CN112183908A - 一种油田配电线路损耗分析方法 - Google Patents

一种油田配电线路损耗分析方法 Download PDF

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CN112183908A CN201910586480.7A CN201910586480A CN112183908A CN 112183908 A CN112183908 A CN 112183908A CN 201910586480 A CN201910586480 A CN 201910586480A CN 112183908 A CN112183908 A CN 112183908A
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齐光峰
范路
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Abstract

本发明公开了一种油田配电线路损耗分析方法，涉及低压配电技术领域，技术方案为，包括，S1、根据中压配电线路首端实时检测的信息；S2、根据S1中获取的信息，计算中压配电线路总的负荷形状系数；S3、根据S1中获取的信息，计算配电线路的电压损失；S4、利用等值电阻法进行配电网理论的网损计算。本发明的有益效果是：本发明所述的一种油田配电线路损耗分析方法，考虑了电压损失对线损的影响，提高了线路损耗计算精度。本发明利用负荷端变压器低压侧电能表精确计量得到的电能进行计算配电线路和变压器的等值电阻，相较于传统等值电阻法利用变压器的额定容量参数进行计算，考虑了变压器负载率的影响，大大降低了计算误差。

Description

一种油田配电线路损耗分析方法
技术领域
本发明涉及低压配电技术领域，特别涉及一种油田配电线路损耗分析方法。
背景技术
近年来，随着油田生产信息化与自动化水平的不断提高，终端负荷侧的监测手段日臻完善，目前，油井负荷的电压、电流、功率等电气量均可实时上传，与变电所站端量测信息相融合，即可构建电网理论线损计算的基础数据，因此，开展新的计算方法的研究已经具备了工程基础条件。
油田生产过程中，有些生产环节，如油井负荷能够稳定运行，即该类负荷可保持连续性工作；有的环节，如注水系统的运行并不稳定；而且，不同的时间维度油田的负荷也有所不同，且油田电力系统因其本身特点所限，网损计算十分复杂，实际工作中并不具备进行精确计算的条件。
传统的配电网网损计算方法存在以下问题：(1)在计算配电线路首端负荷曲线形状系数时，未直接采用代表日实际负荷曲线的形状系数，而是依据其负荷率和最小负荷率以相近的典型负荷持续曲线的形状系数来取代，影响了计算的精确度。(2)以整条馈线为单位进行计算，所采用的数据仅是馈线首端的实测数据，一般假设网络各节点的负荷曲线形状、功率因数均与首端相同，同时，忽略沿线的电压损失对线损的影响。(3)没有考虑配电系统运行中不确定性因素，如负荷随机变化的影响。
本发明的目的在于提供一种油田配电线路损耗分析方法，以解决现有配电网网损计算过程中存在的问题，如没有考虑配电系统运行中不确定性因素的影响，以及负荷形状系数求取不精确导致配电网网损计算精度不足等。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种油田配电线路损耗分析方法。
其技术方案为，一种油田配电线路损耗分析方法，包括：
S1、负荷曲线形状系数是描述线路首端负荷起伏变化特征的一个参数，它描述了线路首端负荷曲线的变化程度(此处表示为K，且K>1)。根据油田信息系统中中压配电线路首端实时检测的信息；
S2、根据S1中获取的信息，计算中压配电线路总的负荷形状系数；
S3、根据S1中获取的信息，计算配电线路的电压损失；
S4、利用等值电阻法进行配电网理论的网损计算。
优选为，所述S1中的所述中压配电线路首端实时检测的信息包括功率、电压、电流、单位阻抗、各支线的负荷与功率因数信息。
优选为，所述S2中的负荷形状系数计算方法为：
K为负荷形状系数，f为平均负荷率，β为最小负荷率；
Iav为在时间T内线路首端的平均电流值,Imin为在时间T内线路首端的最小
电流值,Imax为在时间T内线路首端的最大电流值；
Figure BDA0002114613150000021
当f≥0.5时，
Figure BDA0002114613150000022
当f＜0.5时，
Figure BDA0002114613150000023
优选为，所述S3中计算配电线路的电压损失的具体方法为，
已知中压配电线路的各分段的阻抗rk+jxk,中压配电线路的额定电压为UN,Apk为通过第k线路供电的配电变压器在时间T内的有功电量(kWh)，Aqk为通过第k段线路供电的配电变压器在时间T(h)内的无功电量(kvarh)，第k段线路电压损失为：
Figure BDA0002114613150000024
可知中压配电线路分支处的电压：
Figure BDA0002114613150000025
优选为，所述S4利用等值电阻法进行配电网理论的网损计算的具体方法为：
配电网理论的网损计算包括中压配电网和低压配电网两部分，其中，中压部分主要由中压配电线路损耗和配电变压器损耗构成，低压部分主要是低压线路损耗；
用等值电阻法计算中压部分网络损耗；
低压部分采用等值电阻法计算与中压部分采用等值电阻法计算方法相同，采用配电变压器的总表电量代替中压配电线路出口的总电量，采用负荷电能表容量代替中压配电线路中变压器的额定容量。
优选为，所述S4中用等值电阻法计算中压部分网络损耗的具体方法包括：
S411、计算中压线路等值电阻；
S412、计算变压器的等值电阻；
S413、通过所述S411、S412的结果计算线路总等值电阻；
S414、根据前述步骤的结果计算中压部分的网络损耗。
优选为，所述S4中用等值电阻法计算中压部分网络损耗的具体方法包括：
所述S411中计算线路的等值电阻的方法为：
Figure BDA0002114613150000031
式中：Rel为线路的等值电阻(Ω)，U为中压配电线路平均电压(kV)，Ui为中压配电线路分支处的电压(kV)，Api为通过第i线路供电的配电变压器在时间T(h)内的有功电量(kWh)，Aqi为通过第i段线路供电的配电变压器在时间T(h)内的无功电量(kvarh)，Ap,Aq分别为中压配电线路首端在时间T内的有功电量(kWh)和无功电量(kvarh)，根据分支数将中压配电线路分成n段，Ri为第i段线路电阻(Ω)；
所述S412中计算变压器的等值电阻的方法为：
Figure BDA0002114613150000032
式中：Ret为变压器等值电阻(Ω)，Apz为第z台配电变压器在时间T内的有功电量(kWh)，Aqz为第z台配电变压器在时间T内的无功电量(kvarh)，Uz为中压配电线路分支处的电压(kV)，Ap,Aq分别为线路首端在时间T内的有功(kWh)和无功电量(kvarh)，SNz为第z台变压器的额定容量(kVA),ΔPkz为第z台配电变压器的额定短路功率损耗(kW),m为配电变压器的数量；
所述S413中计算线路总等值电阻的方法为：
Req＝Rel+Ret；
所述S414中计算中压部分网络损耗的方法为：
Figure BDA0002114613150000041
式中：ΔA为电能损耗(kWh)；T为计算时间(h)；ΔPoi为第i台变压器的空载损耗(kW)；m为配电变压器的台数；AP为配电线路首端计算时段内有功电量(kWh)；AQ为配电线路首端计算时段内无功电量(kvarh)；Req为线路总的等值电阻(Ω)；Upj为中压配电线路平均电压(kV)；K为配电线路总的负荷曲线形状系数。
优选为，所述S4中用等值电阻法计算低压部分网络损耗的具体方法包括：
S421、计算低压线路损耗；
S422、计算电度表损耗；
S423、计算低压部分的网络损耗。
优选为，所述S4中用等值电阻法计算低压部分网络损耗的具体方法包括：
所述S421中计算低压线路损耗的方法为：
Figure BDA0002114613150000042
式中：Rel线路的等值电阻(Ω)，Api为通过第i段线路供电的负荷在时间T内的有功电量(kWh)，Aqi为通过第i段线路供电的负荷在时间T(h)内的无功电量(kvarh)，Ap,Aq分别为配电变压器低压出口在时间T内的有功(kWh)和无功电量(kvarh)，n为线路上的总分段数，Ri为第i段线路的电阻(Ω)。
Figure BDA0002114613150000043
式中：N为配电变压器低压出口电网结构常数，单相两线制N＝2；三相三线制去N＝3；三相四线制取N＝3.5；
K为配电变压器出口负荷形状系数；Ipj为配电变压器低压出口平均负荷电流(A)；Rel为线路导线等值电阻(Ω)；T为线路实际运行时间(h)；
所述S422中计算电度表损耗的方法为：
电度表分为机械电度表与电子电度表两种，单相机械表按每月1kWh计算，单相电子表按每月0.5kWh计算；
ΔAB＝1×n+0.5×m；
其中，n为单相机械表数目，m为单相电子表数目；
所述S423中计算低压部分网络损耗的方法为：
ΔA＝ΔAL+ΔAB；
其中：ΔA为低压配电台区月总理论损耗(kWh)，ΔAL为低压线路理论电能损耗(kWh)，ΔAB为用户电能表理论电能损耗(kWh)。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种油田配电线路损耗分析方法，考虑了电压损失对线损的影响，提高了线路损耗计算精度。本发明利用负荷端变压器低压侧电能表精确计量得到的电能进行计算配电线路和变压器的等值电阻，相较于传统等值电阻法利用变压器的额定容量参数进行计算，考虑了变压器负载率的影响，大大降低了计算误差。同时利用中压配电线路首端实时检测的电流信息求取负荷形状系数，考虑了时间维度负荷的变化，提高了中压配电线路总的负荷形状系数的计算精度。
附图说明
图1为本发明实施例的配电网网络拓扑结构图。
图2为本发明实施例的网络结构示意图。
图3为本发明等值电阻法计算思想结构图一。
图4为本发明等值电阻法计算思想结构图二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本发明提供一种油田配电线路损耗分析方法，包括：
S1、负荷曲线形状系数是描述线路首端负荷起伏变化特征的一个参数，它描述了线路首端负荷曲线的变化程度(此处表示为K，且K>1)。根据油田信息系统中中压配电线路首端实时检测的信息；
中压配电线路首端实时检测的信息包括功率、电压、电流、单位阻抗、各支线的负荷与功率因数信息。
S2、根据S1中获取的信息，计算中压配电线路总的负荷形状系数；
负荷形状系数计算方法为：
K为负荷形状系数，f为平均负荷率，β为最小负荷率；
Iav为在时间T内线路首端的平均电流值,Imin为在时间T内线路首端的最小电流值,Imax为在时间T内线路首端的最大电流值；
Figure BDA0002114613150000061
当f≥0.5时，
Figure BDA0002114613150000062
当f＜0.5时，
Figure BDA0002114613150000063
S3、根据S1中获取的信息，计算配电线路的电压损失；
配电线路的电压损失的具体方法为，
已知中压配电线路的各分段的阻抗rk+jxk,中压配电线路的额定电压为UN,Apk为通过第k线路供电的配电变压器在时间T内的有功电量(kWh)，Aqk为通过第k段线路供电的配电变压器在时间T(h)内的无功电量(kvarh)，第k段线路电压损失为：
Figure BDA0002114613150000064
可知中压配电线路分支处的电压：
Figure BDA0002114613150000065
S4、利用等值电阻法进行配电网理论的网损计算。
配电网理论的网损计算的具体方法为：
配电网理论的网损计算包括中压配电网和低压配电网两部分，其中，中压部分主要由中压配电线路损耗和配电变压器损耗构成，低压部分主要是低压线路损耗；
用等值电阻法计算中压部分网络损耗；
低压部分采用等值电阻法计算与中压部分采用等值电阻法计算方法相同，采用配电变压器的总表电量代替中压配电线路出口的总电量，采用负荷电能表容量代替中压配电线路中变压器的额定容量。
实施例2
在实施例1的基础上，步骤S4中的中压部分网络损耗的具体方法包括：
S411、计算中压线路等值电阻；
Figure BDA0002114613150000071
式中：Rel为线路的等值电阻(Ω)，U为中压配电线路平均电压(kV)，Ui为中压配电线路分支处的电压(kV)，Api为通过第i线路供电的配电变压器在时间T(h)内的有功电量(kWh)，Aqi为通过第i段线路供电的配电变压器在时间T(h)内的无功电量(kvarh)，Ap,Aq分别为中压配电线路首端在时间T内的有功电量(kWh)和无功电量(kvarh)，根据分支数将中压配电线路分成n段，Ri为第i段线路电阻(Ω)；
S412、计算变压器的等值电阻；
Figure BDA0002114613150000072
式中：Ret为变压器等值电阻(Ω)，Apz为第z台配电变压器在时间T内的有功电量(kWh)，Aqz为第z台配电变压器在时间T内的无功电量(kvarh)，Uz为中压配电线路分支处的电压(kV)，Ap,Aq分别为线路首端在时间T内的有功(kWh)和无功电量(kvarh)，SNz为第z台变压器的额定容量(kVA),ΔPkz为第z台配电变压器的额定短路功率损耗(kW),m为配电变压器的数量；
S413、通过S411、S412的结果计算线路总等值电阻；
Req＝Rel+Ret；
S414、根据前述步骤的结果计算中压部分的网络损耗。
Figure BDA0002114613150000073
式中：ΔA为电能损耗(kWh)；T为计算时间(h)；ΔPoi为第i台变压器的空载损耗(kW)；m为配电变压器的台数；AP为配电线路首端计算时段内有功电量(kWh)；AQ为配电线路首端计算时段内无功电量(kvarh)；Req为线路总的等值电阻(Ω)；Upj为中压配电线路平均电压(kV)；K为配电线路总的负荷曲线形状系数。
步骤S4中用等值电阻法计算低压部分网络损耗的具体方法包括：
S421、计算低压线路损耗；
Figure BDA0002114613150000081
式中：Rel线路的等值电阻(Ω)，Api为通过第i段线路供电的负荷在时间T内的有功电量(kWh)，Aqi为通过第i段线路供电的负荷在时间T(h)内的无功电量(kvarh)，Ap,Aq分别为配电变压器低压出口在时间T内的有功(kWh)和无功电量(kvarh)，n为线路上的总分段数，Ri为第i段线路的电阻(Ω)。
Figure BDA0002114613150000082
式中：N为配电变压器低压出口电网结构常数，单相两线制N＝2；三相三线制去N＝3；三相四线制取N＝3.5；
K为配电变压器出口负荷形状系数；Ipj为配电变压器低压出口平均负荷电流(A)；Rel为线路导线等值电阻(Ω)；T为线路实际运行时间(h)；
S422、计算电度表损耗；
电度表分为机械电度表与电子电度表两种，单相机械表按每月1kWh计算，单相电子表按每月0.5kWh计算；
ΔAB＝1×n+0.5×m；
其中，n为单相机械表数目，m为单相电子表数目；
S423、计算低压部分的网络损耗。
ΔA＝ΔAL+ΔAB；
其中：ΔA为低压配电台区月总理论损耗(kWh)，ΔAL为低压线路理论电能损耗(kWh)，ΔAB为用户电能表理论电能损耗(kWh)。
实施例3
参见图1至图4，以一条10kV配电线路为例，首先根据油田配电线路实际的电气拓扑图画出对应的网络结构图，图2为网络结构示意图。已知实测得到的各个变压器低压侧的负荷电量，以及电流变化曲线和线路首端的负荷电量。
步骤1：计算中压配电线路总的负荷形状系数。
根据对负荷首端实时检测电流信息，电流最大值Imax为145A，电流最小值26A，电流平均值Iav为97.81A。
Figure BDA0002114613150000091
Figure BDA0002114613150000092
Figure BDA0002114613150000093
步骤2：计算配电线路的电压损失。
已知中压配电线路的各分段的阻抗0.35+0.4j,gf中压配电线路的额定电压为UN,Apk为通过第k线路供电的配电变压器在时间T内的有功电量(kWh)，Aqk为通过第k段线路供电的配电变压器在时间T(h)内的无功电量(kvarh)，第k段线路电压损失为：
Figure BDA0002114613150000094
Figure BDA0002114613150000095
步骤3：利用等值电阻法进行配电网理论网损的计算
1.用等值电阻法计算10kV部分网络损耗
计算配电线路的等值电阻
Figure BDA0002114613150000096
计算配电变压器等值电阻
Figure BDA0002114613150000097
计算等值电阻Req＝Rel+Ret＝10.66+1.736＝12.397Ω
计算网络损耗
Figure BDA0002114613150000098
理论网损率
Figure BDA0002114613150000099
实际网损率
Figure BDA00021146131500000910
经过比较发现计算得到理论网损率比较贴近实际的网损率。
2.计算0.4kV部分的网络损耗
计算线路等值电阻
Figure BDA00021146131500000911
计算线路损耗
Figure BDA00021146131500000912
计算电度表损耗ΔAB＝1×n+0.5×m＝1×9＝9kWh
计算网络损耗ΔA＝ΔAL+ΔAB＝137.785+9＝146.785kWh
理论网损率
Figure BDA0002114613150000101
实际网损率
Figure BDA0002114613150000102
经过比较发现计算得到理论网损率比较贴近实际的网损率。
不计线路电压损失
计算配电线路的等值电阻:
Figure BDA0002114613150000103
计算配电变压器等值电阻:
Figure BDA0002114613150000104
计算等值电阻:Req＝Rel+Ret＝10.416+1.538＝11.954Ω；
计算网络损耗:
Figure BDA0002114613150000105
理论网损率
Figure BDA0002114613150000106
实际网损率
Figure BDA0002114613150000107
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，包括：
S1、根据中压配电线路首端实时检测的信息；
S2、根据S1中获取的信息，计算中压配电线路总的负荷形状系数；
S3、根据S1中获取的信息，计算配电线路的电压损失；
S4、利用等值电阻法进行配电网理论的网损计算。
2.根据权利要求1所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S1中的所述中压配电线路首端实时检测的信息包括功率、电压、电流、单位阻抗、各支线的负荷与功率因数信息。
3.根据权利要求2所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S2中的负荷形状系数计算方法为：
K为负荷形状系数，f为平均负荷率，β为最小负荷率；
Iav为在时间T内线路首端的平均电流值,Imin为在时间T内线路首端的最小电流值,Imax为在时间T内线路首端的最大电流值；
Figure FDA0002114613140000011
当f≥0.5时，
Figure FDA0002114613140000012
当f＜0.5时，
Figure FDA0002114613140000013
4.根据权利要求3所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S3中计算配电线路的电压损失的具体方法为，
已知中压配电线路的各分段的阻抗rk+jxk,中压配电线路的额定电压为UN,Apk为通过第k线路供电的配电变压器在时间T内的有功电量，Aqk为通过第k段线路供电的配电变压器在时间T内的无功电量，第k段线路电压损失为：
Figure FDA0002114613140000014
可知中压配电线路分支处的电压：
Figure FDA0002114613140000015
5.根据权利要求4所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S4利用等值电阻法进行配电网理论的网损计算的具体方法为：
配电网理论的网损计算包括中压配电网和低压配电网两部分，其中，中压部分主要由中压配电线路损耗和配电变压器损耗构成，低压部分主要是低压线路损耗；
用等值电阻法计算中压部分网络损耗；
低压部分采用等值电阻法计算与中压部分采用等值电阻法计算方法相同，采用配电变压器的总表电量代替中压配电线路出口的总电量，采用负荷电能表容量代替中压配电线路中变压器的额定容量。
6.基于权利要求5所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S4中用等值电阻法计算中压部分网络损耗的具体方法包括：
S411、计算中压线路等值电阻；
S412、计算变压器的等值电阻；
S413、通过所述S411、S412的结果计算线路总等值电阻；
S414、根据前述步骤的结果计算中压部分的网络损耗。
7.基于权利要求1-6所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S4中用等值电阻法计算中压部分网络损耗的具体方法包括：
所述S411中计算线路的等值电阻的方法为：
Figure FDA0002114613140000021
式中：Rel为线路的等值电阻，U为中压配电线路平均电压，Ui为中压配电线路分支处的电压，Api为通过第i线路供电的配电变压器在时间T内的有功电量，Aqi为通过第i段线路供电的配电变压器在时间T内的无功电量，Ap,Aq分别为中压配电线路首端在时间T内的有功电量和无功电量，根据分支数将中压配电线路分成n段，Ri为第i段线路电阻；
所述S412中计算变压器的等值电阻的方法为：
Figure FDA0002114613140000031
式中：Ret为变压器等值电阻，Apz为第z台配电变压器在时间T内的有功电量，Aqz为第z台配电变压器在时间T内的无功电量，Uz为中压配电线路分支处的电压，Ap,Aq分别为线路首端在时间T内的有功和无功电量，SNz为第z台变压器的额定容量,ΔPkz为第z台配电变压器的额定短路功率损耗,m为配电变压器的数量；
所述S413中计算线路总等值电阻的方法为：
Req＝Rel+Ret；
所述S414中计算中压部分网络损耗的方法为：
Figure FDA0002114613140000032
式中：ΔA为电能损耗；T为计算时间；ΔPoi为第i台变压器的空载损耗；m为配电变压器的台数；AP为配电线路首端计算时段内有功电量；AQ为配电线路首端计算时段内无功电量；Req为线路总的等值电阻；Upj为中压配电线路平均电压；K为配电线路总的负荷曲线形状系数。
8.基于权利要求1-7所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S4中用等值电阻法计算低压部分网络损耗的具体方法包括：
S421、计算低压线路损耗；
S422、计算电度表损耗；
S423、计算低压部分的网络损耗。
9.基于权利要求1-8所述的油田配电线路损耗分析方法，其特征在于，所述S4中用等值电阻法计算低压部分网络损耗的具体方法包括：
所述S421中计算低压线路损耗的方法为：
Figure FDA0002114613140000033
式中：Rel线路的等值电阻，Api为通过第i段线路供电的负荷在时间T内的有功电量，Aqi为通过第i段线路供电的负荷在时间T内的无功电量，Ap,Aq分别为配电变压器低压出口在时间T内的有功和无功电量，n为线路上的总分段数，Ri为第i段线路的电阻；
Figure FDA0002114613140000041
式中：N为配电变压器低压出口电网结构常数，单相两线制N＝2；三相三线制去N＝3；三相四线制取N＝3.5；
K为配电变压器出口负荷形状系数；Ipj为配电变压器低压出口平均负荷电流；Rel为线路导线等值电阻；T为线路实际运行时间；
所述S422中计算电度表损耗的方法为：
电度表分为机械电度表与电子电度表两种，单相机械表按每月1kWh计算，单相电子表按每月0.5kWh计算；
ΔAB＝1×n+0.5×m；
其中，n为单相机械表数目，m为单相电子表数目；
所述S423中计算低压部分网络损耗的方法为：
ΔA＝ΔAL+ΔAB；
其中：ΔA为低压配电台区月总理论损耗，ΔAL为低压线路理论电能损耗，ΔAB为用户电能表理论电能损耗。
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