的供电系统，如图1所示。假设第一变电站第i条线路输送功率、阻抗、电阻、电抗分别为S_L1i、Z_L1i、R_L1i、X_L1i，第一变电站第i条线路有功功率P_L1i和无功功率Q_L1i均为随机变量并服从均值为μ_PL1i、μ_QL1i和方差为σ_PL1i、σ_QL1i的正态分布，

第一变电站第i台变压器输送功率、阻抗、电阻、电抗分别为S_T1i、Z_T1i、R_T1i、X_T1i，第一变电站第i台变压器有功和无功功率S_T1i均为随机变量并服从均值为μ_PT1i、μ_QT1i和方差为σ_PT1i、σ_QT1i的正态分布，

第二变电站第i条线路输送功率、阻抗、电阻、电抗分别为S_L2i、Z_L2i、R_L2i、X_L2i，第二变电站第i条线路有功功率P_L2i和无功功率Q_L2i均为随机变量并服从均值为μ_PL2i、μ_QL2i和方差为σ_PL2i、σ_QL2i的正态分布，

第二变电站第i台变压器输送功率、阻抗、电阻、电抗分别为S_T2i、Z_T2i、R_T2i、X_T2i，第二变电站第i台变压器有功和无功功率S_T2i均为随机变量并服从均值为μ_PT2i、μ_QT2i和方差为σ_PT2i、σ_QT2i的正态分布，

第一变电站与第二变电站之间高压母线的联络线输送功率、阻抗、电阻、电抗分别为 S_TL1、Z_TL1、R_TL1、X_TL1，S_TL1＝P_TL1+jQ_TL1,Z_TL1＝R_TL1+jX_TL1,高压母线的联络线有功功率P_TL1和无功功率Q_TL1均为随机变量并服从均值为μ_PTL1、μ_QTL1和方差为σ_PTL1、σ_QTL1的正态分布，

第一变电站与第二变电站之间低压母线的联络线输送功率、阻抗、电阻、电抗分别为S_TL2、 Z_TL2、R_TL2、X_TL2，S_TL2＝P_TL2+jQ_TL2,Z_TL2＝R_TL2+jX_TL2,低压母线的联络线有功功率P_TL2和无功功率Q_TL2均为随机变量并服从均值为μ_PTL2、μ_QTL2和方差为σ_PTL2、σ_QTL2的正态分布，

第一变电站负荷S_DI (S_DI＝P_DI+jQ_DI)为随机变量并服从均值为μ_DI、方差为σ_DI的正态分布，

第一变电站负荷S_D1(S_D1＝P_D1+jQ_D1)为随机变量并服从均值为μ_D1、方差为σ_D1的正态分布，

第二变电站负荷S_D2 (S_D2＝P_D2+jQ_D2)为随机变量并服从均值为μ_D2、方差为σ_D2的正态分布，

两站单级多元件供电系统功率损耗平均值计算方法的具体步骤如下：

S1：从电网能量管理系统EMS获取线路、联络线和变压器的相关数据信息，计算第一变电站与第二变电站第i条线路的电阻R_L1i和电抗 X_L1i(i＝1,2,...,N_L1)、电阻R_L2i和电抗X_L2i(i＝1,2,...,N_L2)；计算第一变电站与第二变电站之间高、低压母线的联络线的电阻R_TL1、R_TL2和电抗X_TL1、X_TL2；计算第一变电站与第二变电站第i台变压器的电阻R_T1i和电抗X_T1i(i＝1,2,...,N_T1)、电阻R_T2i和电抗X_T2i(i＝1,2,...,N_T2)；

S2：从电网能量管理系统EMS获取变电站接入输入线路和联络线运行数据信息，例如10年内每一个时段视在功率、有功功率和无功功率等，采用模拟的方法，确定第一变电站第i条线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL1i和方差σ_SL1i、均值μ_PL1i和方差σ_PL1i、均值μ_QL1i和方差σ_QL1i以及第二变电站第i条线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL2i和方差σ_SL2i、均值μ_PL2i和方差σ_PL2i、均值μ_QL2i和方差σ_QL2i，确定高压母线联络线视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_STL1和方差σ_STL1、均值μ_PTL1和方差σ_PTL1、均值μ_QTL1和方差σ_QTL1, 确定低压母线联络线视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_STL2和方差σ_STL2、均值μ_PTL2和方差σ_PTL2、均值μ_QTL2和方差σ_QTL2；

S3：从电网能量管理系统EMS获取并列运行变压器运行数据信息，例如 10年内每一个时段视在功率、有功功率和无功功率等，采用模拟的方法，确定第一变电站第i台变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_ST1i和方差σ_ST1i、均值μ_PT1i和方差σ_PT1i、均值μ_QT1i和方差σ_QT1i，确定第二变电站第i台变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_ST2i和方差σ_ST2i、均值μ_PT2i和方差σ_PT2i、均值μ_QT2i和方差σ_QT2i；

S4：从电网能量管理系统EMS获取变压器低压侧负荷功率的数据信息，例如10年内每一个时段视在功率、有功功率和无功功率等，采用模拟的方法，确定第一变电站负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SD1和方差σ_SD1、均值μ_PD1和方差σ_PD1、均值μ_QD1和方差σ_QD1，确定第二变电站负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SD2和方差σ_SD2、均值μ_PD2和方差σ_PD2、均值μ_QD2和方差σ_QD2；

S5：从电网能量管理系统EMS获取相关数据，计算接入第一变电站和第二变电站输入线路有功和无功功率损耗平均值ΔP_L1Loss和ΔQ_L1Loss、ΔP_L2Loss和ΔQ_L2Loss：

首先确定第一变电站和第二变电站输入线路有功功率和无功功率损耗的概率密度函数。第一变电站线路L_1i有功和无功功率损耗概率密度函数 f_L1PLossi(y)、f_L1QLossi(y)计算所需的变压器高压侧电压值以及线路有功功率和无功功率从电网能量管理系统EMS获取其实时值，第一变电站线路L_1i有功和无功功率损耗概率计算公式分别为：

第一变电站线路L_1i有功和无功功率损耗平均值分别按照下面两个式子：

第二变电站线路L_2i有功和无功功率损耗概率密度函数f_L2PLossi(y)、f_L2QLossi(y) 计算所需的变压器高压侧电压值以及线路有功功率和无功功率从电网能量管理系统EMS获取其实时值，第二变电站线路L_2i有功和无功功率损耗概率计算公式分别为：

第二变电站线路L_2i有功和无功功率损耗平均值分别按照下面两个式子：

第一变电站和第二变电站高压母线负荷有功功率计算公式为：

P′_DT1＝P_D1+ΔP_T1Loss；

P′_DT2＝P_D2+ΔP_T2Loss；

第一变电站和第二变电站高压母线负荷无功功率计算公式为：

Q'_DT1＝Q_D1+ΔQ_T1Loss；

Q'_DT2＝Q_D2+ΔQ_T2Loss；

第一变电站的N_L1条输入线路中一条线路故障并退出运行即N_L1-1、两条线路同时故障并退出运行即N_L1-2、...、a条线路同时故障并退出运行即 N_L1-a、...、N_L1条线路同时故障并退出运行即N_L1-N_L1的概率计算公式为：

...

...

式中p_L1i为第一变电站第i条线路的故障率，i＝1,2,...,N_L1。

第二变电站的N_L2条输入线路中一条线路故障并退出运行即N_L2-1、两条线路同时故障并退出运行即N_L2-2、...、a条线路同时故障并退出运行即 N_L2-a、...、N_L2条线路同时故障并退出运行即N_L2-N_L2的概率计算公式为：

...

...

式中p_L2i为第二变电站第i条线路的故障率，i＝1,2,...,N_L2。

第一变电站的N_L1条线路有功功率损耗平均值计算公式为：

第二变电站的N_L2条线路有功功率损耗平均值计算公式为：

第一变电站的N_L1条线路无功功率损耗平均值计算公式为：

第二变电站的N_L2条线路无功功率损耗平均值计算公式为：

S6：从电网能量管理系统EMS获取相关数据，计算第一变电站和第二变电站变压器有功和无功功率损耗平均值ΔP_T1Loss和ΔQ_T1Loss、ΔP_T2Loss和ΔQ_T2Loss：

首先确定每台变压器有功和无功功率损耗概率密度函数，从电网能量管理系统EMS获取变压器高压侧电压值以及变压器有功功率和无功功率的实时值，即可计算第一变电站变压器T_1i有功和无功功率损耗概率密度函数f_T1PLossi(y)、 f_T1QLossi(y)。第一变电站变压器T_1i有功和无功功率损耗概率计算公式分别为：

第一变电站变压器T_1i有功和无功功率损耗平均值分别按照下面两个式子：

第二变电站变压器T_2i有功和无功功率损耗概率计算公式分别为：

第二变电站变压器T_2i有功和无功功率损耗平均值分别按照下面两个式子：

第一变电站的N_T1台变压器中一台变压器故障并退出运行即N_T1-1、两台变压器同时故障并退出运行即N_T1-2、...、a台变压器同时故障并退出运行即 N_T1-a、...、N_T1台变压器同时故障并退出运行即N_T1-N_T1的概率计算公式为：

...

...

式中p_T1i为第一变电站第i台变压器的故障率，i＝1,2,...,N_T1。

第二变电站的N_T2台变压器中一台变压器故障并退出运行即N_T2-1、两台变压器同时故障并退出运行即N_T2-2、...、a台变压器同时故障并退出运行即 N_T2-a、...、N_T2台变压器同时故障并退出运行即N_T2-N_T2的概率计算公式为：

...

...

式中p_T2i为第二变电站第i台变压器的故障率，i＝1,2,...,N_T2。

第一变电站的N_T1台并列运行变压器有功功率损耗平均值计算公式为：

第二变电站的N_T2台并列运行变压器有功功率损耗平均值计算公式为：

第一变电站的N_T1台并列运行变压器无功功率损耗平均值计算公式为：

第二变电站的N_T2台并列运行变压器无功功率损耗平均值计算公式为：

S7：假设第一变电站和第二变电站之间高压联络线从第一变电站向第二变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL11和Pr(P_TL11)、Q_TL11和Pr(Q_TL11)，第一变电站和第二变电站之间高压联络线从第二变电站向第一变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL12和Pr(P_TL12)、Q_TL12和Pr(Q_TL12)，第一变电站和第二变电站之间低压联络线从第一变电站向第二变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL21和Pr(P_TL21)、Q_TL21和Pr(Q_TL21)，第一变电站和第二变电站之间低压联络线从第二变电站向第一变电站输送有功和无功功率及其概率分别为 P_TL22和Pr(P_TL22)、Q_TL22和Pr(Q_TL22)，计算高、低压联络线有功和无功功率损耗平均值ΔP_TL1Loss和ΔQ_TL1Loss、ΔP_TL2Loss和ΔQ_TL2Loss，其计算公式为：

ΔP_TL1Loss＝Pr(P_TL11)P_TL11+Pr(P_TL12)P_TL12；

ΔQ_TL1Loss＝Pr(Q_TL11)Q_TL11+Pr(Q_TL12)Q_TL12；

ΔP_TL2Loss＝Pr(P_TL21)P_TL21+Pr(P_TL22)P_TL22；

ΔQ_TL2Loss＝Pr(Q_TL21)Q_TL21+Pr(Q_TL22)Q_TL22；

S8：计算两站单级多元件供电系统有功和无功功率损耗的平均值，其计算公式为：

ΔP_Loss＝ΔP_L1Loss+ΔP_L2Loss+ΔP_T1Loss+ΔP_T2Loss+ΔP_TL1Loss+ΔP_TL2Loss

ΔQ_Loss＝ΔQ_L1Loss+ΔQ_L2Loss+ΔQ_T1Loss+ΔQ_T2Loss+ΔQ_TL1Loss+ΔQ_TL2Loss。

本实施例同时考虑电网运行方式和负荷的不确定性和随机性，通过电网能量管理系统EMS获取电网运行的数据，在考虑电网运行方式的不确定性时主要是引入变压器、线路等设备的不确定性运行状态，在考虑负荷的不确定性时主要引入负荷的不确定性状态，假设电网运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布，在概率分析的基础上计算电网有功功率和无功功率损耗的平均值。通过本实施例的方法，可以计算出在一定运行周期(1小时、1天、1月、 1年、5年、10年等)内两站单级多元件供电系统有功功率和无功功率损耗的平均值。反映了并列运行变压器和线路有功和无功功率波动特性及其概率特征、变压器并列运行方式、并列运行变压器和线路故障情况和检修计划等，为电网调度运行以及线路和变压器检修计划提供技术支撑。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：从电网能量管理系统EMS获取线路、联络线和变压器的相关数据信息，计算第一变电站与第二变电站第i条线路的电阻R_L1i和电抗X_L1i，i＝1,2,...,N_L1、电阻R_L2i和电抗X_L2i，i＝1,2,...,N_L2；N_L1、N_L2分别为第一变电站、第二变电站的线路总数；计算第一变电站与第二变电站之间高、低压母线的联络线的电阻R_TL1、R_TL2和电抗X_TL1、X_TL2；计算第一变电站与第二变电站第i台变压器的电阻R_T1i和电抗X_T1i，i＝1,2,...,N_T1、电阻R_T2i和电抗X_T2i，i＝1,2,...,N_T2；N_T1、N_T2分别为第一变电站、第二变电站的变压器总数；

S2：从电网能量管理系统EMS获取变电站接入输入线路和联络线运行数据信息，采用模拟的方法，确定第一变电站第i条线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL1i和方差σ_SL1i、均值μ_PL1i和方差σ_PL1i、均值μ_QL1i和方差σ_QL1i以及第二变电站第i条线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SL2i和方差σ_SL2i、均值μ_PL2i和方差σ_PL2i、均值μ_QL2i和方差σ_QL2i，确定高压母线联络线视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_STL1和方差σ_STL1、均值μ_PTL1和方差σ_PTL1、均值μ_QTL1和方差σ_QTL1,确定低压母线联络线视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_STL2和方差σ_STL2、均值μ_PTL2和方差σ_PTL2、均值μ_QTL2和方差σ_QTL2；

S3：从电网能量管理系统EMS获取并列运行变压器运行数据信息，采用模拟的方法，确定第一变电站第i台变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_ST1i和方差σ_ST1i、均值μ_PT1i和方差σ_PT1i、均值μ_QT1i和方差σ_QT1i，确定第二变电站第i台变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_ST2i和方差σ_ST2i、均值μ_PT2i和方差σ_PT2i、均值μ_QT2i和方差σ_QT2i；

S4：从电网能量管理系统EMS获取变压器低压侧负荷功率的数据信息，采用模拟的方法，确定第一变电站负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SD1和方差σ_SD1、均值μ_PD1和方差σ_PD1、均值μ_QD1和方差σ_QD1，确定第二变电站负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ_SD2和方差σ_SD2、均值μ_PD2和方差σ_PD2、均值μ_QD2和方差σ_QD2；

S5：从电网能量管理系统EMS获取相关数据，计算接入第一变电站和第二变电站输入线路有功和无功功率损耗平均值ΔP_L1Loss和ΔQ_L1Loss、ΔP_L2Loss和ΔQ_L2Loss；

S6：从电网能量管理系统EMS获取相关数据，计算第一变电站和第二变电站变压器有功和无功功率损耗平均值ΔP_T1Loss和ΔQ_T1Loss、ΔP_T2Loss和ΔQ_T2Loss；

S7：假设第一变电站和第二变电站之间高压联络线从第一变电站向第二变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL11和Pr(P_TL11)、Q_TL11和Pr(Q_TL11)，第一变电站和第二变电站之间高压联络线从第二变电站向第一变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL12和Pr(P_TL12)、Q_TL12和Pr(Q_TL12)，第一变电站和第二变电站之间低压联络线从第一变电站向第二变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL21和Pr(P_TL21)、Q_TL21和Pr(Q_TL21)，第一变电站和第二变电站之间低压联络线从第二变电站向第一变电站输送有功和无功功率及其概率分别为P_TL22和Pr(P_TL22)、Q_TL22和Pr(Q_TL22)，计算高、低压联络线有功和无功功率损耗平均值ΔP_TL1Loss和ΔQ_TL1Loss、ΔP_TL2Loss和ΔQ_TL2Loss，其计算公式为：

ΔP_TL1Loss＝Pr(P_TL11)P_TL11+Pr(P_TL12)P_TL12；

ΔQ_TL1Loss＝Pr(Q_TL11)Q_TL11+Pr(Q_TL12)Q_TL12；

ΔP_TL2Loss＝Pr(P_TL21)P_TL21+Pr(P_TL22)P_TL22；

ΔQ_TL2Loss＝Pr(Q_TL21)Q_TL21+Pr(Q_TL22)Q_TL22；

S8：计算两站单级多元件供电系统有功和无功功率损耗的平均值，其计算公式为：

ΔP_Loss＝ΔP_L1Loss+ΔP_L2Loss+ΔP_T1Loss+ΔP_T2Loss+ΔP_TL1Loss+ΔP_TL2Loss；

ΔQ_Loss＝ΔQ_L1Loss+ΔQ_L2Loss+ΔQ_T1Loss+ΔQ_T2Loss+ΔQ_TL1Loss+ΔQ_TL2Loss。

2.根据权利要求1所述的一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法，其特征在于：所述步骤S5中，第一变电站和第二变电站输入线路有功和无功功率损耗的平均值ΔP_L1Loss和ΔQ_L1Loss、ΔP_L2Loss和ΔQ_L2Loss的计算步骤为:

S5.1：计算第一变电站和第二变电站高压母线负荷有功功率：

P′_DT1＝P_D1+ΔP_T1Loss；

P′_DT2＝P_D2+ΔP_T2Loss；

S5.2：计算第一变电站和第二变电站高压母线负荷无功功率：

Q′_DT1＝Q_D1+ΔQ_T1Loss；

Q′_DT2＝Q_D2+ΔQ_T2Loss；

S5.3：第一变电站的N_L1条输入线路中一条线路故障并退出运行即N_L1-1、两条线路同时故障并退出运行即N_L1-2、...、a条线路同时故障并退出运行即N_L1-a、...、N_L1条线路同时故障并退出运行即N_L1-N_L1的概率计算公式为：

...

...

式中p_L1i为第一变电站第i条线路的故障率，i＝1,2,...,N_L1；

第二变电站的N_L2条输入线路中一条线路故障并退出运行即N_L2-1、两条线路同时故障并退出运行即N_L2-2、...、a条线路同时故障并退出运行即N_L2-a、...、N_L2条线路同时故障并退出运行即N_L2-N_L2的概率计算公式为：

...

...

式中p_L2i为第二变电站第i条线路的故障率，i＝1,2,...,N_L2；

S5.4：计算第一变电站的N_L1条线路有功功率损耗平均值：

f_L1PLossi为第一变电站线路L_1i有功功率损耗概率密度函数；f_L1PLossj为第一变电站线路L_1j有功功率损耗概率密度函数；f_L1PLossk为第一变电站线路L_1k有功功率损耗概率密度函数；P_TL1为第一变电站和第二变电站之间高压母线的联络线有功功率，P_TL2为第一变电站和第二变电站之间低压母线的联络线有功功率；

计算第二变电站的N_L2条线路有功功率损耗平均值：

f_L2PLossi为第二变电站线路L_2i有功功率损耗概率密度函数；f_L2PLossj为第二变电站线路L_2j有功功率损耗概率密度函数；f_L2PLossk为第二变电站线路L_2k有功功率损耗概率密度函数；

S5.5：计算第一变电站的N_L1条线路无功功率损耗平均值：

Q_TL1为第一变电站和第二变电站之间高压母线的联络线无功功率，Q_TL2为第一变电站和第二变电站之间低压母线的联络线无功功率；f_L1QLossi为第一变电站线路L_1i无功功率损耗概率密度函数；f_L1QLossj为第一变电站线路L_1j无功功率损耗概率密度函数；f_L1QLossk为第一变电站线路L_1k无功功率损耗概率密度函数；

计算第二变电站的N_L2条线路无功功率损耗平均值：

f_L2QLossi为第二变电站线路L_2i无功功率损耗概率密度函数；f_L2QLossj为第二变电站线路L_2j无功功率损耗概率密度函数；f_L2QLossk为第二变电站线路L_2k有功功率损耗概率密度函数。

3.根据权利要求1所述的一种两站单级多元件供电系统功率损耗平均值的计算方法，其特征在于：所述步骤S6中，第一变电站和第二变电站并列运行变压器有功和无功功率损耗的平均值ΔP_T1Loss和ΔQ_T1Loss、ΔP_T2Loss和ΔQ_T2Loss的计算步骤如下：

S6.1：第一变电站的N_T1台变压器中一台变压器故障并退出运行即N_T1-1、两台变压器同时故障并退出运行即N_T1-2、...、a台变压器同时故障并退出运行即N_T1-a、...、N_T1台变压器同时故障并退出运行即N_T1-N_T1的概率计算公式为：

...

...

式中p_T1i为第一变电站第i台变压器的故障率，i＝1,2,...,N_T1；

第二变电站的N_T2台变压器中一台变压器故障并退出运行即N_T2-1、两台变压器同时故障并退出运行即N_T2-2、...、a台变压器同时故障并退出运行即N_T2-a、...、N_T2台变压器同时故障并退出运行即N_T2-N_T2的概率计算公式为：

...

...

式中p_T2i为第二变电站第i台变压器的故障率，i＝1,2,...,N_T2；

S6.2：计算第一变电站的N_T1台并列运行变压器有功功率损耗平均值：

f_T1PLossi为第一变电站变压器T_1i有功功率损耗概率密度函数，f_T1PLossj为第一变电站变压器T_1j有功功率损耗概率密度函数，f_T1PLossk为第一变电站变压器T_1k有功功率损耗概率密度函数；

计算第二变电站的N_T2台并列运行变压器有功功率损耗平均值：

f_T2PLossi为第二变电站变压器T_2i有功功率损耗概率密度函数，f_T2PLossj为第二变电站变压器T_2j有功功率损耗概率密度函数，f_T2PLossk为第二变电站变压器T_2k有功功率损耗概率密度函数；

S6.3：计算第一变电站的N_T1台并列运行变压器无功功率损耗平均值：

计算第二变电站的N_T2台并列运行变压器无功功率损耗平均值：

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