配电网中理论线损计算方法及降损措施的研究修改后1

学号________________密级________________武汉大学本科毕业论文配电网中理论线损计算方法及降损措施的研究院（系）名称：专业名称：学生姓名：指导教师：教授二○一二年一月2BACHELOR'SDEGREETHESISOFWUHANUNIVERSITYDistributionnetworktheoryoflinelosscalculationmethodandReductionMeasuresCollege：Subject：Name：Directedby：ProfessorJanuary20113郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名：日期：4摘要线损率是综合反映电力网规划设计、生产运行和经营管理水平的主要经济技术指标。降低线损率，可以减少电能传输能耗，提高电力供应能力，增加供电企业经济效益。研究配电网理论线损计算方法有很重要的理论与实际意义。本文阐述了进行配电网线损计算的意义和线损的基本概念，在理论研究方面，本文通过对几种常用配电网线损计算方法的分析比较，主要采用改进等值电阻法进行配电网线损计算，目的是为了降低配电网电能损耗、加强电网的经济运行。关键词：配电网；理论线损计算；改进等值电阻法；电能损耗5ABSTRACTThedistributionlineslossrateisanimportantnormwhichcomprehensivelyreflectesthedegreeofprograming,designing,producingworkingandmanagingindistributionnetwork.Lowingthedistributionlineslossratecannotonlyreducetheenergylossintransporting,improvetheelectricitysupplyability,butalsoincreasetheeconomicperformanceofPowerCompany.Itwasveryimportantintheoryandactualtostudyonthemethodoftheoreticalenergylosscalculationfordistributionnetwork.Thecalculationsignificanceofdistributionnetworkandthebasicconceptswereintroducedinthispaper.Intheory，throughanalysisandcomparisonofsomecommonly-usedcalculationoflinelossesofdistributionnetworkmethods,theequivalentresistancemethodtoimprovethedistributionnetworkcalculationoflinelosseswasadoptedinordertoreduceenergylossandoperatingeconomicly.KeyWords：distributionnetwork；theoreticalenergylosscalculation；improvingoftheequivalentelectricresistancemethod；energyloss。6配电网中理论线损计算方法及降损措施的研究71、配电网理论线损计算简介配电网理论线损计算是对电能在输送和分配过程中各元件产生的电能损耗进行计算及各类损耗所占比例，确定配电网线损的变化规律。配电网线损是电力部门一项综合性的经济、技术指标，是国家考核电力部门的一项重要指标。多年来，随着配电网理论线损计算理论、方法和技术的不断丰富，人们研究出各种不同的计算方法，计算精度达到较高水平。但由于配电网结构的复杂性、参数多样性和资料不完善以及缺乏实时监控设备等因素，准确计算配电网理论线损比较困难，一直是个难题。为解决这一难题，众多科研工作者从理论到实践不断深入研究配电网理论线损计算方法，希望研究出更加适合配电网理论线损计算的新方法，更加快速、准确地计算配电网理论线损，满足电力部门配电网线损的分析和管理需要。1.1国内外研究动态和趋势配电网理论线损计算方法从二十世纪三十年代就有国外学者开始研究，研究电能在配电网络传输的过程中产生的损耗量，分析各元件产生电能损耗的原理，建立数学模型。随着计算机技术的快速发展，以计算机为辅助工具，加速各种计算方法的研究和发展，计算精度逐步提高，逐步应用于工程实际。到二十世纪后期，各种配电网理论线损计算方法已经成熟，开始广泛应用于各级配电网理论线损计算实际工作中，取得了很好的效果。近几年来，随着配电网系统的迅速发展，配电网络结构更加趋于复杂化，为配电网理论线损计算增加了难度；配电网自动化系统逐步应用，加强配电网的监控，各种数据采集变得容易，为配电网理论线损计算提供丰富的运行数据资料，正是由于以上两个方面，需要研究新的更加适合于目前配电网实际情况的理论线损计算方法，从而推动计算方法研究不断深入。目前，国内外发表的配电网理论线损计算方法的文献很多，其采用的计算方法和计算结果的精度也各有不同，综合起来主要有以下几种类型。1.2传统的配电网理论线损计算方法传统的配电网理论线损计算方法，主要分为两类，一类是依据网络主要损耗元件的物理特征建立的各种等值模型算法；一类是根据馈线数据建立的各种统计模型。传统等值模型计算方法中按计算精度又分为两类，一类是计算精度较低的简8化近似法；一类是计算精度高的精确计算方法。10kV配电网等值模型计算方法如均方根电流法、平均电流法(形状系数法)、最大电流法(损耗因数法)、最大负荷损耗小时法、等值电阻法等，低压配电网等值模型计算方法如等值电阻法、电压损失法、台区损失率法等，这类方法是典型的传统等值模型计算方法中比较粗略的简化近似法，计算精度不高，不便于降损分析，但由于需要的数据资料少，计算方法简单，便于计算机编程，计算精度能够满足工程要求，所以在实际工程中广泛应用；潮流法是典型的传统等值模型计算方法中计算精度高的精确计算方法，计算精度高，能够精确计算配电网理论线损，但由于配电网结果复杂，表计不全，运行参数无法全部收集，或者网络的元件和节点数太多，运行数据和结构参数的收集、整理很困难等因素，无法采用潮流方法，所以在实际工程中很少应用。概率统计模型是一种统计模型，分为配电线路概率统计模型和配电变压器概率统计模型，是一种简化计算模型，需要的数据资料少，在计算配电线路和配电变压器等值电阻方面，只需要配电变压器容量、数量等较少参数就可以计算，这种计算方法是基于概率统计的基础上，因此计算精度低，很少在实际工程中应用。1.3配电网理论线损计算方法新进展近年来，随着各项科学技术和各种理论迅速发展，配电网理论线损计算方法研究也取得了很大的进展，新的计算方法不断出现，这些方法为配电网理论线损计算方法的研究提供了有力的工具，拓宽了新思路。新发展起来的配电网理论线损计算方法主要有：潮流改进算法、遗传与人工神经网络结合算法、模糊识别算法等。1.3.1潮流改进算法对配电网理论线损计算，在对精度要求较高的场合下，多彩用潮流计算的方法，提高计算精度。传统的潮流计算方法有牛顿法、PQ分解法、等效节点功率法、损耗累加法等，由于配电网网络结构复杂、负荷节点数量多、运行数据收集不全、数据整理困难等因素，传统的潮流法很难采用。基于这种情况，部分学者对潮流算法中的部分算法进行了深入研究并加以改进，形成新的算法，主要有改进迭代法、前推回推区间迭代法、匹配潮流法等。迭代法是一种非线性方程组求解方法，将其应用于潮流法，求解潮流方程，在求解过程中，在初始条件参数基础上，经过多次迭代，达到收敛条件，停止迭代。改进迭代法和前推回推区间迭代法是对常规迭代法进行改进。改进迭代法根据配电网得实际情况和网络特点，充分利用现有运行参数，将9数据结构中的链表技术和“前推回代”潮流算法结合起来，运用于配电网理论线损计算。这种算法重要特征是引入链表技术－“节点双亲孩子兄弟链表”，是根据网络中节点与支路得关联关系，由动态指针将网络中得各节点链接起来而形成链表。以此链表为基础，由“前推回代”潮流算法求得配电网潮流分布，进而求得线损及其分布。此算法在处理负荷时依然使用《电力网电能损耗计算导则》中的简化方法处理，影响计算精度。前推回推区间迭代法是建立在数据区间概念基础之上。数据区间是属于数学范畴，用来求解问题的未知解所在的范围或求取区间解。在实际工程中，当一个问题的原始数据不能精确地被知道，而只知其包含在给定的界限范围内，或者原始数据本身就是一个区间而非某个点值时，就可以用这一方法求解。传统的迭代法属于点迭代法，如牛顿法，负荷和其它参数是用一个数值，而不是用一个数值的范围即区间来表示，求解都是系统的瞬时状态，不符合实际。前推回推区间迭代法正是使用负荷和参数变化区间来表示，不但可以处理具有不确定性的点信息，而且可以方便地求解给定时间段上系统状态量的变化范围，从而能更全面真实地反映系统的状态。但这种计算方法在负荷处理上，采用区间方法定量描述缺乏量测的负荷变化，只利用变压器容量信息，并没有考虑实际配电网中的少数自动化量测信息及典型用户的变化规律，使得计算的理论线损结果的有效性和合理性不够充分。匹配潮流法是以潮流法为基础，以配电网自动化系统采集数据为前提进行理论线损计算的。匹配潮流法主要是如何确定配电网各节点负荷功率。在获取节点负荷功率后，在求解潮流时，用线路量测冗余信息来修正配电网节点负荷，从而使潮流解更趋于合理，收敛性好，数值稳定性好，计算效率高(陈得治等，2005)。匹配潮流法将配电网理论线损计算范围扩展到支路损耗，而不向其他计算方法是将整体馈线作为计算对象，有利于帮助运行人员考察配电网局部理论线损值及变化情况，制定降损措施。该方法很好地考虑了目前配电网的实际情况，有普遍性，适合城市配电网结构，但在配电网节点负荷功率获取方面，一是依赖配电网自动化系统的实时量测信息，条件苛刻，二是对于没有实时量测信息的配电网节点负荷功率，则节点负荷功率的获取依然采用传统的方法，仍需要进一步研究。1.3.2遗传算法(GA)与人工神经网络(ANN)结合算法自二十世纪九十年代以来，人工神经网络（ANN）大量开创性应用。人工神经10网络的优越性一方面体现在它的自学习能力，自动发现和把握事物发展的规律；另一方面ANN具有很强的非线性映射功能，可以把学习到的复杂的数学关系，建立成具有丰富内涵的网络模型。常用的ANN模型是BP网络模型，利用一个简单的三层人工神经网络模型，就能实现从输入到输出间非线性映射任何复杂函数关系。基于人工神经网络(ANN)的优点，国内外部分学者开始提出基于人工神经网络模型算法来计算配电网理论线损方法。这种模型算法正逐渐成为配电网理论线损计算方法研究的新热点，为配电网理论线损计算提供了新思路。但到目前为止，国内外利用ANN进行配电网理论线损计算的研究仍处于理论探索阶段，各种文献确定的模型机理无法让人信服，计算效果不是十分明显，在实际应用中不成熟。人工神经网络(ANN)是由多个神经元连接而成，用以模拟人脑行为的网络系统，它通过学习获得合适的参数，用来映射任意复杂的非线性关系。人工神经网络具有学习功能和处理输入输出变量间非线性关系的能力，以及较短的计算时间。但是，应用单一的ANN计算线损的最大缺点就在于确定适于线损计算的神经网络的拓扑结构和算法中的具体参数时，都是靠反复试验确定的，没有规则可循。这不仅浪费时间，而且很难保证设计出的用于线损计算的ANN一定最佳。基于上述原因，部分学者引入遗传算法(GA)，现有对GA的改进