配电网的网损计算与降损措施分析

配电网的网损计算与降损措施分析摘要总结了国内外对配电网网损计算的研究情况,介绍了传统的配电网网损计算方法;提出采用最大电流法与新的数据处理方式相结合的线损计算方案,充分地利用了所能采集到的运行数据,采用持续负荷曲线直接求线损,提高了计算精度和计算效率,适用于10kV及以下的县级配电网的线损计算;并对电力市场化后,配电网经济运行所面临的新问题进行了分析。关键词配电网;网损计算;持续负荷曲线;经济运行随着配电自动化工作的开展,配电网的线损管理变得越来越重要。降低线损是提高配电网经济效益的重要因素,采取技术措施降低线损是电力企业追求效益最优化的必然趋势。配电网线损率是表征一个供用电企业经济效益和技术管理水平的综合性技术经济指标,也是国家贯彻节能方针考核供用电部门的一项重要指标。目前,我国的线损率与世界上发达国家相比还比较高,各省、市电力公司的线损率差距也不小,节电潜力比较大。因此,进行线损的理论计算和降损分析计算,具有重要的现实意义。1传统的配电网网损计算分析1.1均方根电流法均方根电流法原理简单,易掌握,对局部电网和个别元件电能损耗的计算或线路出口处仅装设电流表时是相当有效的。尤其是在0.4～10kV配电网的电能损耗计算中,该法易于推广和普及。但缺点是负荷测录工作量庞大,需24h监测,准确率差,计算精度不高,且由于当前我国电力系统运行管理水平所限,缺乏用户用电信息的自动反馈手段,给计算带来困难,所以该法适用范围较窄。1.2节点等值功率法节点等值功率法方法简单,适用范围广,对于运行电网进行网损的理论分析时,所依据的运行数据来自计费用的电能表,即使不知道具体的负荷曲线形状,也能对计算结果的最大可能误差作出估计,并且电能表本身的准确级别比电流表要高,又有严格的定期校验制度,因此发电及负荷24h的电量和其他的运行参数等原始数据比较准确,且容易获取。这种方法使收集和整理原始资料的工作大为简化。在本质上,这种方法是将电能损耗的计算问题转化为功率损耗的计算问题,或者说是转化为潮流计算问题,这种方法相对比较准确,而又容易实现。因而在负荷功率变化不大的场合下可用于任意网络线损的计算,并得到较为满意的结果。缺点是该法实际计算过程费时费力,且计算结果精度低。因为该法只是通过将实际连续变化的节点功率曲线当作阶梯性变化的功率曲线处理或查负荷曲线形状系数的方式获取节点等效功率,近似地考虑系统状态的时变性,这样计算出来的等效功率会与实际情况有一定误差。另外,当各节点功率取等效功率时,得到的系统潮流分布并不一定就是该段时间内的等效分布。且运行数据多为人工抄表所得,无法保证数据的同时性。1.3等值电阻法等值电阻法是将整个配电网的线损看成由2个部分组成,其中一部分是对应变压器铁芯产生的不变损耗,另一部分是对应线路和变压器绕组产生的可变损耗。前者在负荷变化的过程中可以近似地认为不变,而后者则随着负荷的变化而变化。为了简化计算,对于随负荷而变化的这一部分线损用供电首端电流作用下的2个等值电阻代替,其中1个是对应导线损耗的等值电阻,另1个是对应全部公用__配电变压器绕组损耗的等值电阻。这种方法将配电网的可变损耗等价为2个等值电阻上的损耗,避开了配电网结构上的复杂性,而且该法还根据实际电网中负载的变化情况对这2个电阻进行修正,因而精度较高。同时该法只需要配电网首端的运行记录,使收集和整理原始资料的工作也大为简化。主要缺点是在计算带补偿电容器的线路时会出现较大误差,其原因是没有考虑无功补偿网络的无功潮流变化。总之,这些传统的方法有它们各自的优点,但同时也存在着或多或少的不足,其中普遍存在的不足有:a.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,这虽然可减少计算工作量,但却影响了计算的精确度。另外也未考虑根据精度较高的电量记录对精度较低的电流记录进行修正。b.当配电网中存在小电源时,只考虑了各电源点平均电流的叠加,而没有考虑时变性负荷曲线的叠加对线损特别是对功率平衡点附近支路损耗的影响。c.在计算配变铜损时,采用的负荷电流是分配到配电变高压侧的一次电流,没有计及配变的空载电流(或空载损耗)对配变铜损的影响。d.没有考虑配电网的三相不平衡问题。e.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,一般假设网络中各节点的负荷曲线形状,功率因素均与首端相同,忽略了沿线的电压损失对能耗的影响。f.没有考虑配电系统运行中的不确定性因素的影响(如系统负荷随着时间变化,由于配电网的节点数目众多,因投资等方面的原因,不可能采集到各个负荷点的数据),这些近似的方法导致线损结果的准确性很难把握,计算精度较低。2配电网网损计算方法的改进线损计算可以根据不同的计算目的和不同的准确度要求而采用不同的算法。采用最大电流法求线损很适合于电力网的规划设计。规划设计时所采用的计算负荷和其他技术数据都是用近似的方法确定的,原始数据本身就有相当大的误差,从而导致计算结果产生误差。而电网的规划设计是通过综合分析大量的重要因素来选择最合理、最经济的方案,在众多的因素中线损不是最重要的。为此要充分利用现场能够采集到的原始数据,以提高在电网规划设计过程中线损计算的精确度。因此,提出采用最大电流法与新的数据处理方式相结合的线损计算方案。2.1损失因数损失因数F等于线损计算时段(日、月、季、年)内的平均功率损失$Pav与最大负荷功率损失$Pmax之比:F=$Pav$Pmax=时段T内电流平方的平均值I2rms时段T内最大电流的平方值I2max时段T内的电能损耗值为:$A=$PavT=$PmaxFT$A=3I2maxRFT×10-3=(P2max+Q2max)V2max×RFT×10-3采用最大电流法计算线损的关键之处不是如何获取最大电流,而是如何求取损失因数。影响损失因数大小的因素主要有:电力系统的结构、损耗类型、负荷分布、负荷曲线形状等,其中负荷率对损失因数的影响最大。2.2持续负荷曲线及负荷率依时序记录变化的负荷,可得到负荷曲线。在时段T内,不按时序而按负荷大小及其持续时间排列的派生曲线称为持续负荷曲线,如图1所示。经分析可知,持续负荷曲线与负荷曲线之间存在着电能与电能损耗的双重等效性,在线损计算分析过程中,持续负荷曲线是主要的分析对象,所得的结论适用于对应的负荷曲线。负荷率f是测计时段内的平均负荷与最大负荷之比,它反映了电力系统设备的平均利用情况,也是考核电力系统运行状态的重要指标。最小负荷率B是测计时段内最小负荷与最大负荷之比。图1持续负荷曲线ItT1T2T3I1I2I30f=IavImaxB=IminImax对于配电网,损失因数的经验计算公式为F=0.3f+0.7f2或F=0.2f+0.8f2。事实上,负荷率f并不能完全代表负荷曲线的形状,在相同的f值下,B值往往不同,则F的值也将不同,这就要求导出F与f及B的函数关系。3由持续负荷曲线求损失因数F对于持续负荷曲线,不同的负荷电流与对应的持续时间之间存在的关系可用概率的大小来表示。将横轴时间变量与计算时段T(基值)相比,纵轴电流变量与电流最大值Imax(基值)相比,可得到用标幺值表示的持续负荷曲线,它反映了电流随机变量的概率规律。随机变量的二阶原点矩等于其数学期望的平方加上随机变量的方差,方差DI为:DI=I2rms-I2av当负荷电流这个随机变量按Bata概率分布函数变化时,其方差Di为:DI=(Imax-Iav)õ(Iav-Imin)2Imax+Iav-2Imin由以上推导可得:F=I2rmsI2max=f2+(1-f)õ(f-B)21+f-2B=f-f(1-f)õ(f-B2)1+f-2B此外,也可以采用直接积分法计算损耗因数F。4配电网经济运行面临的新问题随着电力市场的深入发展,配电市场也将逐步形成,从而给配电网经济运行也带来了许多新问题。配电网运行的重要任务之一是运行的经济性,要求采取先进的技术和科学的管理手段,使组成配电网的各电气元件在运行中消耗的电能(即线损)降至最低。为保证国民经济高速稳定发展,寻求一条不用投资就能节电的途径具有重大意义,配电网经济运行就是不用投资就取得明显节电效果的一项内涵节电技术。配电网经济运行是在保证城网、农网、企业网电压等级大部分在110kV以下的电网安全运行和在满足供电量及保证供电质量的基础上,充分利用电网现有的输、配、变电设备,通过优选变压器及电力线路经济运行方式和负载经济调配及变压器与供电线路运行位置的优化组合等技术措施,从而最大限度地降低变压器及供电线路的有功损耗和无功损耗。在电力市场环境下,电力用户对电价信息、供电的可靠性和电能质量更为关心。因此,随着现代工业的发展,家用电器的普及以及用户对电压质量要求的日益提高,电压质量已不能只局限于传统的电压偏差管理,在电压管理内容中,增加电压闪变、电压不平衡、谐波电压的危害与管理等新内容是必需的。参考文献1王刚军,王承民,李丫恒,等.基于实测数据的配网理论网损计算方法〔J〕.电网技术,2002,26(12).2张伏生.电网线损理论计算与分析系统〔J〕.电力系统自动化学报,2002,(4).