CN111239480B - 一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法及系统 - Google Patents

一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，包括利用台区出口电压、电流采集装置对台区出口电压、电流进行数据采集并进行预处理，所述方法根据采集的电气数据判断低压配电网供电接线方式及配电变压器联结组别，满足供电方式为三相四线制和配电变压器联结组别为Dyn11的条件；计算每个采集点理论线损的等效电阻，得到每个采集点的理论线损值；根据统计周期计算理论线损率。本发明方法的等效电阻计算公式，相比于常规的等效电阻法计算方法，无需考虑低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。本发明还提出的应用低压配电网三相出口电流和三相出口电压采集数据判断供电方式和联结组别的公式具有新颖、便捷的特点。

Description

一种Dyn11低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Dyn11低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
低压配电网统计线损因管理线损的因素，无法准确掌握因其本身设备参数和运行参数所决定的真实线损情况，因此通过理论线损的计算，为供电企业准确掌握低电配电网经济运行水平，为制定合理的降损措施提供依据，进而实现低压配电网的建设与改造的精准发力，满足国家的节能减排长期发展战略。
常规的电压损失法、竹节法、等值电阻法和台区损失率法等低压配电网理论线损计算方法准确计算的前提是获取有效的设备参数和运行参数，但实际低压配电网户表电气数据采集频率低、数据质量差，再加低压配电网接线复杂，导致现有低压配电网理论线损计算方法准确性不高。
现有技术在无法准确全面获取到低压配电网设备参数、运行数据及拓扑关系的情况下，无法有效快速计算Dyn11低压配电网理论线损。
发明内容
本发明的目的是，为了在无法准确全面获取到低压配电网设备参数、运行数据及拓扑关系的情况下，有效快速计算Dyn11低压配电网理论线损值，本发明提出了一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法及系统。
本发明实现的技术方案如下，一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，包括利用台区出口电压、电流采集装置对台区出口电压、电流进行数据采集并进行预处理，所述方法根据采集的电气数据判断低压配电网供电接线方式及配电变压器联结组别，满足供电方式为三相四线制和配电变压器联结组别为Dyn11的条件；计算每个采集点理论线损的等效电阻，得到每个采集点的理论线损值；根据统计周期计算理论线损率。
所述数据采集，是利用低压配电网关口电能表装置采集低压配电网出口侧三相电压、电流值；采样间隔一般为15分钟或30分钟；电压不加装电压互感器，电能表进行直采，电流互感器采用星型接法，三相电流变换后由电能表进行采集。
所述数据预处理，是将采集到的出口三相电压、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异常值，则删除该采集时刻所有采集值；若某一个采集时刻存在缺失值，则将该缺失值置为0；将电流值大于1000A或电压值大于480A以上判断为异常值。
所述供电接线方式的确定方法，根据三相电流序列判断供电接线方式，若只存在某一相电流恒为0A，则判断供电方式两相供电，若同时存在两相电流恒为0A，则判断供电方式两相供电，若同时存在三相电流恒为0A，则判断台区未投运；若三相电流不恒为0A，则判断为三相供电。
所述联结组别的确定方法，根据三相电压序列判断配电变压器联结组别，取一天48个或96个采集点A相与B相、B相与C相、A相与C相三个电压序列相关系数最小值，设置相关系数阀值，取默认值为0.9；大于阀值则判断联结组别为Dyn11型，小于阀值则判断联结组别为Yyn0型，如下式：
Figure BDA0002382030740000021
其中：ua、ub、uc为该低压配电网出口电压某一天三相电压序列，corr(x,y)表示计算两个序列的相关系数，min()为最小值函数，相关系数计算公式如下式：
Figure BDA0002382030740000031
其中：xi，yi为其中两相i时刻采集点电压值，
Figure BDA0002382030740000032
为x序列的平均值，
Figure BDA0002382030740000033
为y序列的平均值，n为序列长度。
所述等效电阻计算如下：
根据采集到的出口三相电压、电流数据，Dyn11低压配电网供电配电变压器零序阻抗为0，计算三相等效电阻不考虑零序阻抗的影响，建立用于计算理论线损的等效电阻公式为：
Figure BDA0002382030740000034
其中：Iat、Ibt、Ict分别为A、B、C三相t时刻出口电流值，Uat、Uat、Uat分别为A、B、C三相t时刻出口电压值，Rat、Rat、Rat分别为A、B、C三相t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值；
方程组式(3)若有解，则计算出t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值，此时公式(4)不等于0；
Figure BDA0002382030740000035
若公式(4)等于0，则方程组式(3)无解，该时刻采集理论线损不计算并删除。
所述理论线损计算方法如下：
根据每个采集点计算得到的三相等效电阻值Rat、Rat、Rat和三相出口电流、出口电压值，计算得到该采集时刻的理论线损值Pxst和低压配电网输出功率Pt，如式(5)和式(6)所示：
Figure BDA0002382030740000041
Pst＝UatIat+UbtIbt+UctIct (6)
进而求得统计周期内相应地理论线损率Pxst％，如式(7)：
Figure BDA0002382030740000042
其中：Pxst为公式(5)计算得到t时刻理论线损值；Pt为采集装置得到t时刻低压配电网出口功率，n为序列采集个数。
一种Dyn11低压配电网理论线损计算的系统，包括台区出口电压、电流采集装置，所述系统为一种计算机设备，还包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现以下步骤：
(1)将低压配电网关口电能表装置采集的低压配电网出口侧三相电压、电流值输入计算机，对台区采集的出口电压、电流数据进行预处理；
(2)根据低压配电网出口侧三相电流序列判断供电接线方式；
(3)根据低压配电网出口侧三相电压序列判断配电变压器联结组别；
(4)根据采集到的低压配电网出口侧三相电压、电流数据，计算出t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值；
(5)根据每个采集点计算得到的三相等效电阻值Rat、Rat、Rat和三相出口电流、出口电压值，计算该采集时刻的理论线损值Pxst和低压配电网输出功率Pt；
(6)计算统计周期内相应地理论线损率Pxst％。
本发明的有益效果如下，本发明方法的等效电阻计算公式，相比于常规的等效电阻法计算方法，无需考虑低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；本发明还提出的应用低压配电网三相出口电流和三相出口电压采集数据判断供电方式和联结组别的公式具有新颖、便捷的特点。
本发明一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法及系统，充分利用台区电能表已有电气采集装置，无需新增硬件，通过计算机执行代码，便可实现Dyn11低压配电网理论线损计算。
本发明仅适用于配电变压器联结组别为Dyn11及供电方式为三相供电的低压配电网。
附图说明
图1为Dyn11低压配电网理论线损计算方法流程图；
图2为电流互感器星型接法。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1流程图所示。本实施例的Dyn11低压配电网是指供电配电变压器联结组别为Dyn11的0.4kV低电压配电网。
本实施例Dyn11低压配电网理论线损计算包括以下步骤：
(1)数据采集
本实施例利用低压配电网关口电能表装置采集低压配电网出口侧三相电压、电流值，采样间隔一般为15分钟或30分钟，电压不加装电压互感器，电能表进行直采，电流互感器采用星型接法，三相电流变换后由电能表进行采集，电流互感器标准接线如图2所示。
(2)数据预处理
本实施例将采集到的出口三相电压、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异常值(取电流值大于1000A或电压值大于480A以上判断为异常值)，则删除该采集时刻所有采集值；若某一个采集时刻存在缺失值，则将该缺失值置为0。
(3)供电接线方式确定
本实施例根据三相电流序列判断供电接线方式，若只存在某一相电流恒为0A，则判断供电方式两相供电，若同时存在两相电流恒为0A，则判断供电方式两相供电，若同时存在三相电流恒为0A，则判断台区未投运；若三相电流不恒为0A，则判断为三相供电。
(4)联结组别确定
根据三相电压序列判断配电变压器联结组别，取一天48个或96个采集点A相与B相、B相与C相、A相与C相三个电压序列相关系数最小值，设置相关系数阀值(默认值0.9)，大于阀值则判断联结组别为Dyn11型，小于阀值则判断联结组别为Yyn0型，如式(1)所示：
Figure BDA0002382030740000061
其中：ua、ub、uc为该低压配电网出口电压某一天三相电压序列，corr(x,y)表示计算两个序列的相关系数，min()为最小值函数，相关系数计算公式如式(2)所示：
Figure BDA0002382030740000062
其中：xi，yi为其中两相i时刻采集点电压值，
Figure BDA0002382030740000063
为x序列的平均值，
Figure BDA0002382030740000064
为y序列的平均值，n为序列长度。
(5)计算等效电阻
根据采集到的出口三相电压、电流数据，Dyn11低压配电网供电配电变压器零序阻抗为0，计算三相等效电阻不考虑零序阻抗的影响，建立用于计算理论线损的等效电阻公式，如式(3)所示：
Figure BDA0002382030740000071
其中：Iat、Ibt、Ict分别为A、B、C三相t时刻出口电流值，Uat、Uat、Uat分别为A、B、C三相t时刻出口电压值，Rat、Rat、Rat分别为A、B、C三相t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值。
若公式(4)不等于0，则方程组式(3)有解，则计算出t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值，若公式(4)等于0，则方程组式(3)无解，该时刻采集理论线损不计算并删除。
Figure BDA0002382030740000072
(6)理论线损计算
根据每个采集点计算得到的三相等效电阻值Rat、Rat、Rat和三相出口电流、出口电压值，便可计算得到该采集时刻的理论线损值Pxst和低压配电网输出功率Pt，如式(5)和式(6)所示：
Figure BDA0002382030740000073
Pst＝UatIat+UbtIbt+UctIct (6)
进而可求得统计周期内相应地理论线损率Pxst％，如式(7)所示：
Figure BDA0002382030740000081
其中：Pxst为公式(5)计算得到t时刻理论线损值，Pt为采集装置得到t时刻低压配电网出口功率，n为序列采集个数。
由于n视情况取值，进而可以求得不同统计同期内的低压配电网理论线损值及理论线损率。
(5)实施例验证
为验证本实施例一种低压配电网理论线损计算方法的有效性，以江西某公司某个台区2019年9月日理论线损计算为例，计算结果如下：
Figure BDA0002382030740000082
Figure BDA0002382030740000091
本实施例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，本发明实施例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％，满足工程实用要求。

Claims (8)

1.一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，包括利用台区出口电压、电流采集装置对台区出口电压、电流进行数据采集并进行预处理，其特征在于，所述方法根据采集的电气数据判断低压配电网供电接线方式及配电变压器联结组别，满足供电方式为三相四线制和配电变压器联结组别为Dyn11的条件；计算每个采集点理论线损的等效电阻，得到每个采集点的理论线损值；根据统计周期计算理论线损率；
所述等效电阻计算如下：
根据采集到的出口三相电压、电流数据，Dyn11低压配电网供电配电变压器零序阻抗为0，计算三相等效电阻不考虑零序阻抗的影响，建立用于计算理论线损的等效电阻公式为：
Figure FDA0003497978120000011
其中：Iat、Ibt、Ict分别为A、B、C三相t时刻出口电流值，Uat、Uat、Uat分别为A、B、C三相t时刻出口电压值，Rat、Rat、Rat分别为A、B、C三相t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值；
方程组式(3)若有解，则计算出t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值，此时公式(4)不等于0；
Figure FDA0003497978120000012
若(4)式等于0，则方程组(3)式无解，该时刻采集理论线损不计算并删除。
2.根据权利要求1所述的一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述数据采集，是利用低压配电网关口电能表装置采集低压配电网出口侧三相电压、电流值；采样间隔一般为15分钟或30分钟；电压不加装电压互感器，电能表进行直采，电流互感器采用星型接法，三相电流变换后由电能表进行采集。
3.根据权利要求1所述的一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述数据预处理，是将采集到的出口三相电压、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异常值，则删除该采集时刻所有采集值；若某一个采集时刻存在缺失值，则将该缺失值置为0；将电流值大于1000A或电压值大于480A以上判断为异常值。
4.根据权利要求1所述的一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述供电接线方式的确定方法，根据三相电流序列判断供电接线方式，若只存在某一相电流恒为0A，则判断供电方式两相供电，若同时存在两相电流恒为0A，则判断供电方式两相供电，若同时存在三相电流恒为0A，则判断台区未投运；若三相电流不恒为0A，则判断为三相供电。
5.根据权利要求1所述的一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述联结组别的确定方法，根据三相电压序列判断配电变压器联结组别，取一天48个或96个采集点A相与B相、B相与C相、A相与C相三个电压序列相关系数最小值，设置相关系数阀值，取默认值为0.9；大于阀值则判断联结组别为Dyn11型，小于阀值则判断联结组别为Yyn0型，如下式：
Figure FDA0003497978120000021
其中：ua、ub、uc为该低压配电网出口电压某一天三相电压序列，corr(x,y)表示计算两个序列的相关系数，min()为最小值函数，相关系数计算公式如下式：
Figure FDA0003497978120000031
其中：xi，yi为其中两相i时刻采集点电压值，
Figure FDA0003497978120000032
为x序列的平均值，
Figure FDA0003497978120000033
为y序列的平均值，n为序列长度。
6.根据权利要求1所述的一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法，其特征在于，所述理论线损计算方法如下：
根据每个采集点计算得到的三相等效电阻值Rat、Rat、Rat和三相出口电流、出口电压值，计算得到该采集时刻的理论线损值Pxst和低压配电网输出功率Pt，如式(5)和式(6)所示：
Figure FDA0003497978120000034
Pst＝UatIat+UbtIbt+UctIct (6)
进而求得统计周期内相应地理论线损率Pxst％，如式(7)：
Figure FDA0003497978120000035
其中：Pxst为公式(5)计算得到t时刻理论线损值；Pt为采集装置得到t时刻低压配电网出口功率，n为序列采集个数。
7.一种Dyn11低压配电网理论线损计算的系统，包括台区出口电压、电流采集装置，所述系统为一种计算机设备，还包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，用于实现如权利要求1～6任一项所述的一种Dyn11低压配电网理论线损计算方法， 所述处理器执行所述程序时，实现以下步骤：
(1)将低压配电网关口电能表装置采集的低压配电网出口侧三相电压、电流值输入计算机，对台区采集的出口电压、电流数据进行预处理；
(2)根据低压配电网出口侧三相电流序列判断供电接线方式；
(3)根据低压配电网出口侧三相电压序列判断配电变压器联结组别；
(4)根据采集到的低压配电网出口侧三相电压、电流数据，计算出t时刻用于理论线损值计算的等效电阻值；
(5)根据每个采集点计算得到的三相等效电阻值Rat、Rat、Rat和三相出口电流、出口电压值，计算该采集时刻的理论线损值Pxst和低压配电网输出功率Pt；
(6)计算统计周期内相应地理论线损率Pxst％。
8.根据权利要求7所述的一种Dyn11低压配电网理论线损计算的系统，其特征在于，所述低压配电网关口电能表装置采集的低压配电网出口侧三相电压、电流值，采样间隔一般为15分钟或30分钟，电压不加装电压互感器，电能表进行直采，电流互感器采用星型接法，三相电流变换后由电能表进行采集。
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一种适用于配电网规划的中低压理论线损估算方法;韩松 等;《电力技术》;20091231(第12期);52-57，72 *
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