CN114357684B - 基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法 - Google Patents

基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法 Download PDF

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CN114357684B CN202210274242.4A CN202210274242A CN114357684B CN 114357684 B CN114357684 B CN 114357684B CN 202210274242 A CN202210274242 A CN 202210274242A CN 114357684 B CN114357684 B CN 114357684B
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Abstract

本发明属于配网数据处理技术领域，公开了基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，获取线路首端实时电流数据；获取线路中变压器的容量、型号参数、计量点位置及负荷类型；计算线路主线总电阻；确定线路及线变关系；计算变压器的损耗，包括空载损耗和负载损耗；计算线路传输过程损耗；计算配电线路的总损失电量；计算损失电量偏差率。本发明引入电流等效作用时间后，通过电流的代数平均值求电能损耗，削弱了采集突发的异常值对线损计算准确性的影响，同时可大幅提升计算速度；引入负荷分布系数，达到较为准确计算配电线路理论线损效果，简化了计算方法。

Description

基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法
技术领域
本发明属于配网数据处理技术领域，具体涉及一种基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法。
背景技术
随着社会发展，节能降耗工作得到了政府、企业、社会等各方面的高度重视。在电力行业如何加强精细化的线损管理。但由于配电网线路复杂，基础信息及台账不准确，传统的线损管理依赖实际监测计量，只是得到了实际结果，而去清楚改进空间，要判断线损管理水平，需要对线路理论线损水平进行准确评估及分析，因此需要设计一种快速准确的配网线损计算方法非常有必要。
CN102033999B为一种基于负荷分布计算中压配网近期规划年线损的方法， 包括以下步骤：(1)计算典型负荷分布线路的负荷分布系数；(2)计算实际线路的负荷分布系数；(3)虚拟一回线路，选取与线损计算相关的参数均为平均参数，以线路的损耗作为该规划区的中压线路的平均损耗；(4)计算虚拟线路的主干线路损耗 ；(5)计算虚拟线路的分支线路损耗；(6) 计算规划区的中压线损率。这种方法考虑了负荷分布系数的影响，但是无法避免突发的异常值对线损计算准确性的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，能够快速准确计算配电线路理论线损值，排查线路下是否存在管理线损异常，并指导地市公司开展技术降损工作，对提升电网精益化管理水平及经济运行水平有重要意义。
本发明通过下述技术方案来实现：基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，步骤如下：
步骤一、获取线路首端实时电流数据：T表示配变运行时间，Δt表示电流采样时间间隔，在T=N*Δt时间内获取N个电流值I i ；
步骤二、获取线路中变压器的容量、型号参数、计量点位置及负荷类型；
步骤三、计算线路主线总电阻：获取配电线路单线图，明确线路主线线径及长度， 并根据主线线径及长度得到每段线路单位长度阻抗R i 及每段主线的长度l i ，计算线路主线 总电阻
Figure 867768DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤四、确定线路及线变关系：确定线路最新的运行方式及线变关系情况，并将线路根据距离、负荷简化为m条分支，设各分支接入主线位置距离线路首端为距离S i ，各分支公专变容量之和为P i ，i∈[1，m]，设线路下挂接所有配变总容量为P，线路主线总长度为L;
步骤五、计算变压器的损耗
Figure 654459DEST_PATH_IMAGE002
，包括空载损耗
Figure 763229DEST_PATH_IMAGE003
和负载损耗
Figure 217344DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤六、计算线路传输过程损耗
Figure 386157DEST_PATH_IMAGE005
：第k相线路日平均电流值记作
Figure 660144DEST_PATH_IMAGE006
，k为线路 相序，k∈(A，B，C)，A、B、C为线路相序符号，其中
Figure 447971DEST_PATH_IMAGE007
，I ki 为第k相线路的第i个电 流值，各项电流值与第k相线路日平均电流值
Figure 645341DEST_PATH_IMAGE008
的偏差记作
Figure 860422DEST_PATH_IMAGE009
；第k相线 传输过程损失损耗
Figure 887283DEST_PATH_IMAGE010
为：
Figure 337856DEST_PATH_IMAGE011
式（1）中的电流值为线路首端总电流，线路首端总电流没有流过线路主线全长，所以引入线路负荷分布系数α，线路负荷分布系数α按式（2）进行近似计算，其中m代表步骤四中的分支条数：
Figure 32143DEST_PATH_IMAGE012
对式（1）进一步化简可得：
Figure 152546DEST_PATH_IMAGE013
设
Figure 791337DEST_PATH_IMAGE014
为第k相线路的电流等效作用时间：
Figure 920967DEST_PATH_IMAGE015
Figure 469760DEST_PATH_IMAGE016
代表电流数据方差，
Figure 885698DEST_PATH_IMAGE017
，化简可得
Figure 887152DEST_PATH_IMAGE018
则式（1）可化简为：
Figure 820473DEST_PATH_IMAGE019
按式（6）计算各相线路的线路传输过程损耗；
步骤七、计算配电线路的总损失电量；
步骤八、计算损失电量偏差率。
进一步优选，步骤五具体过程为：当变压器计量点在低压侧时，变压器的空载及运 行损耗也会被纳入线损计算中，所以变压器的损失电量为空载损耗
Figure 223773DEST_PATH_IMAGE020
与负载损耗
Figure 577656DEST_PATH_IMAGE021
之和；空载损耗功率
Figure 800827DEST_PATH_IMAGE022
通过查不同容量各类型变压器空载损耗表得到，空载损耗
Figure 537839DEST_PATH_IMAGE023
，同样变压器的负载损耗功率
Figure 920278DEST_PATH_IMAGE024
也通过查不同容量各类型变压器负载损耗功 率表得到，此处由于负载损耗
Figure 553385DEST_PATH_IMAGE025
对应满载运行情况下的损耗，需引入年平均有功负荷系 数β对负载损耗进行计算，即
Figure 529431DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 929189DEST_PATH_IMAGE027
为由年最大负荷利用小时数计算得到的 年平均有功负荷系数。
进一步优选，步骤七具体为：配电线路总损失电量
Figure 41501DEST_PATH_IMAGE028
包括线路传输过程损耗
Figure 376668DEST_PATH_IMAGE029
及所有高供低计的变压器的损耗
Figure 574431DEST_PATH_IMAGE030
，即
Figure 512300DEST_PATH_IMAGE031
，其中
Figure 479119DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 985186DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 293415DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 644762DEST_PATH_IMAGE035
分别表示A、B、C相线路传输过程损耗。
进一步优选，步骤八具体为：通过线路的平均电流、负荷分布计算配电线路总损失 电量W，再将配电线路总损失电量W与现场表计计量得到的统计线损值
Figure 731666DEST_PATH_IMAGE036
对比，若损失电量 偏差率
Figure 533269DEST_PATH_IMAGE037
超过10%，则认定为存在管理线损异常，若
Figure 705624DEST_PATH_IMAGE037
小于等于10%，则认为无管理线损异常， 其中
Figure 860662DEST_PATH_IMAGE037
表达式为：
Figure 926707DEST_PATH_IMAGE038
式中
Figure 774577DEST_PATH_IMAGE037
表示损失电量偏差率。
本发明的有益效果：计算配电线路理论线损时，系统一般每隔15至30分钟采集一次电流值，若通过计算线路损失电量，当采集点密集后，计算量较大。引入电流等效作用时间后，通过电流的代数平均值求电能损耗，削弱了采集突发的异常值对线损计算准确性的影响，同时可大幅提升计算速度。同时由于仅获取线路首端电流，该电流并没有流经整条线路，引入负荷分布系数，可在获取较少数据的前提下，达到较为准确计算配电线路理论线损效果，简化了计算10kV 分线线损繁琐、复杂的过程，具有数据易获取、方法易理解的优点，对于熟悉线路运行情况熟悉的基层班组人员，清楚线路负荷分布情况下，可快速估算线路线损水平，有助于供电公司排查线损异常。
本发明通过线路首端电流量测数据，线路单线图等数据，计算电流分布系数及电流等效作用时间，快速且准确计算线路理论线损值，在打击中压用户偷窃电、指导线路经济运行改造等方面具有重要指导意义。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细阐明本发明。
参照图1，基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，步骤如下：
步骤一、获取线路首端实时电流数据：以T表示配变运行时间，Δt表示电流采样时间间隔，在T=N*Δt时间内获取N个电流值I i 。以电能量计量系统为例，该电能量计量系统一般为15分钟采集一个电流值，每日每相共计96个电流值I i （i∈[1，96]）。以某公司具体配电线路为例，获取线路首端某日实时电流96个数据点。
步骤二、获取线路中变压器的容量、型号参数、计量点位置及负荷类型。
步骤三、计算线路主线总电阻：获取配电线路单线图，明确线路主线线径及长度， 并根据主线线径及长度得到每段线路单位长度阻抗R i 及每段主线的长度l i ，计算线路主线 总电阻
Figure 434229DEST_PATH_IMAGE001
；各分段长度及电阻如表1所示。
表1. 各分段长度及电阻
Figure 252012DEST_PATH_IMAGE039
步骤四：确定线路及线变关系：确定线路最新的运行方式及线变关系情况，并将线路根据距离、负荷简化为m条分支，设各分支接入主线位置距离线路首端距离为S i ，各分支公专变容量之和为P i （i∈[1，m]），设线路下挂接所有配变总容量为P，线路主线总长度为L。本实施例将线路根据距离、负荷简化为4条分支，设线路下挂接所有配变总容量为26265kW，线路主线总长度为4.6km。
步骤五：计算变压器的损耗
Figure 313509DEST_PATH_IMAGE040
，包括空载损耗
Figure 66702DEST_PATH_IMAGE041
和负载损耗
Figure 213649DEST_PATH_IMAGE042
。当变压器计 量点在低压侧时，变压器的空载及运行损耗也会被纳入线损计算中，所以变压器的损失电 量为空载损耗
Figure 602167DEST_PATH_IMAGE043
与负载损耗
Figure 252592DEST_PATH_IMAGE044
之和；空载损耗功率
Figure 442264DEST_PATH_IMAGE045
可通过查不同容量各类型变压 器空载损耗表（表2）得到，空载损耗
Figure 935563DEST_PATH_IMAGE046
，同样变压器的负载损耗功率
Figure 970515DEST_PATH_IMAGE047
也可通过 查不同容量各类型变压器负载损耗功率表得到，此处由于负载损耗
Figure 6604DEST_PATH_IMAGE048
对应满载运行情况 下的损耗，需引入年平均有功负荷系数β对负载损耗进行计算，即
Figure 491812DEST_PATH_IMAGE049
，此处
Figure 82193DEST_PATH_IMAGE050
为由年最大负荷利用小时数计算得到的年平均有功负荷系数。可得配变的空载损耗功率为 23.7kW、负载损耗功率分别为23.7kW、259.04kW，空载损耗
Figure 186415DEST_PATH_IMAGE051
计算得568.8kWh，负载损耗
Figure 201645DEST_PATH_IMAGE052
计算得2175.9kWh。
表2不同容量各类型变压器空载损耗
Figure 467541DEST_PATH_IMAGE053
步骤六：计算线路传输过程损耗
Figure 810798DEST_PATH_IMAGE054
：第k相线路日平均电流值记作
Figure 76301DEST_PATH_IMAGE055
，k为线路 相序，k∈(A，B，C)，A、B、C为线路相序符号，其中
Figure 555824DEST_PATH_IMAGE056
，I ki 为第k相线路的第i个电 流值，各项电流值与第k相线路日平均电流值
Figure 258200DEST_PATH_IMAGE057
的偏差记作
Figure 213387DEST_PATH_IMAGE058
。利用电流 值的代数平均值求电能损耗，能够有效削弱线路上偶然畸变值对最终线损计算的影响。
第k相线传输过程损失损耗
Figure 659412DEST_PATH_IMAGE059
为：
Figure 993441DEST_PATH_IMAGE060
式（1）中的电流值为线路首端总电流，线路首端总电流没有流过线路主线全长，所以引入线路负荷分布系数α，线路负荷分布系数α按式（2）进行近似计算，其中m代表步骤四中的分支条数：
Figure 991353DEST_PATH_IMAGE061
对式（1）进一步化简可得：
Figure 309202DEST_PATH_IMAGE062
设
Figure 558918DEST_PATH_IMAGE014
为第k相线路的电流等效作用时间：
Figure 872087DEST_PATH_IMAGE015
Figure 916267DEST_PATH_IMAGE016
代表电流数据方差，
Figure 721412DEST_PATH_IMAGE017
，化简可得
Figure 509239DEST_PATH_IMAGE018
则式（1）可化简为：
Figure 443959DEST_PATH_IMAGE019
按式（6）计算各相线路的线路传输过程损耗；
结合公式（5）分别计算各相电流等效作用时间分别为30.85h，31.16h，30.88h。结 合公式（2），可得
Figure 659040DEST_PATH_IMAGE063
为0.555。结合公式（6）计算A、B、C相线路传输过程损耗分别为
Figure 951481DEST_PATH_IMAGE033
= 83.89kWh、
Figure 136475DEST_PATH_IMAGE034
=79.20kWh、
Figure 565182DEST_PATH_IMAGE035
=80.39kWh。
步骤七、计算配电线路的总损失电量。配电线路总损失电量
Figure 216743DEST_PATH_IMAGE028
包括线路传输过程 损耗
Figure 589956DEST_PATH_IMAGE029
及所有高供低计的变压器的损耗
Figure 719586DEST_PATH_IMAGE030
，即
Figure 268379DEST_PATH_IMAGE031
，其中
Figure 949896DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 951350DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 619092DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 645560DEST_PATH_IMAGE035
分别表示A、B、C相线路传输过程损耗。由以上结果可得，配电线路的总损失电 量为2988.2kWh。
步骤八、计算损失电量偏差率。通过线路的平均电流、负荷分布计算配电线路总损 失电量W，再将配电线路总损失电量W与现场表计计量得到的统计线损值
Figure 107765DEST_PATH_IMAGE036
对比，若损失电 量偏差率
Figure 596515DEST_PATH_IMAGE037
超过10%，则认定为存在管理线损异常，若
Figure 192582DEST_PATH_IMAGE037
小于等于10%，则认为无管理线损异 常，其中
Figure 450388DEST_PATH_IMAGE037
表达式为：
Figure 349074DEST_PATH_IMAGE038
式中
Figure 449754DEST_PATH_IMAGE037
表示损失电量偏差率。
现场表计得到的统计线损值经系统查询为2910.5kWh。按上式计算，电量偏差率
Figure 459298DEST_PATH_IMAGE064
为2.60%，说明该线路下不存在线损管理异常。

Claims (4)

1.基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、获取线路首端实时电流数据：T表示配变运行时间，Δt表示电流采样时间间隔，在T=N*Δt时间内获取N个电流值I i ；
步骤二、获取线路中变压器的容量、型号参数、计量点位置及负荷类型；
步骤三、计算线路主线总电阻：获取配电线路单线图，明确线路主线线径及长度，并根 据主线线径及长度得到每段线路单位长度阻抗R i 及每段主线的长度l i ，计算线路主线总电 阻
Figure 279940DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤四、确定线路及线变关系：确定线路最新的运行方式及线变关系情况，并将线路根据距离、负荷简化为m条分支，设各分支接入主线位置距离线路首端为距离S i ，各分支公专变容量之和为P i ，i∈[1，m]，设线路下挂接所有配变总容量为P，线路主线总长度为L;
步骤五、计算变压器的损耗
Figure 178625DEST_PATH_IMAGE002
，包括空载损耗
Figure 279306DEST_PATH_IMAGE003
和负载损耗
Figure 288850DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤六、计算线路传输过程损耗
Figure 401162DEST_PATH_IMAGE005
：第k相线路日平均电流值记作
Figure 860963DEST_PATH_IMAGE006
，k为线路相序，k∈(A，B，C)，A、B、C为线路相序符号，其中
Figure 58726DEST_PATH_IMAGE007
，I ki 为第k相线路的第i个电流值， 各项电流值与第k相线路日平均电流值
Figure 871961DEST_PATH_IMAGE008
的偏差记作
Figure 228993DEST_PATH_IMAGE009
； 第k相线传 输过程损失损耗
Figure 469481DEST_PATH_IMAGE010
为：
Figure 420120DEST_PATH_IMAGE011
式（1）中的电流值为线路首端总电流，线路首端总电流没有流过线路主线全长，所以引入线路负荷分布系数α，线路负荷分布系数α按式（2）进行近似计算，其中m代表步骤四中的分支条数：
Figure 394636DEST_PATH_IMAGE012
对式（1）进一步化简可得：
Figure 481540DEST_PATH_IMAGE013
设
Figure 892930DEST_PATH_IMAGE014
为第k相线路的电流等效作用时间：
Figure 924340DEST_PATH_IMAGE015
Figure 344957DEST_PATH_IMAGE016
代表电流数据方差，
Figure 286368DEST_PATH_IMAGE017
，化简可得
Figure 134239DEST_PATH_IMAGE018
则式（1）可化简为：
Figure 918524DEST_PATH_IMAGE019
按式（6）计算各相线路的线路传输过程损耗；
步骤七、计算配电线路的总损失电量；
步骤八、计算损失电量偏差率。
2.根据权利要求1所述的基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，其 特征在于，步骤五具体过程为：当变压器计量点在低压侧时，变压器的空载及运行损耗也会 被纳入线损计算中，所以变压器的损失电量为空载损耗
Figure 611673DEST_PATH_IMAGE020
与负载损耗
Figure 673170DEST_PATH_IMAGE021
之和；空载损 耗功率
Figure 550996DEST_PATH_IMAGE022
通过查不同容量各类型变压器空载损耗表得到，空载损耗
Figure 432365DEST_PATH_IMAGE023
，同样 变压器的负载损耗功率
Figure 194784DEST_PATH_IMAGE024
也通过查不同容量各类型变压器负载损耗功率表得到，此处由 于负载损耗
Figure 736886DEST_PATH_IMAGE025
对应满载运行情况下的损耗，需引入年平均有功负荷系数β对负载损耗进 行计算，即
Figure 660980DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 295224DEST_PATH_IMAGE027
为由年最大负荷利用小时数计算得到的年平均有功负荷 系数。
3.根据权利要求1所述的基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，其 特征在于，步骤七具体为：配电线路总损失电量
Figure 720389DEST_PATH_IMAGE028
包括线路传输过程损耗
Figure 490899DEST_PATH_IMAGE029
及所有高供 低计的变压器的损耗
Figure 585894DEST_PATH_IMAGE030
，即
Figure 566488DEST_PATH_IMAGE031
，其中
Figure 670710DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 561306DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 951836DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 295093DEST_PATH_IMAGE035
分别表 示A、B、C相线路传输过程损耗。
4.根据权利要求3所述的基于负荷分布系数及电流等效时间的配网线损计算方法，其 特征在于，步骤八具体为：通过线路的平均电流、负荷分布计算配电线路总损失电量W，再将 配电线路总损失电量W与现场表计计量得到的统计线损值
Figure 937427DEST_PATH_IMAGE036
对比，若损失电量偏差率
Figure 682529DEST_PATH_IMAGE037
超 过10%，则认定为存在管理线损异常，若
Figure 742495DEST_PATH_IMAGE037
小于等于10%，则认为无管理线损异常，其中
Figure 573048DEST_PATH_IMAGE037
表达 式为：
Figure 19073DEST_PATH_IMAGE038
式中
Figure 743315DEST_PATH_IMAGE037
表示损失电量偏差率。
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