基于等值電阻法的10kV配電網理論線損研究摘要當前，在電力系統網損計算方式上，綜合電力系統的實際使用狀況，國內和國外做了很多的探索，在計算方式上有了很大的進展，部分計算方式已在現實中進行了使用，取得了良好的效果。所以，探究電力系統網損計算方法不僅理論意義重大，而且它的工程實用價值不可估量，這也是電力系統理論計算方式能夠繼續發展的重要因素。本文的研究重點在于分析影響配電網理論線損計算的因素，并借助等值電阻法對10kV配電網理論線損進行研究，并對其進行改進，分析技術指標的誤差。關鍵詞：電力系統；網損計算；配電網目錄TOC\o"1-3"\h\u34751引言 1214882配電網線損分類 1236822.1管理線路損失 1238052.2技術線路損失 117763310kV配電網線損影響因素分析 1259523.110kV配電網絡設計不合理 1301573.2無功功率 2162623.3驗電質量因素 2196604傳統的主要的配電網理論線損計算方法 249554.1均方根電流法 2111304.2平均電流法 3150804.3最大電流法 3296194.4等值電阻法 322414.5潮流法 4279604.6最大負荷損耗小時法 5284494.7模型法統計 5196934.810kV配電網線損研究方法的選擇 529859510kv配電線路等值電阻法研究 6141145.1等值電阻法的損耗計算方法 630605.2等值電阻法評價 97426610kV配電網絡降措施 9199626.1加強計量管理 1057906.2基本信息工作中的減少損害措施 10210526.3提高線損管理的自動化程度 109776參考文獻 111引言近幾年我國仍然是以火力發電為主，火力發電需要依靠傳統化石能源燃燒產熱從而將熱能轉化為機械能再轉化為電能。在這過程中，不可避免會產生對環境污染和對環境有害的氣體，對人類的生存是不利的。而新一代能源大都是清潔能源，可以使能源產生的形式多樣化，從而改善能源結構并使能源結構不斷清潔。世界各國都非常重視如何能夠節約能源的問題，尤其是在電能方面。隨著我國電力事業的不斷發展，發電越來越被重視，但電力系統的網損優化問題卻亟待解決。電力系統網損是綜合經濟技術的指標之一。通過精準，有效的地計算電網的線路損耗，能夠更有利于相關部門探討線路損耗的構成，制定降低能耗，內部挖掘潛力，從而提高經濟效益。2配電網線損分類2.1管理線路損失管理線損的原因主要包括：漏電，竊電現象；配網10kV日常維護及運行中出現的問題；電能計量裝置誤差及誤差不在合理范圍內；輸電線路安裝不規范等。2.2技術線路損失技術方面的電能損失主要可以分為兩個方面，即由固定測量產生的電能損失和非固定測量產生的電能損失。在10kV電力線路里，固定測量損耗包括全部電力設備在電能上的損失。變壓器銅損以及鐵損，線路在傳輸過程中產生的功率損失以及其空載電能損耗和有聯系的無功補償設備的損耗。非固定測量損耗通常包括由變壓器線圈的電阻的通過電流時產生的電能損失和輸電線路中電阻產生熱量造成的消耗。固定測量損耗的特征為線損的容量是電力設備能夠接受的電壓值來確定的，而非固定測量損耗的特征為線損的容量大小與電力設備流經的電流絕對值在數學上是平方正相關的關系。310kV配電網線損影響因素分析3.110kV配電網絡設計不合理因為配電網絡在某段線路上的設計和整體布局的搭建上有不合適的地方，供電線路距離過長，線路阻抗隨之增大，線路損耗呈指數增長。此外，電路中通電導線的橫截面積以及變壓器內部的容量過于小，10kV的輸配電網上的不均勻分布等也能夠導致配電網絡電能的損失變大。如果配電網設計規劃不合理，往往導致單輻射供電網與其他輸配電分支的連接，電能傳輸線路太長，負荷供電的能力水平低下，從而使線路中電能的損失增大，供電的質量降低。3.2無功功率如果配電網絡中無功功率的大小發生非常大的變動，將對線路中的電壓產生很大的影響，波動電壓會使電網中的固定測量產生損耗以及非固定測量產生損耗發生改變。假設在電路網絡中不能對無功功率進行有用的補償，就會導致無功不能滿足需要，最終導致輸配電網電壓波動，增加線路損耗。3.3驗電質量因素拿竊電來說明，由于社會的科學水平不斷的進步，如今大部分竊電者會運用高水平的技術逃脫電能表的計數，從而以違反法律的形式侵占盜取電能，這樣做不但會增大線損率的統計值。也能夠對相關的電力企業造成很大的危害。如今，偷電的方式越來越隱蔽，手段越來越精良。由于竊電，10kV的配電系統經常會發生停電以及跳閘等現象，給配電線路的安全性和穩定性造成了很大的影響。4傳統的主要的配電網理論線損計算方法4.1均方根電流法均方根電流法是基本的計算方法。均方根電流法的物理概念是，流過線路的電流產生的功率損耗相當于實際負載同時產生的功率損耗。均方根電流法廣泛應用于供電平衡和電網負載的峰谷差值小的情況。但是在現實生活的使用之中也有很多的限制。例如所選代表日之中的線損率的值與月度，季度，年度線損率的要求不同；如果需要計算支線和干線的均方根電流，只會采用代數加減負的方法，考慮不到負荷曲線的形態以及不相同的負荷功率因數的區別。均方電流法的最大優勢是：計算方式簡便，可以根據每天的負荷的電流或者有功功率，無功功率，電壓，配變額定容量，參數等數據計算均方電流值，便于使用電腦進行計算。缺點是不一樣的代表日選擇會有不一樣的結果，計算得到的結果和實際值相比存在很大的差異。因此，通過對均方根電流的進一步改進，形成了容量共享均方根電流法和功率共享均方根電流法兩種方法。如果配網表裝置配備齊全，每臺配變均可計量用電量。適用于采用第二種方法根據配電變壓器的實際功耗分配均方根電流。這避免了均方根電流根據額定容量分配的第一種情況。4.2平均電流法平均電流法也能夠被稱之為形狀系數法，是一種由上述電流法和平均電流在數學上的的等效聯系，在均方根電流法的基礎上形成的損耗計算方式。平均電流法的優點是在現實生活中可以獲取準確的電量，在參數的獲取上更加的方便，得出的數據相對來說比較正確，精確度很高。缺點是形狀系數不易確定，沒有測量記錄的配電變壓器計算誤差較大。4.3最大電流法我們在生活中也可以把最大電流法叫做為損耗因子法，這種方法是由均方根電流法導出的功率損耗計算方法。其中應用了均方根電流與最大電流值在數學上的等效關系。它的物理概念為，流過線路的最大電流同時產生與實際負載相同的功率損耗。最大電流法的優勢是需求的數據量較少，只要有最大日電流以及損耗因數的數據就可以計算功率損耗，便于計算機編程計算。這種方法的缺點也比較明顯缺點：損耗因數的獲取比較困難，負荷曲線也不是完全相同的，配電線路的構成以及負荷特征不一樣，得到的損耗因數也不同，這種狀況下一般不能夠使用。所以，當采用這種方法時，需要依據現實的狀況算取損耗因數，計算精度低。4.4等值電阻法等值電阻法也是以均方根電流法作為它的基本運算。等值電阻法的物理概念為，在配電網絡的源頭，假設一個等值線電阻，線路出口總電流產生的電能損耗等于配電網絡每一段中，分段的電流流經分段的電力器件電阻在電能上的消耗之和。等值電阻法在理論上來說是相對完整的的，與均方根電流法相比。它解決了很多均方根電流法解決不了的問題。在不采集運行數據的情況下，通過計算機編程容易計算功率損耗，只和電力變壓器的額定容量和分段線電阻有關。它的缺點為：必須假定條件，這對結果的精準程度會有較大的影響。本文之后對此方法進行了深度的探究，在此不多贅述。4.5潮流法潮流法是傳統線路損耗計算方法中精度最高的方式。配電線路潮流法的基礎單元為饋線，推導配電線路的狀態變量，即饋線上每一條母線上的有功值或者電壓值是其最基礎的。常規潮流方法包括損耗加法，方法，等效節點功率法，迭代法，PQ分解法，正向法等。隨著電網結構的復雜性，電路節點的量非常大，采集全部的數據是非常困難的，所以傳統的線損計算的方法已經不適合現在的狀況了，需要對現有的方法進行改良，需要探索出一種新的潮流計算方式。改良后的潮流計算方式采用前推回代法，基于間隔算法的三相潮流計算法，改進迭代法以及匹配潮流法等等。新的計算方法需要進一步的研究和逐步的實際應用。由于牛頓一拉夫遜潮流算法幾乎在所有配電線路中都著很好區間收斂性，所以，從理論上講，該方法的精確程度相對較高。潮流法是已知電路中的功率大小，然后推算出電流以及電壓，因此，如果知道配電線和變壓器的損耗，以及電力變壓器的空載時的能量損失，可以得到整個配電網的功率損耗。其中的某個時間段的功率損失計算可歸因于每日能量損失計算。一天內線路電量損失的計算方式包含兩個類型：（1）功率法，依憑每個小時發電機產生的電壓的數值、電流通過負載時產生的有功以及無功的數值、網絡頂部結構和電路器件的參數對潮流進行計算，得到每一個節點處的電壓值，進而計算各個支路上產生的電能損失。增加分支所產生的損失相加就是整個網絡的損失。在24小時內的損失之和即是一天的線路電能損失。（2）電量法，因為電能表的精確程度與功率表相比精準的多，所以如果可以用電量進行計算的話，獲得結果的準確程度就會有很大的提高。它的基礎思想是，把每天24小時中配電網絡節點處的負荷依據對應的總功率轉換成負荷以及分配的系數，然后把具有代表性的天數的產生的電量和對應的負載和分配系數相乘，得到24個小時里每一處節點上負載通過電流后產生的有功和無功，用潮流法對這些數據進行運算。其它的計算過程與功率法基本一致。在實際應用中，如果可以采集到一個月內詳細的數據，則把一個月分為31×24=744個分開的時間段落，每一段再使用潮流方法運算一次，即選取得代表是整個月份，可以稱之為一個完全的潮流計算方式。假如一個月內數據采集的不夠充足，可使用具有代表日的潮流計算方式。潮流法的優勢是為擁有較高的精確度，缺陷是必須采集到大量的足夠多的數據，如果網絡有太多的組件和節點，或者表格不完整，都會對運算結果造成較大的影響。4.6最大負荷損耗小時法這種線路損耗計算的的物理概念為，在一個計算周期T中，最大負載電流的功率耗損與時間T內負載電能的損耗相同。該算法可以綜合考量配電線路設計中的很多主要因素，從而挑選出最適合，最具有經濟性的方法。線損并不是它考慮的主要因素。因此，其缺陷是精度不高。4.7模型法統計統計模型法又稱回歸分析。該方式是取線損值中有代表性的那一部分和特征參數當做回歸分析的案例，并在數學上建立方程。此方法可以在不計算線路損耗的情況下，如果電網的構成和運轉過程中參數產生了改變，就可以快速計算線路損耗。這樣可以盡量少用原始數據，達到一定的線損計算精度，并且回歸方程可以清楚地指出損失減少的方向。4.810kV配電網線損研究方法的選擇線路損耗計算的方式分為很多不同的類別，如平均電流法、等效電阻法和潮流算法等等。由于10kV配電臺區多條支線的影響及配電變壓器二次側負荷波動，理論線路損耗值難以準確計算，其中潮流算法計算過程復雜，難以獲得準確數據。一般不會考慮采用。等值電阻法的基礎是均方根電流法，可以應用于損耗的計算，并且在運算過程中可以彌補許多方面的不足。因此本文將著重介紹等值電阻法在10kV配電網線損計算上的應用。因此，在10kV電壓等級的計算中計算，往往采用等值電阻法。這種方法由于其準確度高，合適而且便利，在相關的電力企業中得到了廣泛的運用。因為10kV配電線路上的分支以及節點較多，所以他們的參數都具有相當高的復雜程度。我們并不能獲取得所有的參數，而且采集到的數據也未必是準確無誤的，所以為了讓線路中的精確程度達到我們想要的要求，本文在傳統的等值電阻法進行了改良，從而獲得了一種新的改良方法，使其能夠更有效的應用在10kV配電網絡之中。510kv配電線路等值電阻法研究5.1等值電阻法的損耗計算方法假定所有線路中均方根電流流經電網中線路導線最前端的等效電組Rel時在電能上的損耗或者總均方根功率Pzij，Qzij在一定的某段時間里的電能損失與T期內各個導線上的均方根Iijf或者均方根Pzij，Qzij在T期間電能的損耗大致相同一個10kV線路在一天內消耗的電能可以用以下公式來表示：（5-1）其中：A是電能傳輸線路中電能的損耗，T是計算選定的代表性日所需的時間周期，取24，Iijf是計算第i節傳輸電路在T時間里流經電路導線的電流的均方根值，Ri是第i段的電阻，Rel是等效電阻，Izif是在線路的首端選擇的所需時間段內流經線路總電流的均平方根。公式也可以如下：（5-2）其中：ΔA是線路功率損耗，T是選定計算需要的時間，取24，Pijf是計算第i節線路上選定的代表日T期間產生的的均方根有功功率，Ui是導體母線上電壓的平均值，Qijf是計算第i節線路所選定代表日期間產生的的均方根無功功率，Qzij是導線起點處的總均方無功功率，Ri是所選i線上電阻值，Ui是與Pijf，Qijf對應的電壓，n是網格導線數量的總和，Pzij計算第i節線路所選定代表日期間起點產生的總均方根有功功率，Rel是傳輸線的等效電阻。如果配電網絡起點處的等效電阻Rel流經線路的末端產生的總均方根電流為Izif或總均方根功率Pzij，Qzij在T期內產生的功率損耗等于每一個段落的Pzij，Qzij為時間T里產生的功率失耗之和，則公式可寫成如下式（5-3）其中：ΔA是線路中產生的功率損失，T是計算選定的代表性日所需的時間周期，取24，Iijf是計算第i節線路處所選代表日時間周期T里電流在傳輸過程中產生的均方根值，Ri第i段電阻，n是選定輸電線路上的段數；Rel是等效電阻，在線路的第一端選擇的所需時間段內，Izif是總電流在T內的均方根。公式也可以寫如下：（5-4）其中：ΔA是輸電線路功率損耗，T是計算選定的代表日用到的的時間，取24，Pijf是計算第i節配電線路上T期間產生的均方根有功功率，Qijf是計算第i節配電線路上T期間產生的均方根無功功率，Ui是與Pijf、Qijf日對應的電壓，n是網絡中導線的總數，Pzij是時間周期內線路起點總平均根的有功功率，T是選定的代表性日，Rel是傳輸線路的等效電阻，Ri是選定的i線上的電阻值，U是母線平均電壓。依據上述公式，線路的等值電阻的計算公式如下：（5-5）其中：ΔA是輸電線路功率損耗，T是計算選定的代性日的時間，取24，，Pijf是計算第i節配電線路在T期間里產生的均方根有功功率，Qijf是計算第i節配電線路在T期間里產生的均方根無功功率，Ui是與Pijf、Qijf日對應的電壓，n是網格導體的總數，Pzij表示時間周期內線路起點總平均根的有功功率，T表示選定的代表性日計算，Rel是傳輸線的等效電阻，Ri是選定的i線上電阻值，U是母線電壓的平均值。依據上式計算計算線路中的等效電阻，需要知道配電線路的參數，用來求線路節點和出口的運行參數。假設：（1）忽視在電路網絡的節點處的電壓差值。（2）負荷點的負荷系數和功率因數完全相同。（3）負荷的分布和變壓器的額定容量在數學上成比例關系，每一個節點的負荷率大致一樣。公式可以改正為：（5-6）Ki是第i段線路的負荷系數，Ri是i段電阻，Rel是配電網絡中的的等效電阻，SNi是線路經過變壓器額定容量的總和。負荷系數的計算方法為：（5-7）公式里，SNi是i節電路網絡中額定變壓器的總共容量，k是導體的負載系數，Sijf是i段導體在電流通過變壓器后的日平均平方根。Iijf是在第i節線路在選取日里通過變壓器的日均方根電流，INi是i段流經變壓器的額定電流的總值。通過了解變壓器短路時的能量損耗能夠得出變壓器的等效電阻。式為：（5-8）公式里，Ret是變壓器電力器件的等效電阻，ΔPki是第i個變壓器在短路時產生的額定功率損失，UN是變壓器額定狀態下的電壓值，SN∑為該線路所有變壓器的額定容量的總和，m是配電線路里的變壓器數量的總和。配電線路中總等值電阻可以用以下式子進行計算：（5-9）Req是這一段電路網絡中的總等效電阻，Rel是輸電線路的等效電阻。Ret是電網中所有的電力變壓器的等效電阻。配電網絡線路中的電能損失可以用下式計算：（5-10）其中：ΔA是配電網絡中電量的損耗，T是選則代表日一天的時間，一般取24，m是變壓器數量的總和，ΔP0i是第i個變壓器在空載時產生的電量損失，AQ是每日產生的無功電量，AP是每日產生的有功電量，Upj是每日電壓的平均值，Req是配電線路中的總等值電阻的數值，k是配電網絡中負荷曲線系數。全月功率損耗及線損率：（5-11）其中：ΔAy表示月功率損失，Req是電網中的總等效電阻，ΔP0.i是第i個變壓器在空載時產生的電量損失，m是變壓器數量的總和，T是時間周期，一般情況取24，Upj是每日電壓的平均值，K配電網絡中負荷曲線系數，AP是日有功電量，Apy是月有功電量，AQ是日無功電量，D是每月運行的天數。（5-12）ΔAy是月能量損失，Apy是月有功電量，ΔA%是每月的線損率。5.2等值電阻法評價算得配電線路中導線以及變壓器的等效電阻是等值電阻法的首要步驟。在實際運算過程中，我們需要采集到各個部位在額定狀態條件下的主要從參數，包含導線，變壓器以及網絡中的分線的參數等等。在實際運行中，由于各個部分的參數都不相同，在實際計算中用這些數據獲得理論線損值和實際運行中的線路運轉狀態是不一致的。結果誤差較大，這就是它的主要缺點。在<電力損耗計算指南>中明確指出，根據單負荷電路網絡的運算方式（不包括儀表），可以向下推配電線路和變壓器的等值電阻的有效公式。當前，配電網絡在進行改造后，在低壓側安裝電力變壓器和配電線路測量儀器，實現精確的在線能量監測。且電氣儀表的精確度比較高，可用于獲取配電線路中導線，變壓器以及電阻參數。610kV配電網絡降措施線損率是衡量相關電力企業技術實力的標準之一。減少線損是提高相關電力企業提高自身經濟實力的有效方式，電力企業應該加強在線路損耗方面上面的管制，質量管理，加強對電能質量的管理，把具體的責任制度落到實處。在工作的過程中要認真收集運行數據，收集的設備運行數據要及時正確，線損定期定量分析確定線損來源。6.1加強計量管理可采用下面的方法：選擇一個良好的測量環境，客戶應選擇合