CN114580166A - 一种局部电网设备能耗确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网设备局部耗能确定方法，包括步骤1：确定局部电网的边界；步骤2：构建能耗计算模型；将所述目标电网内的所有设备按照功能进行分类，分为电力一次设备和电力二次设备；步骤3：分别计算所述电力一次设备和电力二次设备的能耗；其中电力一次设备和电力二次设备的能耗采用积分学方法和/或加权算术平均法。本发明的能耗确定方法科学有效，减少了能耗确定过程中的计算时间，降低工作人员负担，提高了工程技术实施的效率。

Description

一种局部电网设备能耗确定方法

技术领域

本发明涉及设备耗能技术领域，具体涉及一种局部电网设备能耗确定方法。

背景技术

在电网运行过程中，无论是实现发电、输电、配电、变电等功能的设备，由于在电网运行过程中，需要多次的变换电压电流或长时间运输电能，电网设备时时刻刻损耗能量，例如，在输变电过程中，电流的输送往往导致因线路发热造成损耗，所以在输送的时候都是通过变电升高电压，让电流变小以减少发热损耗，高压电具有很高的危险性，且目标电器也不需要如此高压，这就需要通过变电降低电压。

其中，能耗的确定至关只要，涉及到能源利用率、器件的选型、电网整体设计方法等。然而，目前的局部电网设备能耗确定方法计算耗时长、处理设备要求高、计算复杂度高，且没有考虑到各个电网设备本身性能的差异，而没有针对性的设置合适的能耗确定方法，导致设备能耗确定成本高，且不利于电网能量的实时控制和规划。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种局部电网设备能耗确定方法，通过依据电网设备自身特性，采用积分学方法和/或加权算术平均法，能够大大降低计算复杂度，快速有效的确定设备能耗，同时降低工作人员负担，提高了工程技术实施的效率。

一种局部电网设备耗能确定方法，包括如下步骤：

步骤1：确定局部电网的边界，将边界内的布局电网称为目标电网，并标记目标电网内的所有设备；

步骤2：构建能耗计算模型；将所述目标电网内的所有设备按照功能进行分类，分为电力一次设备和电力二次设备，其中电力二次设备包括测量计表类、继电保护类、直流电源或自动装置；

步骤3：分别计算所述电力一次设备和电力二次设备的能耗；其中电力一次设备和电力二次设备的能耗采用积分学方法和/或加权算术平均法；采用所述功率损耗加权算术平均法确定第i个时间段的单个设备m的总能耗E_im为：

式中，t为第i个时间段的总时长，j为第j时刻，P_ij为设备m第i个时间段第j时刻的功率，W_ij为第i个时间段中的第j时刻的权重系数，T/t为第i个时间段的总时长；

采用积分学方法确定单个设备m的总能耗E_m为:

式中，T为计算单个设备m的总功率损耗P_m覆盖的时间长度，x表示T时间长度内的某时刻，P_mx为单个设备m在x时刻的功耗；

所述电力设备的总能耗E为：

式(3)中，E_m只采用式(2)或只采用式(1)或采用式(1)和(2)的组合；此时由式(1)得出的在所有时间段内单个设备m的总能耗

进一步的，所述电力一次设备包括电能生产和变换的设备、开关电器、载流导体及气体绝缘设备、限流或限压设备、互感器类设备中的一种或多种。

进一步的，所述电能生产和变换的设备包括发电机、电动机；所述发电机在i时间段第j时刻的功耗P_eij为：

式中，P_e∑ij为发动机在i时间段第j时刻的总负荷；P_smij为在i时间段第j时刻容量最大的电动机或成组电动机的容量；η_∑为发动机总负荷的计算效率；k_e为可靠系数；

为发动机的功率因数。

进一步的，所述开关电器包括断路器、隔离卡管、接触器或熔断器中的一种或多种，所述开关电器在i时间段第j时刻的功耗P_sij为：

式中，U_sij为开关电器的线电压，I_sij为开关电器的线电流，σ_sij为开关器件的功率因数。

进一步的，所述载流导体及气体绝缘设备包括母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管中的一种或几种，所述电力电缆的在i时间段第j时刻的功耗P_lij为：

式中，l为第l个电力电缆，I_lij为线路电流，P_l为电缆的电阻系数，L为电缆长度，S为截面平方；采用加权算术平均法中，结合公式(1)(3)(4)得出所有电力电缆的总能耗；

或采用积分学方法得出电力线缆的总能耗E_l为：

式中，l为第l个电力电缆，x为第x个时刻，P_lx为第l个电力电缆在第x个时刻的功率，g为电力电缆总个数。

进一步的，所述限流或限压设备包括限流电抗器或避雷器，所述限流电抗器在i时间段第j时刻的功耗P_cij为：

式中，K_cQ为无功损耗系数，K_cP为有功损耗系数，为第c个限流电抗器在I_cij在i时间段第j时刻的电流，Z_c为电抗器值，U_c为额定电压。

进一步的，所述互感器类设备包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器能耗E_f为：

式中，x为第x个时刻，u_fx为第x时刻的电压，i_fx为第x时刻的电流，K_fxs为电流互感器变比，K_fxw为电压互感器变比。

进一步的，所述局部电网能耗确定方法中还包括辅助设备运行能耗、设备生产能耗、专用工具的使用能耗、设备制造能耗、安装调试能耗、建设投资能耗中的一种或多种能耗确定方法。

进一步的，所述输电线路绝缘子为盘形瓷绝缘子或盘形玻璃绝缘子或复合绝缘子。

本发明具有如下的技术效果：

1、本发明依据电网设备自身能耗特性，采用积分学方法和/或加权算术平均法，计算复杂度均不高，两者结合使用能够大大提高计算效率和准确率，快速有效的确定设备能耗的同时，提高了工程技术实施的效率。

2、本发明将多个电网设备进行分类处理，逐类计算，优选降低了能耗确定的复杂度，也有利于工程人员全面统筹规划。

附图说明

图1本发明的局部电网设备能耗确定流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考示出了本发明的实施例的附图来更全面地描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。贯穿全文，相同的数字表示相同的元素。

将理解的是，尽管本文可以使用术语第一，第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

将理解的是，当诸如层，区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”或在另一元件上“延伸”时，其可以直接在另一元件上或直接在另一元件上延伸，或者中间元件也可以是另一元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，则不存在中间元件。还应理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”至另一元件时，则不存在中间元件。

在本文中可以使用诸如“在...下方”或“在上方”，“在上方”或“在下方”或“水平”或“垂直”之类的相对术语来描述一个元件，层或区域与另一元件，层或区域的关系。如图所示，将理解的是，这些术语除了附图中描绘的取向之外还意图涵盖装置的不同取向。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将优选理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”，“包含”，“包括”和/或“包括”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。将优选理解的是，除非在此明确地定义，否则本文中使用的术语应被解释为具有与本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释。

下面参考根据本发明实施例的方法，系统和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。将理解的是，可以通过计算机程序指令来实现流程图图示和/或框图的一些框以及流程图图示和/或框图中的一些框的组合。这些计算机程序指令可以存储或实现在微控制器，微处理器，数字信号处理器(DSP)，现场可编程门阵列(FPGA)，状态机，可编程逻辑控制器(PLC)或其他处理电路，通用计算机，专用计算机中。用途计算机或其他可编程数据处理设备(例如生产机器)，以便通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或中指定的功能/动作的装置或方框图块。

这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作，从而使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制品。实现流程图和/或框图中指定的功能/动作。

也可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上执行以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令成为可能。其他可编程装置提供用于实现流程图和/或框图方框中指定的功能/动作的步骤。应当理解，方框中指出的功能/动作可以不按照操作图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行这些框。尽管一些图在通信路径上包括箭头以示出通信的主要方向，但是应当理解，通信可以在与所描绘的箭头相反的方向上发生。

本发明具体实施过程如下：

一种局部电网设备耗能确定方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1：确定局部电网的边界，将边界内的布局电网称为目标电网，并标记目标电网内的所有设备；

步骤2：构建能耗计算模型；将所述目标电网内的所有设备按照功能进行分类，分为电力一次设备和电力二次设备，其中电力二次设备包括测量计表类、继电保护类、直流电源或自动装置；

步骤3：分别计算所述电力一次设备和电力二次设备的能耗；其中电力一次设备和电力二次设备的能耗采用积分学方法和/或加权算术平均法；采用所述功率损耗加权算术平均法确定第i个时间段的单个设备m的总能耗E_im为：

式中，t为第i个时间段的总时长，j为第j时刻，P_ij为设备m第i个时间段第j时刻的功率，W_ij为第i个时间段中的第j时刻的权重系数，T/t为第i个时间段的总时长；

采用积分学方法确定单个设备m的总能耗E_m为:

式中，T为计算单个设备m的总功率损耗P_m覆盖的时间长度，x表示T时间长度内的某时刻，P_mx为单个设备m在x时刻的功耗；

所述电力设备的总能耗E为：

式(3)中，E_m只采用式(2)或只采用式(1)或采用式(1)和(2)的组合；此时由式(1)得出的在所有时间段内单个设备m的总能耗

优选的，所述电力一次设备包括电能生产和变换的设备、开关电器、载流导体及气体绝缘设备、限流或限压设备、互感器类设备中的一种或多种。

优选的，所述电能生产和变换的设备包括发电机、电动机；所述发电机在i时间段第j时刻的功耗P_eij为：

式中，P_e∑ij为发动机在i时间段第j时刻的总负荷；P_smij为在i时间段第j时刻容量最大的电动机或成组电动机的容量；η_∑为发动机总负荷的计算效率；k_e为可靠系数；

为发动机的功率因数。

采用加权算术平均法中，结合公式(1)(3)(4)得出所有发电机的总能耗；

优选的，所述开关电器包括断路器、隔离卡管、接触器或熔断器中的一种或多种，所述开关电器在i时间段第j时刻的功耗P_sij为：

式中，U_sij为开关电器的线电压，I_sij为开关电器的线电流，σ_sij为开关器件的功率因数。

采用加权算术平均法中，结合公式(1)(3)(4)得出所有开关电器的总能耗；

优选的，所述载流导体及气体绝缘设备包括母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管中的一种或几种，所述电力电缆的在i时间段第j时刻的功耗P_lij为：

式中，l为第l个电力电缆，I_lij为线路电流，P_l为电缆的电阻系数，L为电缆长度，S为截面平方；采用加权算术平均法中，结合公式(1)(3)(4)得出所有电力电缆的总能耗；

或采用积分学方法得出电力线缆的总能耗E_l为：

式中，l为第l个电力电缆，x为第x个时刻，P_lx为第l个电力电缆在第x个时刻的功率，g为电力电缆总个数。

优选的，所述限流或限压设备包括限流电抗器或避雷器，所述限流电抗器在i时间段第j时刻的功耗P_cij为：

式中，K_cQ为无功损耗系数，K_cP为有功损耗系数，为第c个限流电抗器在I_cij在i时间段第j时刻的电流，Z_c为电抗器值，U_c为额定电压。

采用加权算术平均法中，结合公式(1)(3)(4)得出所有限流电抗器的总能耗；

优选的，所述互感器类设备包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器能耗E_f为：

式中，x为第x个时刻，u_fx为第x时刻的电压，i_fx为第x时刻的电流，K_fxs为电流互感器变比，K_fxw为电压互感器变比。

优选的，所述局部电网能耗确定方法中还包括辅助设备运行能耗、设备生产能耗、专用工具的使用能耗、设备制造能耗、安装调试能耗、建设投资能耗中的一种或多种能耗确定方法。

优选的，所述输电线路绝缘子为盘形瓷绝缘子或盘形玻璃绝缘子或复合绝缘子。

综上，本发明首先确定局部电网的边界，以确定电网覆盖的设备，然后将目标电网内的所有设备按照设备自身性能进行分类，分为电力一次设备和电力二次设备，同时将电力一次设备和电力二次设备进行再次细分，最后依据电网设备特点计算各设备能耗，能耗确定中，采用了积分学方法和加权算术平均法的结合，使得最终确定的总能耗不仅数据可信度高，且快速有效，提高了工程技术实施的效率。

最后应该说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读本申请后，参照上述实施例对本发明进行种种修改或变更的行为，均在本发明申请待批的权利申请要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种局部电网设备耗能确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：确定局部电网的边界，将边界内的布局电网称为目标电网，并标记目标电网内的所有设备；

步骤2：构建能耗计算模型；将所述目标电网内的所有设备按照功能进行分类，分为电力一次设备和电力二次设备，其中电力二次设备包括测量计表类、继电保护类、直流电源或自动装置；

步骤3：分别计算所述电力一次设备和电力二次设备的能耗；其中电力一次设备和电力二次设备的能耗采用积分学方法和/或加权算术平均法；采用所述功率损耗加权算术平均法确定第i个时间段的单个设备m的总能耗E_im为：

式中，t为第i个时间段的总时长，j为第j时刻，P_ij为设备m第i个时间段第j时刻的功率，W_ij为第i个时间段中的第j时刻的权重系数，T/t为第i个时间段的总时长；

采用积分学方法确定单个设备m的总能耗E_m为:

式中，T为计算单个设备m的总功率损耗P_m覆盖的时间长度，x表示T时间长度内的某时刻，P_mx为单个设备m在x时刻的功耗；

所述电力设备的总能耗E为：

式(3)中，E_m只采用式(2)或只采用式(1)或采用式(1)和(2)的组合；此时由式(1)得出的在所有时间段内单个设备m的总能耗

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力一次设备包括电能生产和变换的设备、开关电器、载流导体及气体绝缘设备、限流或限压设备、互感器类设备中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电能生产和变换的设备包括发电机、电动机；所述发电机在i时间段第j时刻的功耗P_eij为：

式中，P_e∑ij为发动机在i时间段第j时刻的总负荷；P_smij为在i时间段第j时刻容量最大的电动机或成组电动机的容量；η_∑为发动机总负荷的计算效率；k_e为可靠系数；

为发动机的功率因数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述开关电器包括断路器、隔离卡管、接触器或熔断器中的一种或多种，所述开关电器在i时间段第j时刻的功耗P_sij为：

式中，U_sij为开关电器的线电压，I_sij为开关电器的线电流，σ_sij为开关器件的功率因数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述载流导体及气体绝缘设备包括母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管中的一种或几种，所述电力电缆的在i时间段第j时刻的功耗P_lij为：

式中，l为第l个电力电缆，I_lij为线路电流，P_l为电缆的电阻系数，L为电缆长度，S为截面平方；采用加权算术平均法中，结合公式(1)(3)(4)得出所有电力电缆的总能耗；

或采用积分学方法得出电力线缆的总能耗E_l为：

式中，l为第l个电力电缆，x为第x个时刻，P_lx为第l个电力电缆在第x个时刻的功率，g为电力电缆总个数。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述限流或限压设备包括限流电抗器或避雷器，所述限流电抗器在i时间段第j时刻的功耗P_cij为：

式中，K_cQ为无功损耗系数，K_cP为有功损耗系数，为第c个限流电抗器在I_cij在i时间段第j时刻的电流，Z_c为电抗器值，U_c为额定电压。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述互感器类设备包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器和电压互感器能耗E_f为：

式中，x为第x个时刻，u_fx为第x时刻的电压，i_fx为第x时刻的电流，K_fxs为电流互感器变比，K_fxw为电压互感器变比。

8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述局部电网能耗确定方法中还包括辅助设备运行能耗、设备生产能耗、专用工具的使用能耗、设备制造能耗、安装调试能耗、建设投资能耗中的一种或多种能耗确定方法。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述输电线路绝缘子为盘形瓷绝缘子或盘形玻璃绝缘子或复合绝缘子。

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