CN112561312B - 一种基于电能质量因素的配电网线损计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于电能质量因素的配电网线损计算方法，包括以下步骤：步骤1，绘制配电网接线图，对配电网进行建模，录入电网设备参数；步骤2，在步骤1的配电网模型中导入电网运行数据，至少包括：有功功率、无功功率、电压和电流；步骤3，计算配网线路或配变的等值电阻和电网线损；步骤4，计算谐波对配电网可变损耗的谐波附加损耗和谐波损耗附加率；步骤5，计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗；步骤6，计算在系统发生电压偏差后的变压器附加损耗及其增加率，导线附加损耗及其增加率，步骤7，基于质量因素判断降低配电网线损方式，使用步骤4至6的计算结果修正步骤3的配电网线损计算结果。

Description

一种基于电能质量因素的配电网线损计算方法及系统

技术领域

本发明属于配电网技术领域，更具体地，涉及一种基于电网电能质量因素的配电网理论线损计算方法，主要分析谐波、三相不平衡、电压偏差对配电线路及变压器的损耗影响。

背景技术

近年来，随着电力系统的不断发展和电力电子技术的广泛应用，用电负荷的结构发生了重大变化，负荷的多样性对电能质量产生一定影响，进而造成不能满足电力企业对客户提供优质服务的市场需求，不能达到企业降损节能技术指标，企业效益不能最大化。电能质量已经逐渐成为全中国乃至全世界共同关注的重要问题，关于电能质量的问题已经成为电工领域的研究重点。

现有的配电网理论计算基于等值电阻算法，计算时忽略了电能质量因素的影响。使得计算出的损耗与实际损耗偏差大，对线损的指导意义有一定影响，本技术将在等值电阻算法的基础上深入研究谐波、三相不平衡、电压降综合分析对配网线路的损耗影响，为节能降损提供有力依据。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于电能质量因素的配电网理论线损计算方法，综合分析出电能质量因素对线路及变压器损耗影响。

本发明采用如下的技术方案。一种基于电能质量因素的配电网线损计算方法，包括以下步骤：步骤1，绘制配电网接线图，对配电网进行建模，录入电网设备参数；步骤2，在步骤1的配电网模型中导入电网运行数据，至少包括：有功功率、无功功率、电压和电流；步骤3，计算配网线路或配变的等值电阻和电网线损；步骤4，使用步骤3获得的等值电阻计算谐波对配电网可变损耗的谐波附加损耗和谐波损耗附加率；步骤5，使用步骤3获得的等值电阻计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗；步骤6，使用步骤3获得的等值电阻计算在系统发生电压偏差后的变压器附加损耗，导线附加损耗；步骤7，基于质量因素判断降低配电网线损方式，使用步骤4至6的计算结果修正步骤3的配电网线损计算结果。

优选地，步骤3中，以如下公式计算配网等值电阻，

式中：

R_dz-L表示配电网线路的等值电阻，R_dz-T表示变压器绕组等值电阻，R₁,R₂,…,R_n表示配电网各段线路导线电阻，

A₁,A₂,…,A_n表示配电网各个节点的电量，A_Σ表示配电线路出口总电量，

S₁,S₂,…,S_n表示配电网中各配变的容量，S_Σ表示线路所带变压器的总额定容量。

优选地，步骤4中，以如下公式计算谐波附加损耗ΔP_h，

式中：

ΔP_h表示谐波附加损耗，

k_h表示考虑集肤效应和涡流损耗后，线路第h次谐波电阻值与其基波电阻值的比值，

R_eq表示基波频率下10kV线路的总等值电阻，由导线等值电阻R_dz-L和变压器等值电阻R_dz-T求和获得，

I_Lah,I_Lbh,I_Lch分别表示线路的A,B,C三相的第h次谐波电流的有效值，

THD_Ia,THD_Ib,THD_Ic分别表示A相谐波电流总畸变率、B相谐波电流总畸变率以及C相谐波电流总畸变率。

优选地，步骤4中，以如下公式计算谐波损耗附加率γ，

式中：

h表示谐波次数，hmax表示最大谐波次数，

I_L1表示首端基波正序电流。

优选地，步骤5中，使用如下公式计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗，

式中：

ΔP_unb表示三相不平衡情况下10kV配电网的总损耗，

R_i,R_Ti分别表示为第i段线路和第i台配变的等值电阻，

L为该10kV馈线计算过程的线路分段数，

M为该10kV馈线所包含的配变总台数，

表示为第i段线路的基波正序电流和基波负序电流的有效值，

分别表示为第i段线路中配变设备A、B、C三相基波电流的有效值。

优选地，变压器损耗包括变压器固定损耗和变压器可变损耗；

步骤6中，当系统电压发生偏差时，以如下公式计算变压器固定损耗，

以如下公式计算变压器固定损耗的增加率，

式中：

λ_0Σ表示变压器固定损耗的增加率，

λ_0i表示第i台配变固定损耗的电压偏差损耗增加率，

ΔP_0i表示第i台配变在额定电压下的固定损耗，

M表示馈线总的配变数，

U表示电网的运行电压，

U_N表示电网的额定电压，

ΔP₀表示额定电压下变压器的固定损耗。

优选地，导线损耗为可变损耗；

步骤6中，系统电压发生偏差后的导线损耗以如下公式(29)表示，

以如下公式计算导线损耗增加率λ₁，

式中：

λ₁表示电压偏差导致的导线损耗增加率。

优选地，步骤7还包括：若不考虑负荷的电压调节效应，即将负荷看作恒功率负荷时，则α＝0,β＝0，此时，

式中：

λ₁表示电压偏差导致的可变损耗增加率，在预设范围内升高电网运行电压时，导线损耗降低；

若将负荷看作是恒电流，则α＝1,β＝1,λ₁＝0，即导线损耗不受电压偏差影响；

若将负荷看作是恒阻抗，则α＝2,β＝2，此时，

λ₁＝2ΔU+ΔU² (33)

在预设范围内降低电网运行电压时，导线损耗降低。

优选地，步骤7中，以如下公式修正配电网线损，

当每台配变的电压都有监测装置时，配网的总固有损耗ΔP_DU0为，

式中：

ΔP_0i表示第i台配变额定电压下的固有损耗，

ΔU_i表示第i台配变的运行电压偏差。

或者

ΔP_DU0＝(1+λ_0Σ)·∑ΔP₀ (35)

式中：

∑ΔP₀表示所有配变在额定工作电压下的固定损耗之和。

当监测数据不足时，以如下公式表示，

λ_0Σ≈(1+ΔU-k·ΔL)²-1＝2(ΔU-k·ΔL)+(ΔU-k·ΔL)² (36)

式中：

ΔU表示10kV母线电压偏差值，

ΔL表示馈线线路压降率，ΔL＝(U₁-U_M)/U_N，

U₁,U_M分别表示馈线首端和末端的电压。

一种使用如本发明第一方面中所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法的基于电能质量因素的配电网线损计算系统，包括：配网模型模块，用于对配网接线进行建模，并且导入电网设备参数和运行参数；等值电阻计算模块，用于依照配网模型模块的模型和参数，计算配网的等值电阻和线损；谐波修正模块，用于计算谐波对配电网可变损耗的谐波附加损耗和谐波损耗附加率，三相不平衡修正模块，用于计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗，电压偏差修正模块，用于阻计算在系统发生电压偏差后的变压器附加损耗及其增加率，导线附加损耗及其增加率，综合处理模块，用于基于质量因素判断降低配电网线损方式，使用谐波修正模块、三相不平衡修正模块和电压偏差修正模块的计算结果修正等值电阻计算模块的配电网线损计算结果。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明在传统的配电网理论线损计算技术上新增谐波、三相不平衡、电压偏差三种电能质量因素的理论线损计算，为理论线损综合分析提供更多角度、更深层次的分析手段，进而为提升线损管理的技术水平提供强有力的数据支撑；提供实现配电网理论线损功能完善，并在线损计算结果中呈现谐波、三相不平衡、电压偏差的附加损耗及综合线损率，使线损分析得到改善。

附图说明

图1为本发明中配网结构示例图；

图2为本发明中配网结构等值图；

图3为本发明中树状辐射的10kV配网结构示意图；

图4为本发明中三相电流相量图；

图5为本发明的一种基于电能质量因素的配电网理论线损计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

实施例1：一种基于电能质量因素的配电网理论线损计算方法

如图5所示，本发明的实施例1提供了一种基于电能质量因素的配电网线损计算方法，包括以下步骤：

步骤1，图形建模。绘制配网接线图，精准建模，录入电网设备参数，电网图形建模是线损计算基础，图形精准建模代表着理论计算结果是否可靠。

步骤2，运行数据导入。导入电网监测设备采集到的实测数据，包括但不限于，有功功率、无功功率、电压、电流等，对上述数据进行线损计算从而确定各个元件的理论损耗数据。

步骤3，将配网线路或配变等效成等值电阻，计算电网线损，计算后保存供电量、导线损耗、变压器铁损、变压器铜损、线损率等计算结果。如图1所示，配电网一般情况下为开式网结构，以n表示配电网配电线路的总段数，以R₁,R₂,…,R_n表示配电网各段线路导线电阻，R_n＝R*l式中：R表示导线单位电阻率，可以通过查表获得，L表示导线长度。以I₁,I₂,…,I_n表示配电网各段线路电流，以A₁,A₂,…,A_n表示配电网各个节点的电量，以t表示时间，以如下公式(1)表示线路理论线损ΔA，

因为各分支线路一般不装设电流表，支线路电流无法得到，但假设线路各处电压以及功率因数

相等，可以获得以下的公式(2)，

式中：

I_Σ表示配电线路出口总电流，

A_Σ表示配电线路出口总电量。

进而可以获得以下的公式(3)，

如图1所示的拓扑结构，可知：

将公式(4)代入公式(2)，可以获得如下表达式，

此时，可以设定配电网线路的等值电阻R_dz-L，以如下的公式(6)表示，

将公式(6)代入公式(5)可以将公式(5)变换为，

式中：

ΔA表示线路理论线损，

R_dz-L表示配电网线路的等值电阻，相当于配电网中的所有损耗均是等值电阻R_dz-L，一个虚拟的元件给损耗掉的。

原配电网就可以等值为如图2所示。一般情况下，各节点电量A₁,A₂,…,A_n等可以通过测量得到，因此可以计算获得配电网线路的等值电阻R_dz-L。

同理，运用相同的方法可以获得变压器绕组的等值电阻R_dz-T。具体包括：利用

即用各变压器电量近似得到各支路的电流，最终求得等值电阻的方法，可以称之为电量求阻法。另外，在实际情况中电量有时无法获得，可以用变压器容量来代替上式中的电量，即

此时，变压器绕组等值电阻R_dz-T可以以如下公式进行表示，

式中：

R_dz-T表示变压器绕组等值电阻，

S₁,S₂,…,S_n表示配电网中各配变的容量，

S_Σ表示线路所带变压器总额定容量。

这种用变压器容量近似得到各支路电流，最终求得等值电阻的方法，可以称之为容量求阻法。

步骤4，使用步骤3获得的等效电阻计算谐波对配电网可变损耗的谐波附加损耗和谐波损耗附加率。根据现有电能质量装置情况，目前配网的电能质量覆盖率低，特别是配变覆盖率几乎没有，所以算法采用损耗近似计算。

一般电网谐波电压畸变率不大，其对变压器的铁耗影响相对较小，能忽略不计，因此在评估谐波对配网损耗影响时，通常只需要计算谐波电流对配电网可变损耗，即变压器和线路的铜耗的损耗增加值ΔP_h。

以10kV系统为例，10kV系统为三相三线制，三相的谐波电流幅值和畸变率可能不同，此时需要分相计算各相谐波电流的损耗，综合得到10kV配网的谐波附加损耗，以如下公式表示，

式中：

ΔP_h表示变压器和线路的铜耗的损耗增加值，

R_eq表示基波频率下10kV线路的总等值电阻，由导线等值电阻R_dz-L和变压器等值电阻R_dz-T求和获得，即R_eq＝R_dz-L+R_dz-T，式中：R_dz-L表示导线等值电阻，R_dz-T表示变压器等值电阻，

h表示谐波次数，hmax表示最大谐波次数，

I_Lah,I_Lbh,I_Lch分别表示线路的A,B,C三相的第h次谐波电流的有效值，

k_h表示考虑集肤效应和涡流损耗后，线路第h次谐波电阻值与其基波电阻值的比值，该值是与线路类型和横截面等结构参数相关的常数，可以通过查相关数据表获得，可以理解的是，该表可以通过实验测量修正得到。

可以理解的是，在不同电压等级的电力网线损组成中，10kV配电网线损占比最大，因此上述实施方式以10kV系统作为一种优选但非现实性的实施方式，所述领域技术人员可以在任意电压等级的电力网中使用本发明的计算方法。

可以理解的是，既然是近似估算，也可以进一步忽略集肤效应和涡流损耗，即令k_h＝1；或者，将各次谐波频率的集肤效应系数统一取为线路主要特征谐波次数h的集肤效应系数k_h，此时，公式(9)将进一步简化为，

式中：

k_h表示谐波次数h的集肤效应系数，即考虑集肤效应和涡流损耗后，线路第h次谐波电阻值与其基波电阻值的比值，

THD_Ia,THD_Ib,THD_Ic分别表示A相谐波电流总畸变率、B相谐波电流总畸变率以及C相谐波电流总畸变率。

相应的谐波对配电网可变损耗的附加增加率γ可以表示为，

式中：

γ表示相应的谐波对配电网可变损耗的附加增加率，

ΔP_N表示基波损耗，

I_Lha,I_Lhb,I_Lhc分别表示线路的A,B,C三相的第h次谐波电流的有效值，

I_L1表示首端基波正序电流；

考虑集肤效应和涡流损耗后，线路第h次谐波电阻值与其基波电阻值的比值k_h以如下公式(12)计算获得，

式中：

h表示谐波次数；

以如下公式表示首端基波正序电流

首端基波负序电流

式中：

表示首端线路的A,B,C三相均方根电流，

以如下公式首端各相均方根电流，

式中：

I_jf表示均方根电流，

t表示计算周期中各个小时，

T表示计算周期中的小时数，

ΔP_N表示计算附加损耗增加率的线路损耗基准值，可以理解的是，为了简化后续多电能质量扰动问题，例如但不限于，除谐波外还含有三相不平衡、电压偏差等质量问题时，造成的综合线损合成计算公式，防止重复计算和漏计算，取线路仅存在三相基波正序电流I_L1时的损耗为基准。

值得注意的是，公式(9)至公式(11)只能精确估计三相三线制系统的谐波附加损耗，对于三相四线制系统，零序的谐波电流可能经中性线流回系统，按上述公式来估算其谐波附加损耗，将漏计零序谐波电流在中性线上的这部分损耗。考虑到电力系统一般不会专门检测中性线的谐波，因此将这部分损耗涵盖到三相不平衡线损计算当中。

步骤5，使用步骤3获得的等值电阻计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗。三相不平衡的10KV电网损耗算法是从末端向前推，根据末端的变压器的正、负序电流逐步向前一级一级推算，推算出上一节点的正序和负序电流，其中节点电流为下级支路的电流之和。变压器的正、负序电流根据实测到电流值计算得到。图3为树状辐射的10kV配网结构示意图。

式中：

ΔP_unb表示三相不平衡情况下10kV配电网的总损耗，

R_i,R_Ti分别表示为第i段线路和第i台配变的等值电阻，

L为该10kV馈线计算过程的线路分段数，

M为该10kV馈线所包含的配变总台数，

表示为第i段线路的基波正序电流和基波负序电流的有效值，

可以理解的是，由该分支线路所带变压器的电流积分得到，公变电流需要折算到高压侧，

分别表示为第i段线路中配变设备A、B、C三相基波电流的有效值。

当前电网10kV馈线的监测数据比较齐全，在10kV馈线首端和每台配变的380V低压侧或10kV高压侧都装有相应的计量装置，不平衡损耗计算过程所需要的变压器基波正序电流和负序电流的有效值，都可以由相应的计量装置根据检测得到的瞬时电流值通过FFT分析和对称分量法分解计算得到。但是10kV线路的分段，除了首端和末端有相应的计量装置，中间的计算分段，如图3中R₂到R_L-1，都缺乏相应的计量装置，其基波正序电流和基波负序电流的有效值都无法直接得到，需要借助已有的检测量通过相量合成得到。

以图3的第L-1分段的线路损耗估计为例，其正序电流

和负序电流

可以分别由其所供变压器的正序电流和负序电流相量按矢量合成得到，以如下公式表示，

式中：

分别表示第L-1分段的正序电流分量和负序电流分量，

分别表示由线路L-1分段供电的变压器等效到10kV侧的正序电流相量，

分别表示由线路L-1分段供电的变压器等效到10kV侧的负序电流相量。

为了得到这些相量，要求变压器计量装置能够根据所监测的电压和电流的瞬时值，通过对称分量分解法，不但得到其正、负序电流的幅值，还要得到相应的相位。由于10kV线路的压降很小可以忽略不计，因此变压器的正、负序电流相位计算时可以取其电压作为参考相量，从而避免采用GPS全局定位信号。需要注意的是，10kV配变一般都采用Dy11接法，其高压侧的正序电压和正序电流滞后于10kV侧的正序电压和正序电流30°，但是高压侧的负序电流却是超前10kV侧的负序电流30°，因而以380V侧相电压为基准测得的负序电流相位，在折算到高压侧后要加上60°。如果还有采用Yyn0接法的配变，则其以10kV侧相电压为基准测得的负序电流相位在折算到高压侧后不变。

如果计量装置无法测出电流和电压的相位，只能给出各相电流的基波有效值，也可以据此精确计算出基波负序电流和基波正序电流的相位差。估算方法如下：

步骤5.1，三相电流相量构成矢量三角形，因而可以由余弦定理，根据检测得到的各相电流的有效值估算出它们的相位差，如图4所示，

式中：

I_a,I_b,I_c分别表示A,B,C三相电流，

θ₁表示A相电流I_a与B相电流I_b之间的相位差，

θ₂表示A相电流I_a与C相电流I_c之间的相位差。

步骤5.2，令A相电流

为参考相量，即令

然后将其代入对称分量分解公式(13-1)和(13-2)，计算得到其正序电流分量

和负序电流分量

步骤5.3，根据经验，电力系统的负荷经过就地无功补偿后，功率因数应该接近1，其功率因数角应接近于0，据此可以估计出

和

的实际相位，以如下公式表示，

式中：

表示功率因数角，

分别表示基波正序、负序电流相位估计值。

步骤6，使用步骤3获得的等值电阻计算在系统发生电压偏差后的变压器附加损耗、导线附加损耗。变压器线损包括固定损耗和可变线损两部分，即铁损和铜损。

固定损耗与负载电流无关，但是与电网运行电压的平方成正比，以如下公式表示，

式中：

ΔP₀ ^′表示系统电压发生偏差后的固定损耗，

U表示电网运行电压，

U_N表示电网的额定电压，

ΔP₀表示额定电压下变压器的固定损耗。

因此，当电压发生偏差时，以如下公式表示导致固定损耗部分的线损增加率，

λ₀＝(1+ΔU)²-1＝2ΔU+ΔU² (21)

式中：

λ₀表示电压偏差导致固定损耗的电压偏差损耗增加率，

ΔU表示电压偏离额定电压的相对值，即，

由于10kV线路存在压降，因而分布在线路上不同位置的配变，其电压并不相等，一般都会比10kV母线电压略低，且越靠近馈线末端的配变其电压越低。因而，位于馈线首端的配变其固定损耗的电压偏差损耗增加率相对较大，而位于馈线末端的配变其固定损耗的电压偏差损耗增加率最小。

变压器的可变损耗和线路的损耗都与负荷电流的平方，或负载功率，成正比，以如下公式表示，

式中：

ΔP₁表示系统电压无偏差时的可变损耗，

P表示系统电压无偏差时的有功功率，

Q表示系统电压无偏差时的无功功率，

R_eq表示系统电压无偏差时的等值电阻，

表示功率因数角

的正切，以如下公式(25)表示，

为了定量分析电压偏差给可变损耗带来的影响，需要事先确定等值负荷静态电压特性在额定电压值处的斜率，即通过经验或者测量获得等值负荷的有功功率静态电压特性系数α和无功功率静态电压特性系数β，以如下公式表示，

根据泰勒级数展开，保留ΔU的平方项，忽略更高阶的微小分量，可得当系统电压发生偏差后，负载的有功功率和无功功率以如下公式表示，

式中：

若α≠β，系统电压发生偏差后，其功率因数角也会略微发生变化为

以如下公式表示，

式中：

P′表示系统电压发生偏差后的有功功率，

Q′表示系统电压发生偏差后的无功功率，

表示系统电压发生偏差后的功率因数角。

则系统电压发生偏差后的线路可变损耗以如下公式(29)表示，

式中：

ΔP′₁表示系统电压发生偏差后的可变损耗。

系统电压发生偏差后的有功功率P′、无功功率Q′、及其功率因数角

都是可以直接测量的，而偏差之前的有功功率P和无功功率Q可以根据有功功率静态电压特性系数α和无功功率静态电压特性系数β由公式(26)反推出来，然后将其代入公式(27)即可得系统电压无偏差时的可变损耗，以如下公式表示，

式中：

ΔP₁表示系统电压无偏差时的可变损耗。

将公式(29)除以公式(30)即得电压偏差导致的可变损耗增加率λ₁，以如下公式表示，

式中：

λ₁表示电压偏差导致的可变损耗增加率。

步骤7，基于质量因素判断降低配电网线损方式，使用步骤4至6的计算结果修正步骤3的配电网线损计算结果。

若不考虑负荷的电压调节效应，即将负荷看作恒功率负荷时，则α＝0,β＝0，此时，

适当升高电网运行电压有利于降低可变线损。

若将负荷看作是恒电流，则α＝1,β＝1,λ₁＝0，即可变损耗不受电压偏差影响。

若将负荷看作是恒阻抗，则α＝2,β＝2，此时，

λ₁＝2ΔU+ΔU² (33)

适当降低电网运行电压有利于降低可变线损。

当每台配变的电压都有监测装置时，我们可以采用公式(20)分别准确计算出各配变固定损耗，然后叠加得到配网的总固有损耗ΔP_DU0，

式中：

ΔP_0i表示第i台配变额定电压下的固有损耗，

ΔU_i表示第i台配变的运行电压偏差。

或者先按公式(22)计算得到馈线总固定损耗的电压偏差损耗增加率，然后以如下公式计算出配网的总固有损耗，

ΔP_DU0＝(1+λ_0Σ)·∑ΔP₀ (35)

式中：

∑ΔP₀表示所有配变在额定工作电压下的固定损耗之和。

当监测数据不足时，就只能根据馈线首端电压和线路总压降近似估算配网的固定损耗率，以如下公式表示，

λ_0Σ≈(1+ΔU-k·ΔL)²-1＝2(ΔU-k·ΔL)+(ΔU-k·ΔL)² (36)

式中：

ΔU表示10kV母线电压偏差值，

ΔL表示馈线线路压降率，ΔL＝(U₁-U_M)/U_N，

U₁,U_M分别表示馈线首端和末端的电压，

k为与配变分布位置有关的一个系数，若配变均匀分布k＝0.75，若配变集在馈线末端k＝1，若配变集在首端k＝0，一般情况下k的估算公式如下，

式中：

R_i表示第i段线路的电阻，

R_Σ表示馈线总电阻，

S_Σi为第i段线路传输的视在功率。

如果馈线末端电压缺乏监测时，也可根据馈线的线路型号、线路的负载大小和功率因数，估计出ΔL值。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明在传统的配电网理论线损计算技术上新增谐波、三相不平衡、电压偏差三种电能质量因素的理论线损计算，为理论线损综合分析提供更多角度、更深层次的分析手段，进而为提升线损管理的技术水平提供强有力的数据支撑；提供实现配电网理论线损功能完善，并在线损计算结果中呈现谐波、三相不平衡、电压偏差的附加损耗及综合线损率，使线损分析得到改善。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，绘制配电网接线图，对配电网进行建模，录入电网设备参数；

步骤2，在步骤1的配电网模型中导入电网运行数据，至少包括：有功功率、无功功率、电压和电流；

步骤3，计算配网线路或配变的等值电阻和电网线损；

步骤4，使用步骤3获得的等值电阻计算谐波对配电网可变损耗的谐波附加损耗和谐波损耗附加率；

步骤5，使用步骤3获得的等值电阻计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗；

步骤6，使用步骤3获得的等值电阻计算在系统发生电压偏差后的变压器附加损耗，导线附加损耗；其中，所述导线损耗为可变损耗；系统电压发生偏差后的导线损耗以如下公式（29）表示，

以如下公式计算导线损耗增加率

，

式中：

P表示系统电压无偏差时的有功功率，Q表示系统电压无偏差时的无功功率，

表示电网的运行电压，

表示功率因数角，

表示系统发生的偏差，

表示

母线电压偏差值

表示基波频率下

线路的总等值电阻，

和

分别表示等值负荷的有功功率静态电压特性系数、无功功率静态电压特性系数；

步骤7，基于质量因素判断降低配电网线损方式，使用步骤4至6的计算结果修正步骤3的配电网线损计算结果。

2.根据权利要求1所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于：

步骤3中，以如下公式计算配网等值电阻，

式中：

表示配电网线路的等值电阻，

表示变压器绕组等值电阻，

表示配电网各段线路导线电阻，

表示配电网各个节点的电量，

表示配电线路出口总电量，

表示配电网中各配变的容量，

表示线路所带变压器的总额定容量。

3.根据权利要求2所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于：

步骤4中，以如下公式计算谐波附加损耗

式中：

表示谐波附加损耗，

表示考虑集肤效应和涡流损耗后，线路第

次谐波电阻值与其基波电阻值的比值，

表示基波频率下

线路的总等值电阻，由导线等值电阻

和变压器等值电阻

求和获得，

分别表示线路的

三相的第

次谐波电流的有效值，

分别表示A相谐波电流总畸变率、B相谐波电流总畸变率以及C相谐波电流总畸变率。

4.根据权利要求3所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于：

步骤4中，以如下公式计算谐波损耗附加率

，

式中：

表示谐波次数，

表示最大谐波次数，

表示首端基波正序电流。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于：

步骤5中，使用如下公式计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗，

式中：

表示三相不平衡情况下

配电网的总损耗，

分别表示为第

段线路和第

台配变的等值电阻，

为

馈线计算过程的线路分段数，

为

馈线所包含的配变总台数，

表示为第

段线路的基波正序电流和基波负序电流的有效值，

、

、

、分别表示为第

段线路中配变设备A、B、C三相基波电流的有效值。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于：

变压器损耗包括变压器固定损耗和变压器可变损耗；

步骤6中，当系统电压发生偏差时，以如下公式计算变压器固定损耗，

以如下公式计算变压器固定损耗的增加率，

式中：

表示变压器固定损耗的增加率，

表示第

台配变固定损耗的电压偏差损耗增加率，

表示第

台配变在额定电压下的固定损耗，

表示馈线总的配变数，

表示电网的运行电压，

表示电网的额定电压，

表示额定电压下变压器的固定损耗。

7.根据权利要求6中所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于：

步骤7还包括：若不考虑负荷的电压调节效应，即将负荷看作恒功率负荷时，则

，此时，

式中：

表示电压偏差导致的可变损耗增加率，在预设范围内升高电网运行电压时，导线损耗降低；

若将负荷看作是恒电流，则

，即导线损耗不受电压偏差影响；

若将负荷看作是恒阻抗，则

，此时，

在预设范围内降低电网运行电压时，导线损耗降低。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法，其特征在于：

步骤7中，以如下公式修正配电网线损，

当每台配变的电压都有监测装置时，配网的总固有损耗

为，

式中：

表示第

台配变额定电压下的固有损耗，

表示第

台配变的运行电压偏差，

或者

式中：

表示所有配变在额定工作电压下的固定损耗之和；

当监测数据不足时，以如下公式表示，

式中：

表示

母线电压偏差值，

表示馈线线路压降率，

，

分别表示馈线首端和末端的电压。

9.一种使用如权利要求1至8中任一项所述的基于电能质量因素的配电网线损计算方法的基于电能质量因素的配电网线损计算系统，其特征在于，包括：

配网模型模块，用于对配网接线进行建模，并且导入电网设备参数和运行参数；

等值电阻计算模块，用于依照配网模型模块的模型和参数，计算配网的等值电阻和线损；

谐波修正模块，用于计算谐波对配电网可变损耗的谐波附加损耗和谐波损耗附加率，

三相不平衡修正模块，用于计算三相不平衡情况下变压器附加损耗和导线附加损耗，

电压偏差修正模块，用于阻计算在系统发生电压偏差后的变压器附加损耗及其增加率，导线附加损耗及其增加率，

综合处理模块，用于基于质量因素判断降低配电网线损方式，使用谐波修正模块、三相不平衡修正模块和电压偏差修正模块的计算结果修正等值电阻计算模块的配电网线损计算结果。

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