CN109560540A - 基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配电网线损计算技术领域，公开了一种基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法。该方法通过绘制线损负荷特性曲线，建立负载率与线损率的关系，通过线损负荷特性曲线即可知道配电网线路损耗的升降，可靠性好。该方法先简化配电网线路模型，然后进行潮流计算，读取负荷数据和线路信息，接着进行配电网线损计算，计算各线路的电能损耗和全网的电能损耗，然后绘制线损负荷特性曲线，建立负载率或线路首端关口电量与线损率的关系，最后分析线损负荷特性曲线。
Description
技术领域
本发明涉及配电网线损计算技术领域，尤其涉及一种基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法。
背景技术
线损是电力网供售电过程中损失的电量，是在一定时段内各元件的功率损耗对时间的积分值的总和。准确的线损计算要比电力系统在确定的运行方式下的潮流计算要复杂得多，尤其是在配电网自动化条件参差不齐的情况下，一般仅在馈线首端装有表计，各分支线以及多数元件不具备测录运行参数的条件，不能实时获取电流、电压等数据，准确计算线损无疑是不现实的。而且在实际电力系统运行中，除了输、配电设备元件的固定损耗和可变损耗外，还可能存在产生来自用户违章用电和窃电、电网元件漏电以及计量表记录误差等不明损耗，所抄得的电量数据极有可能失准，导致计算偏差。也就是说，电力企业所沿用的计算结果归根结底是近似值。
目前，针对配电网线损计算方法有平均电流法、均方根电流法、平均电流法和电量法。这些方法的实质都是基于负荷电流来进行计算，只是根据负荷电流获取方式的不同，稍作简化和区分。
由线损表达式可知，线损的计算取决于电流I的获取，而电流I的获取存在两个问题：一是电力系统中不同点的电流I是各不相同的；二是同一点的电流I随时间变化，电流I的获取必须在同一时间断面。因此，线路损耗的升降不易知道。
发明内容
本发明是为了解决现有配电网线路损耗的升降不易知道的不足，提供一种基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，该方法通过绘制线损负荷特性曲线，建立负载率与线损率的关系，通过线损负荷特性曲线即可知道配电网线路损耗的升降，可靠性好。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，简化配电网线路模型；
步骤二，进行潮流计算，读取负荷数据和线路信息；
步骤三，进行配电网线损计算，计算各线路的电能损耗和全网的电能损耗；
步骤四，绘制线损负荷特性曲线，建立负载率或线路首端关口电量与线损率的关系；
步骤五，分析线损负荷特性曲线。
作为优选，简化配电网线路模型的过程如下：
(2.1)每条线路以10kV为单位计算潮流，将线路首端的关口表当作平衡节点；
(2.2)把配电网中的每台变压器都视为负荷，并假设各变压器的负载率都相同，P-Q节点在配电网中已知的是电表读数，但不同线路的负荷曲线各不相同，按电表读数的平均值来计算。P-Q节点指有功节点P和无功节点Q。
作为优选，潮流计算的具体过程如下：
(3.1)获取负荷数据：以每个变压器的容量作为负荷计算有功功率，
以不同的容量百分比模拟实际投运量，
SLi＝S0i×L×k％，k＝0-100
其中，SLi表示实际投运容量，S0i表示变压器额定容量，L表示实际负荷，k表示值在0到100之间变化的负荷率，Pi表示有功功率，Qi表示无功功率，Si表示实在功率，表示电流和电压的夹角；
(3.2)获取线路信息：包括获取各节点之间的线路长度信息、标称面积信息、排列方式信息和线距信息；
以不同的负荷数据依次计算潮流，并计算每种负荷数据情况下的平衡节点功率P0i和电量W0i。
作为优选，线损计算的具体过程如下：
(4.1)计算各线路的电能损耗：
各线路的电能损耗由用户承担，不计入电力系统；
(4.2)计算全网的电能损耗：
W0i为线路首端的关口电量，WLi为每台变压器所代表的电能损耗，WYHj为高压计量后线路和变压器的电能损耗。
作为优选，高压计量后线路和变压器的电能损耗的计算过程如下：
(5.1)首先将电网各节点的负荷和发电出力的全月累计量作为潮流计算的负荷数据和发电数据，结合网络的拓扑结构，计算全月潮流；
(5.2)根据潮流计算结果计算各支路损耗；其中，线路功率损耗：
ΔSij％＝Sij％+Sji％＝ΔPij+jΔQij
变压器支路功率损耗：
ΔSTij％＝STij％+STji％＝ΔPTij+jΔQTij
(5.3)计算得出总电能损耗为：
ΔW＝ΔP*T
其中，分别是线路和变压器在高压计量后的损耗，此部分损耗由用户承担，不计入电力系统。
作为优选，绘制线损负荷特性曲线的过程如下：
(6.1)通过修改变压器实际容量，使变压器负载率从0开始，每次递增1％；
(6.2)使用Matlab循环计算100次后得到对应负载率0-100％的线损率或关口电度，即可得到线损率曲线，其中线损率曲线的x轴表示变压器负载率或表示平衡节点对应的有功功率或电度，线损率曲线的y轴表示线损率；
(6.3)以此类推，每条线路作一条曲线，实际中根据线路首端关口电量即可查出在当前供电量下的线损率。
作为优选，分析线损负荷特性曲线的过程如下：
(7.1)分析线损负荷特性曲线，由潮流法的功率平衡有：
其中：P0，PL，PDi分别是有功的平衡节点、有功的线路损耗和有功的负荷；Q0，QL，QDi分别是无功的平衡节点、无功的线路损耗和无功的负荷；
在线损计算中，我们主要考察有功部分，则线损率由下式计算求得：
(7.2)当变压器负载率为0时，即则由上式可知P0＝PL，此时相当于在10kV母线上挂了个大小为PL的负荷，得线损率为100％；
(7.3)随着变压器负载率的递增，线路的负荷不断增大，即上式中的不断减小，因此，线损率a不断减小；当供电量达到一定水平，且在铜损功率等于铁损功率时，线损率达到最小；
(7.4)随着负载率的继续增大，线损表达式如下所示：
由线损表达式可知，线路电流会不断增大，线路损耗自然会随之升高，即线损率有所提高。
本发明能够达到如下效果：
本发明通过绘制线损负荷特性曲线，建立负载率与线损率的关系，通过线损负荷特性曲线即可知道配电网线路损耗的升降，可靠性好。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图。
图2为本发明实施例10kV配电线路示意图。
图3为本发明实施例线路和变压器分别在高压计量后的损耗部分的计算原理示意图。
图4为本发明实施例10kV配电线路理论线损曲线示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实例：参见图1-4所示，基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，简化配电网线路模型；
步骤二，进行潮流计算，读取负荷数据和线路信息；
步骤三，进行配电网线损计算，计算各线路的电能损耗和全网的电能损耗；
步骤四，绘制线损负荷特性曲线，建立负载率或线路首端关口电量与线损率的关系；
步骤五，分析线损负荷特性曲线。
简化配电网线路模型的过程如下：
(2.1)每条线路以10kV为单位计算潮流，将线路首端的关口表当作平衡节点；
(2.2)把配电网中的每台变压器都视为负荷，并假设各变压器的负载率都相同，P-Q节点在配电网中已知的是电表读数，但不同线路的负荷曲线各不相同，按电表读数的平均值来计算。P-Q节点指有功节点P和无功节点Q。
潮流计算的具体过程如下：
(3.1)获取负荷数据：以每个变压器的容量作为负荷计算有功功率，
以不同的容量百分比模拟实际投运量，
SLi＝S0i×L×k％，k＝0-100
其中，SLi表示实际投运容量，S0i表示变压器额定容量，L表示实际负荷，k表示值在0到100之间变化的负荷率，Pi表示有功功率，Qi表示无功功率，Si表示实在功率，表示电流和电压的夹角；
(3.2)获取线路信息：包括获取各节点之间的线路长度信息、标称面积信息、排列方式信息和线距信息；
以不同的负荷数据依次计算潮流，并计算每种负荷数据情况下的平衡节点功率P0i和电量W0i。
线损计算的具体过程如下：
(4.1)计算各线路的电能损耗：
各线路的电能损耗由用户承担，不计入电力系统；
(4.2)计算全网的电能损耗：
W0i为线路首端的关口电量，WLi为每台变压器所代表的电能损耗，WYHj为高压计量后线路和变压器的电能损耗。
高压计量后线路和变压器的电能损耗的计算过程如下：
(5.1)首先将电网各节点的负荷和发电出力的全月累计量作为潮流计算的负荷数据和发电数据，结合网络的拓扑结构，计算全月潮流；
(5.2)根据潮流计算结果计算各支路损耗；其中，线路功率损耗：
ΔSij％＝Sij％+Sji％＝ΔPij+jΔQij
变压器支路功率损耗：
ΔSTij％＝STij％+STji％＝ΔPTij+jΔQTij
(5.3)计算得出总电能损耗为：
ΔW＝ΔP*T
其中，分别是线路和变压器在高压计量后的损耗，此部分损耗由用户承担，不计入电力系统。
绘制线损负荷特性曲线的过程如下：
(6.1)通过修改变压器实际容量，使变压器负载率从0开始，每次递增1％；
(6.2)使用Matlab循环计算100次后得到对应负载率0-100％的线损率或关口电度，即可得到线损率曲线，其中线损率曲线的x轴表示变压器负载率或表示平衡节点对应的有功功率或电度，线损率曲线的y轴表示线损率；
(6.3)以此类推，每条线路作一条曲线，实际中根据线路首端关口电量即可查出在当前供电量下的线损率。
分析线损负荷特性曲线的过程如下：
(7.1)分析线损负荷特性曲线，由潮流法的功率平衡有：
其中：P0，PL，PDi分别是有功的平衡节点、有功的线路损耗和有功的负荷；Q0，QL，QDi分别是无功的平衡节点、无功的线路损耗和无功的负荷；
在线损计算中，我们主要考察有功部分，则线损率由下式计算求得：
(7.2)当变压器负载率为0时，即则由上式可知P0＝PL，此时相当于在10kV母线上挂了个大小为PL的负荷，得线损率为100％；
(7.3)随着变压器负载率的递增，线路的负荷不断增大，即上式中的不断减小，因此，线损率a不断减小；当供电量达到一定水平，且在铜损功率等于铁损功率时，线损率达到最小；
(7.4)随着负载率的继续增大，线损表达式如下所示：
由线损表达式可知，线路电流会不断增大，线路损耗自然会随之升高，即线损率有所提高。
本实施例通过绘制线损负荷特性曲线，建立负载率与线损率的关系，通过线损负荷特性曲线即可知道配电网线路损耗的升降，可靠性好。
上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。
Claims (7)
1.基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一，简化配电网线路模型；
步骤二，进行潮流计算，读取负荷数据和线路信息；
步骤三，进行配电网线损计算，计算各线路的电能损耗和全网的电能损耗；
步骤四，绘制线损负荷特性曲线，建立负载率或线路首端关口电量与线损率的关系；
步骤五，分析线损负荷特性曲线。
2.根据权利要求1所述的基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，其特征在于，简化配电网线路模型的过程如下：
(2.1)每条线路以10kV为单位计算潮流，将线路首端的关口表当作平衡节点；
(2.2)把配电网中的每台变压器都视为负荷，并假设各变压器的负载率都相同，P-Q节点在配电网中已知的是电表读数，但不同线路的负荷曲线各不相同，按电表读数的平均值来计算。
3.根据权利要求1所述的基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，其特征在于，潮流计算的具体过程如下：
(3.1)获取负荷数据：以每个变压器的容量作为负荷计算有功功率，
以不同的容量百分比模拟实际投运量，
SLi＝S0i×L×k％，k＝0-100
其中，SLi表示实际投运容量，S0i表示变压器额定容量，L表示实际负荷，k表示值在0到100之间变化的负荷率，Pi表示有功功率，Qi表示无功功率，Si表示实在功率，表示电流和电压的夹角；
(3.2)获取线路信息：包括获取各节点之间的线路长度信息、标称面积信息、排列方式信息和线距信息；
以不同的负荷数据依次计算潮流，并计算每种负荷数据情况下的平衡节点功率P0i和电量W0i。
4.根据权利要求1所述的基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，其特征在于，线损计算的具体过程如下：
(4.1)计算各线路的电能损耗：
各线路的电能损耗由用户承担，不计入电力系统；
(4.2)计算全网的电能损耗：
W0i为线路首端的关口电量，WLi为每台变压器所代表的电能损耗，WYHj为高压计量后线路和变压器的电能损耗。
5.根据权利要求4所述的基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，其特征在于，高压计量后线路和变压器的电能损耗的计算过程如下：
(5.1)首先将电网各节点的负荷和发电出力的全月累计量作为潮流计算的负荷数据和发电数据，结合网络的拓扑结构，计算全月潮流；
(5.2)根据潮流计算结果计算各支路损耗；其中，线路功率损耗：
ΔSij％＝Sij％+Sji％＝ΔPij+jΔQij
变压器支路功率损耗：
ΔSTij％＝STij％+STji％＝ΔPTij+jΔQTij
(5.3)计算得出总电能损耗为：
ΔW＝ΔP*T
其中，分别是线路和变压器在高压计量后的损耗，此部分损耗由用户承担，不计入电力系统。
6.根据权利要求1所述的基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，其特征在于，绘制线损负荷特性曲线的过程如下：
(6.1)通过修改变压器实际容量，使变压器负载率从0开始，每次递增1％；
(6.2)使用Matlab循环计算100次后得到对应负载率0-100％的线损率或关口电度，即可得到线损率曲线，其中线损率曲线的x轴表示变压器负载率或表示平衡节点对应的有功功率或电度，线损率曲线的y轴表示线损率；
(6.3)以此类推，每条线路作一条曲线，实际中根据线路首端关口电量即可查出在当前供电量下的线损率。
7.根据权利要求1所述的基于线损负荷特性曲线的配电网理论线损计算方法，其特征在于，分析线损负荷特性曲线的过程如下：
(7.1)分析线损负荷特性曲线，由潮流法的功率平衡有：
其中：P0，PL，PDi分别是有功的平衡节点、有功的线路损耗和有功的负荷；Q0，QL，QDi分别是无功的平衡节点、无功的线路损耗和无功的负荷；
在线损计算中，我们主要考察有功部分，则线损率由下式计算求得：
(7.2)当变压器负载率为0时，即则由上式可知P0＝PL，此时相当于在10kV母线上挂了个大小为PL的负荷，得线损率为100％；
(7.3)随着变压器负载率的递增，线路的负荷不断增大，即上式中的不断减小，因此，线损率a不断减小；当供电量达到一定水平，且在铜损功率等于铁损功率时，线损率达到最小；
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