CN111181160B - 一种10kV中压配电网理论线损计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种10kV中压配电网理论线损计算方法及系统，所述方法包括中压线路变压器出口端电气数据采集，计算每个采集点的等效电压值和等效电流值，对等效电压序列和等效电流序列进行多项式拟合，并对拟合的多项式求导，得到不同等效电流值下的等效电阻；最后根据理论线损计算公式得到每个采集时刻的理论线损功率，进而求得不同统计周期下的中压配电理论线损值及理论线损率。本发明方法，相比于常规的等效电阻法计算方法，无需考虑中压配电线路的拓扑关系、线路参数、配电变压器参数，具有较强的实用性。本发明所涉及的等效电阻计算公式，充分考虑单个采集点的随机性，通过多项式拟合得到实用合理的等效电阻，提高了中压配电线路理论线损值的准确率。

Description

一种10kV中压配电网理论线损计算方法及系统

技术领域

本发明涉及一种10kV中压配电网理论线损计算方法及系统，属配用电技术领域。

背景技术

在中压配电网电能传输过程中，流经中压配电网一次各类设备将产生相应的电能损耗，如何对中压配电网理论线损进行快速准确的计算，及时发现真实高线损配电线路，对供电企业科学精准施策降损具有重要的意义。

目前，中压配电网理论线损计算方法，主要有基于配电变压器容量等值电阻法、基于配电变压器电量等值电阻法、前推回代潮流法。三种中压配电理论线损计算方法均要考虑到配电网拓扑关系、线路参数等因素，但中压线路涉及配电变压器数量多、运行状态多变、设备异动频繁，采用前三种方法无法大规模地、准确有效地对中压线路理论线损计算。

发明内容

本发明的目的是，为了有效快速计算中压配电网理论线损值，无需考虑中压配电拓扑关系、线路参数等因素，本发明提出一种10kV中压配电网理论线损计算方法及系统。

实现本发明的技术方案如下：一种10kV中压配电网理论线损计算方法，包括中压线路变压器出口端电气数据采集，并对其进行预处理；所述方法计算每个采集点的等效电压值和等效电流值，对等效电压序列和等效电流序列进行多项式拟合，并对拟合的多项式求导，得到不同等效电流值下的等效电阻；最后根据理论线损计算公式得到每个采集时刻的理论线损功率，进而求得不同统计周期下的中压配电理论线损值及理论线损率。

所述等效电压值和等效电流值计算式如下：

等效电流值：i_eqt＝(i_ct-i_at)/i_ct (1)

其中：i_at、i_ct分别为t时刻的中压配电线路a、c两相出口电流值，i_eqt为t时该中压配电线路的等效电流值；

等效电压值：u_eqt＝u_abt/i_at-u_bct×i_at/(i_ct×i_ct) (2)

其中：u_abt、u_bct分别为t时该中压配电线路的ab、bc两相出口线电压值，u_eqt为t时该中压配电线路的等效电压值；

经式(1)和式(2)计算，分别得到相应等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq。

所述多项式拟合，包括对等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq经采用3次多项式拟合，拟合公式下式：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³ (3)

其中：x、y分别为自变量、因变量；a₀、a₁、a₂、a₃分别拟合参数。

所述拟合参数计算方法如下：

给定等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq，根据下式得到误差函数Q：

/>

求拟合参数使得误差函数最小，拟合参数计算公式如下：

其中，

A^T为A的转置矩阵；

进而便可得到3次多项式拟合公式。

所述等效电阻计算公式如下：

对3次多项式拟合公式进行求导，便可得到等效电阻R_eqt：

其中，a₁、a₂、a₃为根据式(5)得到的拟合参数；R_eqt为t时该中压配电线路的等效电阻值。

所述理论线损计算如下：

根据每个采集点的R_eqt和出口电流值，计算得到该采集时刻的理论线损值P_xst，如下式：

P_xst＝3R_eqt((i_at+i_ct)/2)² (7)

其中：P_xst为t时刻理论线损值。

所述理论线损率P_xst％计算如下：

其中，P_t为采集装置得到t时刻中压配电压出口有功功率；n为序列采集个数。

一种10kV中压配电网理论线损计算系统，包括变电站出线电气采集装置、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现以下步骤：

(1)对变电站出线电气采集装置采集的电压、电流数据进行预处理；

(2)计算每个采集点的等效电压值和等效电流值；

(3)对等效电压序列和等效电流序列进行多项式拟合；

(4)对多项式公式进行求导，得到不同等效电流值下的等效电阻；

(5)计算理论线损；

(6)计算不同时间尺度下的理论线损率。

所述采集装置采集中压配电线路变电站出口侧AB、BC电压值和A、C相电流值；采样间隔为15分钟或30分钟；电压互感器采用电压互感器V/V接法；电流互感器采用不完全星型接法。

本发明的有益效果在于，本发明所涉及的等效电阻计算公式，相比于常规的等效电阻法计算方法，无需考虑中压配电线路的拓扑关系、线路参数、配电变压器参数，具有较强的实用性。本发明所涉及的等效电阻计算公式，充分考虑单个采集点的随机性，通过多项式拟合得到实用合理的等效电阻，提高了中压配电线路理论线损值的准确率。

本发明提出的一种中压配电网理论线损计算方法及系统，充分利用变电站已有电气采集装置，无需新增硬件，通过计算机可执行程序代码便可实现中压配电网理论线损计算。

附图说明

图1为多时间尺度中压配电网理论线损计算方法流程图；

图2为电压互感器V/V接法。

具体实施方式

如图1所示，为本发明多时间尺度中压配电网理论线损计算方法流程图。

本发明的具体实施步骤如下：

(1)数据采集

本实施例利用变电站出线电气采集装置采集中压配电线路变电站出口侧AB、BC电压和A、C相电流值，采样间隔一般为15分钟或30分钟，电压互感器采用电压互感器V/V接法，电流互感器采用不完全星型接法，电压互感器标准接线如图2所示。

(2)计算等效电流和等效电压

将采集到的中压配电线路电压、电流数据序列按时间对齐，若某一个采集时刻至少有一项存在缺失值、零值或异常值(取电流值大于1500A或电压值大于20000A以上判断为异常值)，则删除该采集时刻所有采集值，每个采集点等效电流和等效电压值计算公式如式(1)、式(2)所示：

1)等效电流值

i_eqt＝(i_ct-i_at)/i_ct (1)

其中：i_at、i_ct分别为t时刻的中压配电线路a、c两相出口电流值，i_eqt为t时该中压配电线路的等效电压值。

2)等效电压值：

u_eqt＝u_abt/i_at-u_bct×i_at/(i_ct×i_ct) (2)

其中：u_abt、u_bct分别为t时该中压配电线路的ab、bc两相出口线电压值，u_eqt为t时该中压配电线路的等效电压值。

经式(1)、式(2)计算分别得到相应等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq。

(3)多项公式拟合

对等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq经采用3次多项式拟合，拟合公式如式(3)所示：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³ (3)

其中：x、y分别为自变量、因变量，a₀、a₁、a₂、a₃分别拟合参数。

给定等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq，根据式(4)得到误差函数：

求拟合参数使得误差函数最小，拟合参数计算公式如式(5)所示：

其中：

A^T为A的转置矩阵。

进而便可得到3次多项式拟合公式，对3次多项式拟合公式进行求导，便可得到等效电阻计算公式，如式(6)所示：

其中，a₁、a₂、a₃根据式(5)得到的拟合参数，R_eqt为t时该中压配电线路的等效电阻值。

(4)理论线损计算

根据每个采集点的R_eqt和出口电流值，便可计算得到该采集时刻的理论线损值P_xst，如式(7)所示：

P_xst＝3R_eqt((i_at+i_ct)/2)² (7)

进而可求得统计周期下相应地理论线损率P_xst％，如式(8)所示：

其中：P_xst为公式(7)计算得到t时刻理论线损值，P_t为采集装置得到t时刻中压配电压出口有功功率，n为序列采集个数。

由于n视情况取值，进而可以求得统计同期下的中压配电网理论线损值及理论线损率。

(5)实施例验证

为验证本实施例的一种多时间尺度中压配电网理论线损计算方法的有效性，以江西某公司一条中压配电线路2019年6月理论线损计算为例，计算结果如下表所示：

实际理论线损率在拓扑关系、线路参数、配电变压器参数准确的基础上计算得到，由上表可知，本发明计算得到的理论线损率与实际理论线损率最大偏差不超过±10％，可以满足工程实用要求。

Claims (6)

1.一种10kV中压配电网理论线损计算方法，包括中压线路变压器出口端电气数据采集，并对其进行预处理，其特征在于，所述方法计算每个采集点的等效电压值和等效电流值，对等效电压序列和等效电流序列进行多项式拟合，并对拟合的多项式求导，得到不同等效电流值下的等效电阻；最后根据理论线损计算公式得到每个采集时刻的理论线损功率，进而求得不同统计周期下的中压配电理论线损值及理论线损率；

所述等效电压值和等效电流值计算式如下：

等效电流值：i_eqt＝(i_ct-i_at)/i_ct(1)

其中：i_at、i_ct分别为t时刻的中压配电线路a、c两相出口电流值，i_eqt为t时该中压配电线路的等效电流值；

等效电压值：u_eqt＝u_abt/i_at-u_bct×i_at/(i_ct×i_ct)(2)

其中：u_abt、u_bct分别为t时该中压配电线路的ab、bc两相出口线电压值，u_eqt为t时该中压配电线路的等效电压值；

经式(1)和式(2)计算，分别得到相应等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq；

所述多项式拟合，包括对等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq经采用3次多项式拟合，拟合公式下式：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³ (3)

其中：x、y分别为自变量、因变量；a₀、a₁、a₂、a₃分别为拟合参数；

所述拟合参数计算方法如下：

给定等效电流序列i_eq和等效电压序列u_eq，根据下式得到误差函数Q：

求拟合参数使得误差函数最小，拟合参数计算公式如下：

其中，

A^T为A的转置矩阵，其中，i_eq1、i_eq2、...、i_eqn分别为t₁、t₂、...、t_n时刻等效电流值，u_eq1、u_eq2、...、u_eqn分别为t₁、t₂、...、t_n时刻等效电压值；

进而便可得到3次多项式拟合公式，得到a₁、a₂、a₃。

2.根据权利要求1所述的一种10kV中压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述等效电阻计算公式如下：

对3次多项式拟合公式进行求导，便可得到等效电阻R_eqt：

其中，a₁、a₂、a₃为拟合参数计算公式得到的拟合参数；R_eqt为t时该中压配电线路的等效电阻值。

3.根据权利要求1所述的一种10kV中压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述理论线损计算如下：

根据每个采集点的R_eqt和出口电流值，计算得到该采集时刻的理论线损值P_xst，如下式：

P_xst＝3R_eqt((i_at+i_ct)/2)² (7)

其中：P_xst为t时刻理论线损值，R_eqt为t时该中压配电线路的等效电阻值，i_at、i_ct分别为t时刻的中压配电线路a、c两相出口电流值。

4.根据权利要求1所述的一种10kV中压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述理论线损率P_xst％计算如下：

其中，P_t为采集装置得到t时刻中压配电压出口有功功率；n为序列采集个数。

5.实现如权利要求1～4任一项所述10kV中压配电网理论线损计算方法的系统，包括变电站出线电气采集装置、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时，实现以下步骤：

(1)对变电站出线电气采集装置采集的电压、电流数据进行预处理；

(2)计算每个采集点的等效电压值和等效电流值；

(3)对等效电压序列和等效电流序列进行多项式拟合；

(4)对多项式公式进行求导，得到不同等效电流值下的等效电阻；

(5)计算理论线损；

(6)计算不同时间尺度下的理论线损率。

6.根据权利要求5所述10kV中压配电网理论线损计算方法的系统，其特征在于，所述采集装置采集中压配电线路变电站出口侧AB、BC电压值和A、C相电流值；采样间隔为15分钟或30分钟；电压互感器采用电压互感器V/V接法；电流互感器采用不完全星型接法。

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