配电网理论线损

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ABSTRACTTHELINELOSSRATEISACOMPREHENSIVEREFLECTIONOFTHEPOWERNETWORKPLANNINGANDDESIGN,PRODUCTIONOPERATIONANDMANAGEMENTLEVELOFTHEMAINECONOMICANDTECHNICALINDICATORSREDUCETHERATEOFLINELOSS,CANREDUCETHEELECTRICITYTRANSMISSIONENERGYCONSUMPTION,INCREASEPOWERSUPPLYCAPACITY,ANDINCREASETHEECONOMICEFFICIENCYOFTHEPOWERSUPPLYENTERPRISERESEARCHWITHAGRIDOFTHEORETICALLINELOSSCALCULATIONMETHODHASVERYIMPORTANTTHEORETICALANDPRACTICALSIGNIFICANCETHISPAPERDESCRIBESTHEDISTRIBUTIONNETWORKLINELOSSCALCULATIONTHEMEANINGOFTHEBASICCONCEPTSANDLINELOSSINTHEORETICALRESEARCH,THROUGHTHEANALYSISOFSEVERALCOMMONDISTRIBUTIONNETWORKLINELOSSCALCULATIONMETHOD,THEMAINIMPROVEMENTSEQUIVALENTRESISTANCEMETHODWITHGRIDLINESLOSSCALCULATION,THEAIMISTOSTRENGTHENTHEECONOMICOPERATIONOFTHEGRIDINORDERTOREDUCETHEPOWERLOSSOFDISTRIBUTIONNETWORKKEYWORDSDISTRIBUTIONNETWORKTHEORETICALLINELOSSCALCULATIONIMPROVEMENTOFTHEMETHODOFEQUIVALENTRESISTANCEELECTRICENERGYLOSS目录第一章引言1第二章配电网理论线损计算简介3第一节国内外研究动态和趋势3第二节传统的配电网理论线损计算方法3第三节配电网理论线损计算方法新进展4第四节主要研究内容7第三章配电网理论线损计算的研究8第一节配电网理论线损计算特点8第二节配电网理论线损计算步骤8第三节配电网元件电能损耗数学模型10第四节配电网理论线损计算的含义方法分心14第六节影响配电网理论线损计算准确度的主要因素24第四章配电网理论线损计算方法25第一节10KV配电线路25第二节、04KV配电线路29第五章配电网降损措施31第一节电力网线损管理措施31第二节电力网降损的技术措施32第三节更换导线截面34第四节线路经济运行35第五节变压器经济运行36第六节降低配电变压器电能损耗38第七节平衡配电变压器三相负荷38第八节增加无功补偿39结束语43致谢44参考文献45第一章引言配电网线损率是国家考核电力部门的一项重要的经济技术指标，是电力企业完成国家计划的主要内容，是供电企业管理水平的综合反映，是创建一流供电企业一项重要指标。配电网理论线损计算是配电网线损计算、分析、管理的一项重要内容，是优化配电网结构、最佳运行方式和经济调度重要依据。配电网理论线损计算作为配电自动化系统的高级分析功能之一，在配电网络规划和提高配电系统经济运行等方面起着重要作用。通过研究配电网理论线损计算方法，研究出能够准确计算配电网理论线损的新方法，有利于配电网线损分析，指定降损措施，有利于降低电能损耗，提高供电企业经济效益；有利于优化配电网结构，确定最佳运行方式和经济调度；有利于配电网建设与改造设计方案的制定；有利于科学合理地制定配电网线损指标；有利于降低发电能耗，节约能源；有利于提高供电能力，缓解目前供电紧缺、供电能力不足局面，意义重大。近几年来，国家十分重视电力建设，相继实施了农村和城市电网的建设与改造工程，我国电力事业迅速发展，进入了一个崭新的发展时期，为保证经济发展和各项事业进步提供了强大的电力保障。随着经济快速发展，电力需求日益增大，已经出现电力供应不足的局面，近年来许多省份出现限电情况。在各级电力网电能损耗所占比例来看，地方10KV及以下线损电量一般占到总损耗电能的4560，10KV及以下电网的降损工作一直是地区电力局降损工作的重点。目前的情况是，一方面是电力供应不足，另一方面是配电网存在较高的电能损耗。通过配电网理论线损计算，优化配电网结构，确定配电网最佳运行方式和经济调度，降低配电网电能损耗，节约资源，提高供电能力。长期以来，国家十分重视降低电网电能损耗，制定并发布了电力网电能损耗计算导则和电力网电能损耗管理规定。电力网电能损耗计算导则中对35KV以下配电网及低压电网的电能损耗计算给出指导，并给出配电网线损理论计算方法电力网电能损耗管理规定要求各电网经营企业要定期组织负荷实测，进行线损理论计算，10KV及以下配电网每两年一次，为电网建设、技术改造和经济运行提供依据。配电网线损是供电企业的一项重要经济指标，各级供电企业在生产营销工作中，都必须进行配电网线损计算、统计、分析、考核工作，目的是降低电能损耗，节约能源，提高经济效益。要做好配电网线损工作中，前提是首先必须做好配电网理论线损计算工作，通过进行配电网理论线损计算，较为准确地计算出配电网理论线损值，才能做好配电网线损的各项工作。目前，在县市级供电企业，都开展了配电网线损工作，然而所开展的配电网线损工作都基于抄表电量，采用简单的线损率计算公式计算，得出单个配电线路、单个低压配电台区综合的线损率，基本没有开展配电网理论线损计算，不能分别计算出技术线损理论线损和管理线损值，无法开展真正意义上的线损分析；配电网线损率计算方法简单，手段落后，简单粗放；由于没有开展配电网理论线损计算，根本不清楚单个配电线路、单个低压配电台区的理论线损率，在线损考核指标制定上没有科学的依据，只能凭经验制定。本研究的目的就是要确定一种配电网理论线损计算新方法，通过这一计算方法的应用，促进黑龙江省县市级供电企业全面真正地开展配电网理论线损计算工作，为配电网线损计算、分析、考核工作提供理论依据，在配电网线损工作方面有所创新。总之，了解配电网理论线损计算方法的发展趋势，掌握配电网理论线损计算新方法、新技术，将有助于提高配电网理论线损计算的精度，优化配电网结构，确定配电网最佳运行方式，经济调度，降损节能，加强企业管理水平，提高供电企业的经济效益。准确地计算配电网理论线损，不但是配电网线损工作的需要，也是配电网自身不断发展的需要。研究配电网理论线损计算方法，不仅具有重要的理论意义，而且还具有十分显著的工程实用价值，这也是推动配电网理论计算方法不断深入研究和发展的主要原因。第二章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。第一节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。第二节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。第三节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。一、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。二、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的改进也都存在一定的局限性,不适用于线损计算。部分研究人员又对GA进一步改进，并于人工神经网络ANN相结合，研究新的算法。遗传算法GA是一种参数搜索算法，主要应用于优化计算。引入遗传算法GA的目的是使用GA来优化ANN，使优化后的ANN具有自进化、自适应能力，构造出进化的神经网络，最后应用优化的BP型ANN来拟合影响线损的特征参数与线损之间的复杂关系，建立适合配电网线损计算的新模型，从而获得了比传统配电网理论线损计算方法和单一使用ANN模型方法更好的计算效果，其计算精度分别提高了16倍和4倍。对于一个具体的配电网线损理论计算工程来说，用于理论线损计算的人工神经网络的研制需要相当长时间的原始资料积累、学习样本的选择、训练和模型修正，才能确定配电网理论线损与特征参数之间的复杂关系，研制过程复杂，从研制到实用的周期较长。可以预见，作为一门新兴的交叉学科，人工神经网络为揭示复杂对象的运行机理提供了一条新途径，将有更多的学者将其应用于配电网理论线损计算方法的研究中，研制出符合配电网线损理论计算的新算法。三、模糊识别算法模糊理论是在美国加州大学伯克利分校电气工程系的LAZADEH教授于1965年创立的模糊集合理论的数学基础上发展起来的，主要包括模糊集合理论、模糊逻辑、模糊推理和模糊逻辑控制等方面的内容。20世纪20年代至80年代，模糊理论处于不断理论探索阶段，逐步完善。20世纪80年代后开始，模糊理论开始与实践相结合，研制有实际意义的模糊逻辑控制器。模糊识别技术在自动控制等领域有着较为深入研究和应用。事实上，模糊理论应用最有效、最广泛的领域就是模糊逻辑控制，模糊逻辑控制在各种领域出人意料的解决了传统控制理论无法解决的或难以解决的问题，并取得了一些令人信服的成效。基于此，在配电网理论线损计算模型中，引入模糊识别技术。该方法采用模糊理论中的模型识别原理对支路电流的分配进行修正，使计算结果尽可能准确，即理论运行状态尽可能接近实际运行状态，提高了线损计算的精度。但该方法在对电流大小及变压器负荷率的大小进行模型判别时，隶属函数的选择较难，在实际应用中较困难。该方法引入模糊识别技术，虽然尚处于理论研究阶段，但开拓了新思路，需要进一步深入研究。第四节主要研究内容目前，对于配电网理论线损计算方法，结合配电网实际情况，国内外进行了大量的理论研究，达到了较高的水平，部分计算方法已投入实际应用，取得了较好的结算结果。对发、供电企业来说，降低电能损耗，就意味着节约能源，增加经济效益。目前，供电企业在配电网理论线损计算方面开展较少，特别是04KV低压配电网，几乎没有开展理论线损计算，基本是以电量为数据，通过简单的线损率计算公式计算，计算方法原始，不能计算出理论线损，不能开展科学的降损分析，不能制定出合理的降损措施，这种状况即跟不上科学技术发展的步伐，也不能满足电力部门的要求。有鉴于此，针对县市供电企业配电网理论线损计算问题，结合配电网的实际情况，对配电网理论线损计算方法进行研究，研究出一种需要数据资料少、计算速度快、计算结果精度高的计算方法。因此，本论文的主要研究内容如下1分析配电网理论线损计算步骤和过程；2对现有常用的配电网理论线损计算方法进行研究，并分析其特点；3分析影响配电网理论线损计算的因素；4改进等值电阻法理论研究；5配电网降损措施研究。第三章配电网理论线损计算的研究第一节配电网理论线损计算特点配电网理论线损计算是根据配电网结构参数和运行数据来计算配电网理论线损，所以配电网理论线损计算工作研究的对象是网络结构基本固定、负荷实时变化的配电网，根据配电网的结构和负荷类型需要采用适当的计算方法和计算模型，计算出配电网理论线损。因此其特点如下一、不准确性由于配电网网络结构的复杂性，负荷功率性质的多样性，负荷功率实时变化性，外部环境条件不确定性，要完全准确计算出配电网理论线损实际是不可能的，无论采用哪种计算方法和计算模型，只能是尽力作到理论运行状态尽可能接近实际运行状态，使计算结果尽可能准确，近似于实际值。二、条件性传统的配电网理论线损计算方法，由于配电网网络结构的复杂，各节点没有监测设备，在计算理论线损过程中，都要假设一定的条件来简化计算，在假设条件的基础上，确定计算模型。由于假设条件的存在，使计算结果误差大，精度低，或高于实际值，或低于实际值。但这种假设条件并不是没有实际意义、毫无根据的凭空假设，而是建立在一定理论基础之上的，是必要的。三、多方案性正是由于配电网理论线损计算的近似性和条件性，所以在进行配电网理论线损计算过程中，结合配电网的网络结构和负荷情况以及假设条件，对同一配电网进行理论线损计算可以有不同的计算方案，选择不同的计算模型。第二节配电网理论线损计算步骤一、明确内容和要求在对配电网进行理论线损计算时，首先要了解配电网理论线损计算的内容和要求，对配电网分压、分线、分台区进行分类，明确不同的类别的配电网理论线损计算范围、计算内容和计算要求。二、资料的搜集和整理根据配电网理论线损计算的内容与要求，搜集进行配电网进行理论线损计算所需要的各种资料。首先要搜集有关配电网结构的接线图、结构参数、运行数据等资料，尽量齐全。对收集到的资料进行分析和加工整理，对资料中的数据去伪存真，提高资料的准确度。三、对资料进行分析配电网资料的齐全与准确是影响配电网理论线损的重要因素杨秀台，1985，因此要对收集到的配电网资料，如配电网的单线接线图、结构参数、运行数据等资料进行认真分析。对于单线接线图的结构，区分是辐射状还是环形结构，在单线接线图上导线、配电变压器参数是否标注齐全、正确，如果没有特殊情况，配电网结构一般不会发生变化，若由于改造等原因发生变化，应在计算之前补充修改，使之与实际相符；对于运行数据，如以月为时间单位记录的供电量、售电量等数据，应分析数据的合理性，对于异常值进行分析，找出异常值产生的原因，查明异常值是否合理。四、选择计算模型根据配电网结构、负荷功率性质可以选择不同的计算模型。正确选择计算模型是配电网理论线损计算中最关键的一步，选择不同的计算模型、计算方法及假设条件，对于同一配电网线路或低压台区，可能得出不同的计算结果，准确度各不相同，如果选择不适当，可能造成计算误差过大，必要时可以选择多个计算模型进行计算，并对比计算结果，以供选择。目前，在配电网理论线损计算实际工作中，常用的计算方法有多种，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、等值电阻法、潮流法、人工神经网络法等多种方法。各种计算方法均有其不同的特点和适用范围，要根据计算的内容和要求来选择。五、理论线损计算随着科学技术的发展，配电网理论线损计算方法研究有了较大的进步，各种新的计算方法和模型不断出现，并且对计算机的性能要求越来越高，依赖性越来越强。依据选择的配电网理论线损计算模型，根据所掌握的资料数据，运用计算软件进行计算，能够获得比较准确的计算结果，获得更高的精度，更好的满足供电企业对配电网理论线损计算结果和精度的要求。六、分析计算结果根据所选择的配电网理论线损计算模型得到的计算结果并不一定与实际值相符，这是由于所建立的计算模型是对实际情况的近似模拟，是用理论状态来近似实际状态，在计算过程由于数据资料不全、假设计算条件、计算模型精度等因素，必然产生误差。因此，需要对计算结果进行分析和评价，以确定计算结果是否可信。第三节配电网元件电能损耗数学模型配电网的电能损耗是网内各元件电能损耗的总和,要计算电能在传输过程中产生的电能损耗,就必须掌握网内各元件的物理特性,并确定这些元件的数学模型。在L0KV及以下电压等级配电网中,元件数量较大,每个元件的运行数据具有一定的随机性。根据配电网元件电气特性及线损产生机理的不同,可将元件电能损耗分为变电、配电元件中导线电阻发热损耗变压器铁芯损耗电缆线路、并联电容器的介质损耗架空线路的电晕损耗户外绝缘子漏电损耗,以及二次回路、谐波损耗等。二次回路包括测量、保护、信号、控制、监视系统。其中用户及变电站二次回路的损耗分别计入用户电量及变电站的自用电量。除此之外,那些用于测量、保护、信号、控制、监视的户外以及环网柜、开闭所内的损耗因所占比例较小可以忽略不计。谐波对线损的影响是一个专门的研究领域,己超出了本文的研究范围。在谐波治理和电能质量管理要求的约束下,由于谐波产生的损耗很小,可以忽略不计。电晕损耗及绝缘子的泄漏损耗,其损耗量的大小与绝缘子外形、绝缘材料及气候条件等因素有关,尚缺乏成熟的计算方法。因配电网中电压等级较低,漏电损耗所占比例很小,故也忽略不计。一、配电线路导线损耗等值数学模型电力线路的数学摸型是以电阻、电抗、电纳、电导元件组成其等值电路对于10KV及以下电压等级的线路,由于电压较低,线路对地电纳及电导的影响较小,故将其等值为由电阻、电抗元件组成的简化等值电路,如图1所示图21配电线路等值电路若通过某段线路的电流I稳定不变,则在计算时段T内产生的电能损耗为JW212310ATIRKWH若整条线路由多段参数不同的导线组成,则在计算时段T内产生的线路电能损耗为22233IMLIIIK若已知通过线路的有功功率和无功功率,上式可改写为232310IMILIPQATRKWHU式中为第I段线路在时间T内的电流A为第I段线路在时间T内的有功功率IIIPKW为第I段线路在时间T内的无功功率KVARRI为第I段线路导线电阻IMI为线路总段数UI为第I段线路平均线电压KVT为计算时段小时数H。二、配电变压器绕组损耗等值数学模型配电变压器一般均为双绕组变压器,可用电阻、电抗、电导、电纳元件组成的T形的等值电路来表示,如图2所示图22变压器的型“”等效电路若通过变压器绕组的电流稳定不变,在计算线损时段T内,配电变压器绕组产生的损ITI耗为TCUIA（24）2IITCUIKNIPKWH式中为第I台配电变压器短路损耗功率KW为第I台配电变压器绕组上电流IITIA为第I台配电变压额定电流A。INI2ITGJB0I01U1I2UTTZRJX三、配电变压器铁芯损耗等值数学模型配电变压器的铁芯损耗与其运行电压有关,因此,在计算线损时段T内,配电变压器的铁芯损耗为TFEA（25）12AVLFEOINUPTKWH式中为第I台变压器的空载损耗功率KW为第I台变压器的额定电压KVI1NU为第I台变压器的平均运行线电压KV。AVLU四、并联电容器损耗等值数学模型并联电容器的等值电路由一个无损耗的理想电容器与电阻并联而成,如图3所示。图23并联电容器等值电路在交流电压作用下,流过电容器的电流有两部分有功电流和无功电流通常把与RICIRI的比值称为介质损耗角正切值TG,即CI（26）RTGI电容器有功功率为（27）2UPWCTGQTR在计算线损时段T内电容器有功功率损耗为CA（28）CKAQTG式中为第I组并联电容器投入容量KAVRTG为第I组并列电容器介质损失角正切值。五、电缆线路损耗等值数学模型CI292310DIIIAUWCTGLTKWH式中UI为第I条电缆平均运行线电压KV为电网电压角频率RAD/S为每相的工IC作电容F/KMTG为介质损失角正切值LI为第I条电缆长度KM。六、配电网线损计算的基本假设前述给出了元件损耗的计算模型,可在此基础上进行整个配电网线损的线损计算不过由于配电网中元件数很多,每个元件上的运行数据又具有随机特性,所以收集这些运行数据相当困难因此,配电网线损计算方法是在尽量减少原始资料收集范围的前提下,进行足够准确的元件电能损耗计算。变电站10K母线馈线线馈线11段12段13段15段14段T7T1T5T416段T3T6T217段图24配电网示意图如图4所示的配电网,变电站L0KV侧有两条馈线,馈线首端经过高压降压变压器与供电网相连,末端经低压降压变压器与用户相连每条馈线如同树状,一般以辐射型网络连接若干台配电变压器,馈线与馈线之间除在树根处馈线首端通过高压母线相连外,没有其它电气联系一条馈线内的负荷波动相对于一个大供电网来说可以忽略不计,故可以认为馈线根节点的电压是恒定的。因此,给定馈线根节点的电压及沿线各负荷节点的负荷,此馈线的潮流分布就可完全确定。基于上述特点,配电网的线损计算不再以全网为单位,而是以馈线作为基本单位根据给定某馈线的根节点电压及沿线各负荷点的负荷,求出各段的功率损耗和电压降落,得到各段在一定时间区域内的电量损耗,从而确定整条馈线的线损分布,进而通过对馈线逐条计算以得到全网的线损那么,在进行配电网线损计算时,需收集沿线各节点的负荷,但由于配电网节点数多,负荷在不同时段的变化又比较大,运行数据根本无法全面收集。为尽量减少运行数据的收集量,同时又不影响线损计算精度,一般作如下假设1各负荷节点负荷曲线的形状与首端相同。2各负荷节点功率因数与首端相等。3忽略沿线的电压损失对能耗的影响。4负荷的分配与负荷节点装设的变压器额定容量成正比,即各变压器的负荷系数相同。一般把通过变压器的视在功率与其额定容量的比值称为负荷系数第四节配电网理论线损计算的含义方法分心配电网理论线损计算是在已知配电网结构和负荷功率性质等数据条件下，研究或选择一种计算方法来进行数据处理，在满足一定精度要求的条件下，计算一段时间内如一个月配电网的理论线损值。目前，传统和现代的配电网理论线损计算方法是基于两种配电网参数、运行数据资料获取情况和三种配电网结构的开展理论线损计算方法理论研究和实际应用的。在两种配电网参数和运行数据资料获取情况中，一种是以配电网结构参数和历史运行数据资料为基础；另一种是以供电企业综合管理系统MIS提取配电网结构参数和以调度自动化系统SCADA、配电网自动化系统DMS实时采集、存储的数据为基础。在三种配电网结构中，第一种是辐射状配电网，如农村配电线路；第二种是环状配电网，如部分城市配电网，第三中是辐射状与环状相结合，属于混合结构，如部分城市配电网。由于黑龙江省县市供电企业的配电网结构参数、运行数据资料获取方式的实际情况各不相同，普遍没有实现配网自动化，所以在配电网理论线损计算过程中，应结合配电网的实际情况进行选择负荷实际的计算方法。一、均方根电流法均方根电流法是配电网理论线损计算的基本计算方法，也是最常用的方法。均方根电流法的基本思想是，线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。其计算公式如下21023AI10JFRT式中为损耗电量（KWH）；R为元件电阻（）；T为运行时间（H）；为均方根电流（A）。JFI均方根电流计算公式如下JFI211241IJFI式中为代表日整点负荷电流（A）；为均方根电流（A）。IJFI若实测为、，均方根电流可以使用以下公式计算IPIQIUJF2132417IJFPI式中为代表日整点时通过元件电阻的有功功率（KW）；为代表日整点时通IPIQ过件电阻的无功功率（KVAR）；为与、同一时刻的线电压（KV）；为均方根电IUIPIQJFI流（A）。电能损耗计算公式如下214241310IIPQURT式中为代表日整点时通过元件电阻的有功功率（KW）；为代表日整点时通过元件IPIQ电阻的无功功率（KVAR）；为与、同一时刻的线电压（KV）；R为元件电阻（）；IIPIQT为运行时间（H）。若实测为有功电量、无功电量和电压，均方根电流可以使用下式计算2152413107AIRIIEFAUIRT式中为代表日整点有功电量（KWH）；为代表日整点无功电量（KVARH）；为AIRIAIU与、同一时刻的线电压（KV）。IARI电能损耗计算公式如下216241310AIRIIAURT式中为代表日整点时通过元件电阻的有功电量（KWH）；为代表日整点时通过元AIRIA件电阻的无功电量（KVARH）；为与、同一时刻的线电压（KV）；R为元件电阻IUIPIQ（）；T为运行时间（H）。由于有功电量和无功电量是由电度表计量的，精度比较高，一般使用216式计算电能损耗。均方根电流法的优点是方法简单，按照代表日24小时整点负荷电流或有功功率、无功功率或有功电量、无功电量、电压参数等数据计算出均方根电流就可以进行电能损耗计算，计算精度较高。缺点是在对10KV配电网线路计算理论线损时，对没有实测负荷记录的配电变压器，其均方根电流按与配电变压器额定容量成正比的关系来分配计算，这种计算不完全符合实际负荷情况；各分支线和各线段的均方根电流由各负荷的均方根电流代数相加减而得，但一般情况下，实际系统各个负荷点的负荷曲线形状和功率因数都不相同，因此用负荷的均方根电流直接代数相加减来得到各分支线和各线段的均方根电流不尽合理；均方根电流法计算的理论线损是代表日的线损值，利用代表日线损值、代表日电量、月平均日电量和月总电量归算出的月理论线损值在客观上必然有一定差距。二、平均电流法平均电流法也称形状系数法，是利用均方根电流法与平均电流的等效关系进行电能损耗计算的，由均方根电流法派生而来。平均电流法的基本思想是，线路中流过的平均电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。其计算公式如下21723310ARAIKRT式中为损耗电量（KWH）；R为元件电阻（）；T为运行时间（H）；为平均电ARI流（A），K为形状系数。形状系数K的计算公式如下218JFARIK式中为代表日均方根电流（A），为代表日负荷平均电流（A）。JFIARI若实测为有功电量、无功电量和电压，平均电流也可以使用以下公式计算21923ARRIU式中为代表日的有功电量（KWH）；为代表日的无功电量KVARH；为代表日AARAARU的电压平均值。电能损耗计算公式如下22022310ARAKRTU式中为代表日通过元件电阻的总有功电量KWH；为代表日通过元件电阻的总ARA无功电量KVARH；为平均线电压KV；R为元件电阻；T为运行时间H。AR形状系数K根据负荷曲线的负荷率F及最小负荷率确定较为复杂。平均电流法的优点是用实际中较容易得到并且较为精确的电量作为计算参数，计算结果较为准确，计算出的电能损耗结果精度较高；按照代表日平均电流和计算出形状系数等数据计算就可以进行电能损耗计算。缺点是形状系数K不易计算，在实际使用中其值存在计算简化，与直线变化的持续负荷曲线有关，对没有实测负荷记录的配电变压器，不能记录实际负荷曲线；需改进负荷分配因子；配电网电压假设为平均低压后，计算精度受到了一定影响。三、最大电流法最大电流法也称损耗因数法，是利用均方根电流法与最大电流的等效关系进行电能损耗计算的，由均方根电流法派生而来。最大电流法的基本思想是，线路中流过的最大电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。其计算公式如下22123MAX310AIFRT式中为损耗电量KWH；R为元件电阻；T为运行时间H；为最大电流A，MAXIF为损耗因数。损耗因数F的计算公式如下2222MAXJFI式中为代表日均方根电流（A），为代表日负荷平均电流（A）。JFIARI损耗因数F值的大小随电力系统的结构、损失种类、负荷分布及负荷曲线形状不同而异，特别是与负荷率F密切相关，分析表明损耗因数F与负荷率F的关系，应介于直线和抛物线之间，即22321FF式中是与电力网负荷曲线形状、网络结构及负荷特性有关的常数，通常介于0104之间，在不同网络结构下，值不同,F负荷率。对于损耗因数F有三种计算方法，第一种是利用理想化得负荷曲线推求FF关系，第二种是采用统计数学方法来求取FF得近似公式，第三中是数学积分方法求取FF得近似公式。对于损耗因数F第一种计算方法，我国有人采用以两级梯形和梯形两种理想化的负荷曲线作为极限状态，分析得到如下损耗因数F计算公式224221123FFF式中F是损耗因数；F是负荷率；是常数。对于损耗因数F第二种计算方法，采用二项式公式和三项式公式近似求取。1926年法国人杨森利用二项式公式求取得2252F式中F是损耗因数；F是负荷率。1928年美国人布勒尔利用二项式公式求取得2262037F式中F是损耗因数；F是负荷率。在二十世纪七十年代，我国沈阳地区采用227208F式中F是损耗因数；F是负荷率。在二十世纪七十年代上海地区采用228201758FF式中F是损耗因数；F是负荷率。使用三项式求取损耗因数F的典型代表有1948年前苏联凯捷维茨，求取的计算公式如下2292014876F式中F是损耗因数；F是负荷率。对于损耗因数F第三种计算方法，典型代表有1980年美国雷蒙特RAYMONDA对持续负荷曲线采用直接积分的方法得到如下计算公式23022073FFF式中F是损耗因数；F是负荷率，是常数。当F08时适用，当F08时，使用。2FF1982年我国西宁电力局刘应宪采用双动点形成的四折线代表持续负荷曲线族，利用分段积分方法求取如下计算公式231206391FFF式中F是损耗因数；F是负荷率，是常数。上式有较大实用价值。最大电流法的优点是计算需要的资料少，只需测量出代表日最大电流和计算出损耗因数等数据就可以进行电能损耗计算。缺点是损耗因数不易计算，不同的负荷曲线、网络结构和负荷特性，计算出的F不同，不能通用，使用此方法时必须根据负荷曲线实际情况计算F值；计算精度低，常用于计算精度要求不高的情况。四、最大负荷损耗小时法最大负荷损耗小时法的意义是，在一段时间内，若用户始终保持最大负荷不变，此时在线路中产生的损耗相当于一年中实际负荷产生的电能损耗。计算公式如下2322MAXSARU式中为损耗电量KWH；为最大视在功率KVA；为最大负荷损耗小时数H；MAXR为元件电阻，U为额定电压KV。令T8760，U为常数，则计算公式如下23387602MAXSDT式中为最大负荷损耗小时数（H）；S为实际负荷视在功率（KVA）；为最MAXS大视在功率KVA。最大负荷损耗小时法的优点是通过计算出最大负荷损耗小时数，能够计算出电能损耗，计算需要资料少，计算简单。缺点是最大负荷损耗小时法计算精度较低，一般用来估算年度配电网理论线损，不宜进行精确计算。五、等值电阻法等值电阻法的理论基础是均方根电流法。等值电阻法的基本思想是，在配电线路首端，假想一个等值的线路电阻，在通过线路首端的总电流产生的损耗，与线ELRI路各段不同的分段电流通过分段电阻产生的损耗的总和相等。III线路等值电阻法具体介绍详见311。等值电阻法的优点是在理论上比较完善，在方法上克服了均方根电流法的诸多方面的缺点；不用收集运行数据，仅与结构参数配电变压器额定容量、分段线路电阻有关，计算出等值电阻数据就可以进行电能损耗计算，适合于10KV及以下配电网理论线损计算。缺点是需要假设计算条件，影响计算结果精度；对没有实测负荷记录的配电变压器，假设负荷分布按与配电变压器额定容量成比例，各节点负荷率相同，这种计算不完全符合实际负荷情况；假设各负荷点功率因数、负荷系数和电压相同，但一般情况下，实际系统各个负荷点的功率因数、负荷系数和电压都不相同，计算出的电能损耗值偏小。六、潮流法潮流法是配电网理论线损计算方法中计算精度较高的计算方法。配电网潮流计算以馈线作为基本单元，基本任务是求解出系统的状态变量，即馈线上的各母线的电压或功率。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、前推法、迭代法等。随着配电网网络结构复杂化，负荷节点数量多，运行数据无法全部收集等因素，传统的计算方法已经不再实用，必须进行改进和创新，研究出新的潮流算法。新的潮流算法主要有改进迭代法、匹配潮流法、前推回推区间迭代法、基于区间算法的配电网三相潮流计算方法等，新的计算方法需要进一步深入研究，逐步实用化。潮流法的优点是计算精度高，缺点是由于配电网需要收集的数据资料多，若表计不全或运行参数收集不全，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困难，则无法采用潮流方法。七、电压损失法对于低压配电网理论线损计算，电力网电能损耗计算导则推荐使用电压损失法。电压损失法主要是利用功率损耗与电压损耗百分数之间的关系来粗略计算低电压配电网理论线损。计算方法如下假设负荷集中在低压配电网线路末端，按照电压向量图可以得到电压损失率近似计算公式2343COS10IRU式中I为线路首端电流A；R为线路电阻；为功率因数角。功率损耗率计算公式如下2352310COSIPU式中I为线路首端电流A；R为线路电阻；为功率因数角；U为线路首端电压V。功率损耗率与电压损耗率之比23621COSPUK式中为功率因数角。假设，则一般的可以写作如下计算公式（237）21NJPUJIRK式中从配电网变压器出口出到电压最低点间各段的电流A；从配电网变压器JIJR出口出到电压最低点间各段的电阻；I为线路首端电流A；N为从配电变压器出口到电压最低点间的各线段数。电压损失法的优点是需要的计算数据少，简单易算；缺点是需要假设条件，计算精度低，适用于粗略计算。八、竹节法竹节法是一种新的低压配电网理论线损计算方法，计算采用平均电流法，主干线及支线电流采用竹节式递减，下户线电流采用平均功率计算。竹节法计算有几个假设条件，一是每个电气节点的电压相等；二是支线在主干线上均匀分布；三是每种型号的支线长度相等，负荷相同，下户线个数相同，下户线在支线上均匀分布着；四是每种下户线的长度相同，每个下户线的负荷相同。低压线损理论计算公式如下主线单相线损功率（238）式212312361KNIRA中为负荷形状系数；为损耗因数与线路老化程度等因素有关；为三相负荷12K3K平衡系数；N为支路个数；I为线路首端相电流A；为主线电阻。1R支线单相线损功率每个支线的每相线损功率与主线的计算方法相同，所有支线的单相线损功率（239）2123216KMNIA式中为负荷形状系数；为损耗因数与线路老化程度等因素有关；为三相负12K3K荷平衡系数；N为支路个数；I为线路首端相电流A；为主线电阻；M为下户2R线个数。下户线损失功率（240）2123KIRAM式中为负荷形状系数；为损耗因数与线路老化程度等因素有关；为三相负12K3K荷平衡系数；N为支路个数；I为线路首端相电流A；为主线电阻；M为下户R线个数。竹节法的优点是计算方法简单容易，需要参数少，容易收集，计算结构满足工程计算的精度要求；缺点是假设条件较多，有的假设条件不符合实际情况，计算精度低。九、遗传算法与人工神经网络算法随着人工神经网络ANN在各个领域大量的开创性应用，从二十世纪九十年代开始有国内外学者将人工神经网络ANN引入配电网理论线损计算研究之中。这些用人工神经网络ANN模型计算理论线损的方法，是配电网理论线损计算方法在理论上的新探索，提供了新的思路，拓宽了新视野，对于配电网理论线损计算方法研究开辟了新方向。但所有这些模型在确定ANN的结构隐含层神经元数、神经元间的互连方式以及传递函数等和学习参数学习速率、动量因子等时，都是靠反复试验确定的，没有系统的规则可循；试验方法带有很大的盲目性和随机性，需要大量的时间和资源，而且很难保证一定能找到一个合适的、满足实际需要的人工神经网络ANN计算模型，更不能保证设计出的人工神经网络ANN计算模型一定是最佳的。基于以上人工神经网络ANN模型存在的缺点和不足，国内外学者开始研究遗传算法GA的改进，并引入到人工神经网络ANN计算模型设计方法之中，用改进的GA来辅助设计ANN，优化ANN模型，获得具有自进化、自适应能力的适合配电网的高精度、高速度的线损计算模型。以上这些计算方法虽然在配电网理论计算方法研究方面有了一定程度上的进步，但效果并不十分明显，且在机理上无法让人信服，在实际应用中还不