（电气工程专业论文）开封县电网线损理论计算与分析.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 降低线损是电力部门在节约能源方面的重要任务，准确简便的电网线损计算和 分析有助于电力部门拟定出合理的降低线损措施并考察措施的实际效果。本文论述 了理论线损的计算方法，并对计算方法进行比较。依据2 0 0 7 年4 月1 4 日、5 月9 日、8 月1 日三天的电网负荷实测记录，分别采取潮流法、等值电阻法以及近似算 法进行了网损计算，最后得出各种损耗所占的比列，对计算结果进行比较分析，找 出了降损的主要矛盾，提出了降损建议及相应的措施。 关键词：电网，理论线损计算，降损措施 a b s t r a c t i t i si m p o r t a n tw o r ka b o u tr e d u c i n ge n e r g yl o s sf o rs a v i n gr e s o u r c ei ne l e c t r i c i t y d e p a r t m e n t c o r r e c ta n de a s ye n e r g yl o s sc a l c u l a t i o n sa n da n a l y s e sc a nh e l pm a k ep r o p e r m e t h o do fr e d u c eo fe n e r g yl o s sa n do b s e r v ei t sr e a le f f e c t s t h ea r t i c l ea r g u e st h e m e t h o d st h e o r e t i c a le n e r g yl o s sc a l c u l a t i o na n dc o m p a r e st h e m a c c o r d i n gt oa c t u a l r e c o r do ft h el o a do fp o w e rn e t w o r ka b o u tt h e 。t h r e ed a y s ( 2 0 0 7 4 1 4a n d2 0 0 7 5 9a n d 2 0 0 7 8 1 ) t h ee n e r g yl o s sc a l c u l a t i o na d o p t s t h em e t h o d so fl o a d - f l o wa n de q u a l e l e c t r i cr e s i s t a n c ea n da p p r o x i m a t i o n f i n a l l yi to b t a i n sp e r c e n to fe v e r ye n e r g yl o s sa n d a n a l y s e st h e c o n c l u s i o n s i tf i n d st h em a i nq u e s t i o n sa b o u tr e d u c i n go fe n e r g yl o s sa n d p o i i i t st h eo p i n i o n sa n dm e t h o d sa b o u tr e d u c i n go f e u e r g yl o s s c u iy o n g ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i c ) d i r e c t e db yp r o f c h a n gx i a n r o n g k e yw o r d s ：p o w e rn e t w o r k ，t h e o r e t i c a le n e r g yl os sc a l c u l a t i o n ，m e t h o d so f r e d u c i n g o fe n e r g yl o s s 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 降低线损是电力部门在节约能源方面的重要任务，准确简便的电网线损计算和 分析有助于电力部门拟定出合理的降低线损措施并考察措施的实际效果。本文论述 了理论线损的计算方法，并对计算方法进行比较。依据2 0 0 7 年4 月1 4 日、5 月9 日、8 月1 日三天的电网负荷实测记录，分别采取潮流法、等值电阻法以及近似算 法进行了网损计算，最后得出各种损耗所占的比列，对计算结果进行比较分析，找 出了降损的主要矛盾，提出了降损建议及相应的措施。 关键词：电网，理论线损计算，降损措施 a b s t r a c t i t i si m p o r t a n tw o r ka b o u tr e d u c i n ge n e r g yl o s sf o rs a v i n gr e s o u r c ei ne l e c t r i c i t y d e p a r t m e n t c o r r e c ta n de a s ye n e r g yl o s sc a l c u l a t i o n sa n da n a l y s e sc a nh e l pm a k ep r o p e r m e t h o do fr e d u c eo fe n e r g yl o s sa n do b s e r v ei t sr e a le f f e c t s t h ea r t i c l ea r g u e st h e m e t h o d st h e o r e t i c a le n e r g yl o s sc a l c u l a t i o na n dc o m p a r e st h e m a c c o r d i n gt oa c t u a l r e c o r do ft h el o a do fp o w e rn e t w o r ka b o u tt h e 。t h r e ed a y s ( 2 0 0 7 4 1 4a n d2 0 0 7 5 9a n d 2 0 0 7 8 1 ) t h ee n e r g yl o s sc a l c u l a t i o na d o p t s t h em e t h o d so fl o a d - f l o wa n de q u a l e l e c t r i cr e s i s t a n c ea n da p p r o x i m a t i o n f i n a l l yi to b t a i n sp e r c e n to fe v e r ye n e r g yl o s sa n d a n a l y s e st h e c o n c l u s i o n s i tf i n d st h em a i nq u e s t i o n sa b o u tr e d u c i n go fe n e r g yl o s sa n d p o i i i t st h eo p i n i o n sa n d m e t h o d sa b o u tr e d u c i n go f e u e r g yl o s s c u iy o n g ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i c ) d i r e c t e db yp r o f c h a n gx i a n r o n g k e yw o r d s ：p o w e rn e t w o r k ，t h e o r e t i c a le n e r g yl os sc a l c u l a t i o n ，m e t h o d so fr e d u c i n g o f e n e r g yl o s s 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文开封县电网线损理论计算与分析， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者 日 导师签名： 日期： 恤铲 名 明 样 期 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章绪论弟一早三；酉节匕 1 1 电网理论线损计算及分析的目的和意义 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，以确定各类损耗所占比例，了解电网线损的变化规律。多年来，随着电网理 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 实时监控发备等因素，准确计算电网理论线损比较困难。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电网理论线损计算方法，希望研究出更加适合 电网理论线损计算的新方法，更加快速、准确地计算电网理论线损以满足电力部门 电网线损分析和管理需要。 1 1 1 目的 电网理论线损计算和分析研究的主要目的是：在比较各种计算方法后，结合开 封县电网的现有历史数据情况，科学、准确、合理地计算出电网理论损耗电量，并 计算出各类损耗所占的比例，最终实现： ( 1 ) 鉴定电网结构及运行方式的经济性： ( 2 ) 查明电网中电能损失过大的冗件及电能损失原因； ( 3 ) 考核实际线损是否真实、准确、合理，通过统计线损和理论线损的差值， 来衡量经营管理的好坏； ( 4 ) 分析确定技术降损的方向； ( 5 ) 为制定年度、季度、月度线损指标和降损措施提供科学依据； ( 6 ) 优化电网规划设计方案，促进电网的建设与改造。 1 1 2 意义 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。线损率是电力企业完成生产计划的主要内容，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。近几年，国家十分重视电力建设， 我国电力事业迅速发展，相继实施了农村和城市电网的建设与改造工程，电力行业， 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保障。 长期以来，国家领导人十分重视节能工作，能源的节约和有效利用是关系到我国社 会经济可持续发展的大事。电力能源的高效利用，在节能工作中占很大的比例，在 华北电力大学工程硕士学位论文 各级电力网电能损耗所占比例来看，地方3 5 k v 和1 0 k v 及以下线损电量一般占到总 损耗电能的5 5 6 5 。国家经贸委制定很多降损节能的文件，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3 5 k v 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，3 5 k v 及电网每年一次，7 1 0 k v 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，为最终实现节能能源，提高经济效益奠定基 础。 河南省县级供电企业大都开展了电网线损计算工作，然而所开展的电网线损工 作基于抄表电量，采用简单的线损率计算公式计算，得出单个输配电线路、单个低 压配电台区综合的线损率，有的县级供电企业购置了电网线损计算软件，但因地方 电网的管理体制和基础管理工作有所差异，线损计算软件的使用不能如实的反映当 地线损情况，以致于凭借经验制定电网线损率指标，使线损考核指标制定上不够合 理。线损管理工作简单粗放，线损分析工作流于形势。供电企业开展电网理论线损 计算与分析工作，就是要结合本单位情况系统的考虑网损计算方法，提高计算精度， 为电网线损分析、考核工作提供理论依据，为全面做好线损管理工作奠定基础。 1 2 国内外研究现状 国内线损理论计算按管理分为省地级和县级两部分，按电网的不同点对3 5 k v 以上输电网和1 0 ( 6 ) k v 配电网采用不同的算法。总的来说省地级比较正规，有比 较完善的制度和软件方面的保证，县级电力部门因管理制度不健全，基础工作不到 位等原因，线损计算工作流于形式。目前，国内外发表的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。输电网理论线损计算方法是基于潮流计算的电网线损计算方法，电网潮 流计算是由功率推知电流、电压的过程，从而可得到线路、配变的损耗，再加上变压 器的空载损耗，就得到整个电网的功率损耗。潮流计算方法有牛顿法、等效节点功率 法和p q 分解法。潮流法对不同类型电网都具有良好收敛性。用牛顿一拉夫逊潮流算 法进行理论线损计算，从理论上讲，这种方法的计算精度很高。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。1 0 k v 配电网等值模型计算方法如 均方根电流法、平均电流、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的简化近似法，这些算法尽管 精度不高，但由于需要的数据资料少，计算方法简单，便于编程，计算精度能够满 华北电力大学工程硕士学位论文 足工程要求，所以在实际工程中广泛应用。 国外电网理论线损计算方法从二十世纪三十年代就有学者开始研究，研究电能 在配电网络传输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。n - - 十世纪后期，各种电网 理论线损计算方法已经成熟，开始广泛应用于各级电网理论线损计算实际工作中， 取得了很好的效果。但目前对于线损研究的侧重点多是对线损的分析和降损措旌的 方法研究，如：以线损为目标的配电网网络重构、无功优化、补偿电容投放位置的 确定等问题，专门研究传统意义上的线损计算的文章并不多。 线损计算软件开发方面，从以前的d o s 版到w i n d o w s 版，从简单的线损计算到 线损计算管理系统，从单一的线损管理系统到作为d m s 和e m s 组成部分的高级应用 软件，从单机程序到网络数据交换，从离线计算到结合s c a d a 系统的在线计算，从 交互式文本数据方式到可视化数据图形一体化管理方式，在功能上的不断改进是广 大科研工作者追究的目标之一。目前应用比较广泛的电力系统计算程序是由华中电 力集团开发的电力系统分析综合程序，该程序含有网损计算功能，但是该软件是建 立在完善的电网数据信息平台上，对于数据不完善的供电部门不适应。国外因体制、 电网结构、管理模式不同，并没有一套完全适合我们使用的软件。 近几年来，随着电网系统的迅速发展，电网络结构更加趋于复杂化，电网理论 线损计算增加了难度；但电网自动化系统逐步应用，加强了电网的监控，各种数据 采集变得容易，为电网理论线损计算提供丰富的运行数据资料。电网理论线损计算 方法研究也取得很大的进展，新的计算方法不断出现，这些方法为电网理论线损计 算方法的研究提供了有力的工具，拓宽了新思路。输电网由于表计安装充足，各种 测量设备也十分多，因此各种数据丰富，采集方便，基于潮流计算的电网线损计算 方法可以实现输电网损的精确计算；但在配电网中负荷节点数量很多，一般无表计 实时记录其运行参数，配电线路刚x 比较大，配电网运行一般为放射结构传统的线 损计算方法虽然有他们的实用性，但也存在这样或那样的缺点。科研工作者作了大 量的研究，近年来新发展起来的配电网理论线损计算方法主要有：1 潮流改进算 法。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。2 遗传算法( g a ) 与人工神经 网络( a n n ) 结合算法。3 模糊识别算法。 华北电力大学工程硕士学位论文 1 3 开封县电网现状及存在问题 1 3 1 开封县电网现状 开封县供电区担负着全县2 0 个乡镇的供电任务，供电区内的电压等级由 1 1 0 3 5 1 0 0 4 k v 组成。开封县供电区内无地方电厂，所需电力、电量全靠省网供 电。截止到2 0 0 7 年1 2 月，开封县供电区共有l l o k v 变电站l 座、3 5 k v 变电站1l 座，主变1 7 台，总容量9 1 0 5 m v a ；3 5 k v 输电线路1 4 条，总长1 2 5 7 9 k m ；有i o k v 配电线路5 6 条，总长1 2 4 6 k m 。3 5 k v 杜良变电站、3 5 k v 曲兴变电站、3 5 k v 袁坊变 电站、3 5 k v 仇楼变电站和3 5 k v 城南变电站为新建变电站，3 5 k v 万隆变电站、3 5 k v 八里湾变电站已经改造。共有3 5 k v 输电线路1 4 条，其中，陈万3 5 k v 线、陈仇3 5 k v 线、陈八3 5 k v 线、独杜袁支3 5 k v 线、杜曲3 5 k v 线、八杜3 5 k v 线为新建线路，导 线型号为l g j - 1 2 0 ；其它3 5 k v 输电线路导线型号均为l g j - 7 0 。新建和改造过的3 5 k v 变电站3 5 k v 断路器均为l w 8 型、z w 7 型六氟化硫或真空断路器；l o k v 断路器均为 z w 型、z n 2 8 型、s n i o 型六氟化硫或真空断路器，其它3 5 k v 变电站的3 5 k v 断路器 均为d w 2 型多油断路器，l o k v 断路器均为s n i o 少油断路器。开封县供电区所属的 3 5 k v 主变运行年限均在2 5 年以内。 1 3 2 开封县电网存在的问题 经过“十五”的发展，开封县电网供电能力大大提高，但由于投入不足及其 它原因，电网存在的问题仍较多。主要表现在以下几个方面： 1 、现有的l l 座3 5 k v 变电站，大部分变电站已实现双电源供电，但曲兴变电 站、仇楼变电站、袁坊变电站、杏花营变电站仍是单回路、单电源点供电，电网比 较薄弱，供电可靠性低，无法满n l 供电原则，且曲兴变电站存在有过负荷情况。 2 、供电电压等级低，全县只有一座l l o k v 变电站，不能满足负荷增长的需求， 线路损失电量大，供电质量没有保证。 3 、曲兴3 5 k v 变电站和仇楼3 5 k v 变电站存在过负荷现象，现在两个变电站各 有一台主变，不能满足地方目益增长的供电需求。 4 、目前，对于农村l o k v 配电网络来说，有8 4 6 7 k m 左右的零星l o k v 线路未 能改造，这部分l o k v 线路运行时问较长，线号细，线路老化，己不能满足日益增 长的用电负荷的需要，且遇有大风大雨等恶劣天气，这部分线路往往会出现断线、 跳闸等问题，直接影响着农村l o k v 配电网络的供电安全和供电可靠性，且线损率 居高不下。 5 、电网负荷率低，主变存在“大马拉小车 情况，农村高能耗配变依然存在， 华北电力大学工程硕士学位论文 直接影响经济效益 1 4 本文的主要工作 、 目前，对于电网理论线损计算方法，国内外进行了大量的理论研究，达到了较 高的水平，部分计算方法己投入实际应用，取得了较好的计算结果。针对开封县电 网理论线损计算问题，结合该电网的实际情况，采用需要数据资料少、计算速度快、 计算结果精度高的计算方法进行电网理论线损计算以研究开封县电网的网损情况， 为一步降损节能提供重要依据。本论文的主要工作内容如下： ( 1 ) 查阅相关资料，分析电网理论线损计算步骤和过程； ( 2 ) 对电网理论线损计算方法进行研究，并分析其特点；结合开封县电网的实 际采取适合本电网的线损计算方法； ( 3 ) 收集开封电网资料数据，对资料整理归类，选择开封县电网三个代表日进 行网损计算，分析计算结果； ( 4 ) 针对开封县电网的实际和线损计算结果提出降损的建议和措施。 华北电力大学工程硕士学位论文 第二章开封县电网理论线损计算研究 2 1 电网理论线损计算方法分析 2 1 1 均方根电流法 均方根电流法是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。均方根电流法的优点是：方法简单，按照代表 日2 4 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 l o k v 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。 2 1 2 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。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t ，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。 2 1 3 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，通过线路首端的总电流产生的损耗，与线路各 段不同的分段电流通过分段电阻产生的损耗的总和相等。等值电阻法的优点是：理 论上比较完善，方法上克服了均方根电流法诸多方面的缺点；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l o k v 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 华北电力大学工程硕士学位论文 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。 2 1 4 潮流法 潮流法是电网理论线损计算方法中计算精度较高的计算方法。输电网潮流法计 算网损依靠完善的调度自动化系统逐步实现了网损的实时计算，实现了网损计算的 高速度和高精度。对于输电网结构明了，运行数据齐备，适合采用潮流法计算。配 电网潮流计算以馈线作为基本单元，基本任务是求解系统的状态变量，即馈线功率 和母线电压。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，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，在配电网网损计算中则不便采用潮流方法。 2 1 5 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。电压损失法的优点是需要的计算数 据少，简单易算；缺点是需要假发条件，计算精度低，适用于粗略计算。 2 2 开封电网理论线损计算方法 2 2 1 开封县电网理论线损计算范围和特点 2 2 1 1 理论线损计算范围 开封电网线损计算的范围是：l i o k v 变电站出口装设的电度表处开始到各用户 电度表处为止( 包括用户电度表本身损耗) 。在这个范围内，一切输电、变电、配 电元件中各种形式的电能损耗均应计入电力网线损中。在给定时段( 日、月、季、 年) 内，电力网的所有元件产生的电能损耗称为电力网的线损电量，线损电量占供 电量的百分数称为线损率。在电力网的实际运行中，用电度表计量统计出的供电量 和售电量之差得到的线损电量称为统计线损电量( 相应的线损率称为统计线损率) 。 在统计线损电量中，有一部分是电能在输、变、配过程中不可避免的，其数值由相 应时段内运行参数和设备参数所决定。其中主要包括：与电流平方成正比的变压器 绕组和输电线路导线中的电能损耗( 1 2 r 损耗或负载损耗) ；与运行电压有关的变压 华北电力大学工程硕士学位论文 器铁芯、电容器和电缆的绝缘介质损耗以及电晕损耗( 空载损耗) 等。这部份损耗 电量习惯称为“技术线损电量”，它可以通过理论计算得出，所以又称为理论线损 电量( 相应的线损率为理论线损率) 。这部份损耗电量可以通过技术措施予以降低。 统计线损的另一部份是由于管理工作上的原因造成的，它包括：各处各样的电度表 综合误差、抄表不同时、漏抄及错抄、错算所造成的统计数值不准确；带电设备绝 缘不良引起的漏电、无表用电和窃电等造成的损失电量。这部份电量习惯称为“管 理线损电量。这部份电量可以采取必要的组织措施和管理措施予以避免或减少。 在线损管理工作中，即要重视降低“技术线损电量”，也要重视避免和减少“管理 线损电量 。由于统计线损电量包括了“管理线损电量 部份，因此统计线损不一 定能反映电力网的真实损耗情况；并且由于电力网的结构、电源类型和布局、负荷 性质及负荷曲线等均有很大的不同，所以各地区不同的电力网的线损率也是不同 的，有时差别还较大。因此一般不能象同类型发电设备有相同的考核指标那样，用 统一规定的某个标准值作为衡量和考核各个电力网线损的指标。这就给各电力网线 损的“可比性”带来困难。除加强线损的小指标考核外，一般只好通过理论计算求 出电力网的理论线损率，再与统计线损率进行比较，两者应是相符合或接近的。如 果计算准确而两者相差又太大，则说明“管理线损”部份过大，即线损管理工作中 存在需要改进的地方。 2 2 1 2 理论线损计算特点 开封县电网供电电压为1 1 0 k v 、3 5 k v 、1 0 k v 、0 4 k v 共四个电压等级。1 1 0 k v 和3 5 k v 电网结构固定，对于各个3 5 k v 变电站实现了调度自动化；1 0 k v 和o 4 k v 配电网结构基本固定，对配电网各节点没有监控没备，负荷特点为功率性质的多样 化和负荷功率实时变化。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。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。 2 2 2 开封县电网理论线损计算方法 2 2 2 1 输电网理论线损计算方法 输电网的主要元件包括3 5 k v 输电线路和3 5 k v 主变，线路结构稳定，数据丰 8 华北电力大学工程硕士学位论文 富，理论线损计算方法主要采用潮流法计算。 电力线路和变压器上的功率损耗计算公式： ，线路和变压器阻抗支路：s z = a p z + 壹z = 丁p 2 + q 2 州等x 线路的对地支路：西= a t + 邑。= 芝1g , u 2 一 u 2 变压器的励磁支路：专盯= 多打+ 西= q 2 + 埠u z 则有：电力线路的电能损耗为l = ，c 州州r = 萎，( 毛等胁r 。 式中：a w 一总的电能损耗。 丘、g 、巩一每个时间段内线路某一端有功、无功功率和电压。 最大功率损耗时间法a w = 吨；k ( 根据负荷性质c o s 够查出乙，由c o s 、k 查乙一曲线得) 经验法w = f 8 7 6 0 只。；( f 为年负荷损耗率，f = k + ( 卜k ) 2 ， 为年负荷率，= k 8 7 6 0 ，k = o 1 o 4 经验数据) 变压器电能损耗为：晖= + 2 1 0 0 10 0 8 7 6 0 1 0 g o o 、s o ) 2 nnn 输电网日电能损耗的计算方法主要有两种：1 ) 功率法，根据每小时的发电机有功、 无功( 电压) 数据、负荷有功、无功( 电压) 数据、网络拓扑结构及元件阻抗参数进行潮 流计算，得出各节点电压，然后计算出各支路的损耗。将所有支路损耗相加，即是全网 一小时的损耗。将2 4 小时的损耗相加，即得出一天的线损。2 ) 电量法，由于电能表的 精度比功率表的高，其基本思路是首先将电网各节点一天2 4 小时的负荷折算成以相 应2 4 小时的总功率为基准的负荷或出力分配系数，再将代表日电量( 有功电量和无功 电量) 乘以相应负荷或出力分配系数，形成2 4 小时各个节点负荷的有功功率和无功功 j 率，进行潮流计算。其余计算与功率法的相同。在实际应用过程中，如果能够完整获 得一个月的详细数据，那么就将其分解为3 1 2 4 = 7 4 4 个时间段，并对每个时间段分别 华北电力大学工程硕士学位论文 进行潮流计算( 选定的代表日数为3 l 天) ，这种做法称为完整潮流算法。 对开封县输电网采用代表日潮流算法，计算过程为：将该月( 或某个时间段) 分 解为m 个代表日，第i 个代表日在一个月( 或某个时问段) 出现的天数为t i ；用牛顿 拉夫逊潮流计算方法计算，分别计算每个代表日的电能损耗a p i 。 2 2 2 2 配电网理论线损计算方法 等值电阻法的理论基础是均方根电流法，它适用于计算1 0 ( 6 ) k v 配电网的电能 损耗。因为1 0 ( 6 ) k v 配电网络结点多，分支线多，元件也多，各支线的导线型号不 同，配电变压器的容量、负荷率、功率因数等参数和运行数据也不相同，资料收集 比较困难。因此，在满足实际工程计算精度的前提下，使用等值电阻法计算配电网 络的电能损耗具有可行性和实用性。 1 配电线路电能损耗计算 由于各段配电线路上的运行数据不容易采集到，因此，可以假想一个等值的线 路电阻磁在通过线路出口的总电流，罗上产生的损耗，与各段不同的分段电流t 通过 分段电阻r 产生损耗的总和相等值。 要计算线路的等值电阻，必须掌握各段的运行资料，并作出如下假设： ( 1 ) 、负荷的分布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。 ( 2 ) 、各负荷点的功率因数相同。 ( 3 ) 、各结点电压配相同，不考虑电压降。 ( 只2 + 研) 气砰r ) 2 足 于是有： 心2 诵 = j 三!= 堡! 踺魄) 2 j 跷r = ! 兰 晶 式中：墨为i 段线路上通过的视在功率，k v a ； & 为第i 段线路的配变额定容量，k v a ； & 为该条配电线路总的视在功率，k v a ； y 为该条配电线路总配交额定容量，k v a ； 后；为各配变的负荷系数； k 为该条配电线路总配电变压器的负荷系数。 由上可见，求心不必收集大量的运行资料，局只与、r 和线路出口的运行 资料有关，丽& 、r 在技术资料档案中可查得，线路出i ：1 的运行资料可取代表日的 华北电力大学工程硕士学位论文 均方根电流、平均电流或最大电流，则配电线路的电能损耗可由下式计算： a a = 3 k 2 名兄z = 警矾f 1 。3 ( k w h ) 口+ 三( 1 - a 、) ：口+ = ( 1 k 为形状系数 可作如下计算：露= 芎口为最小负荷率，它等于最小电 流( 乙) 与最大电流( 乙) 的比值。 2 配电变压器电能损耗计算 配电变压器等值电阻如的求解： 老踞n 踞警2 等x 1 0 3 pi = 1 一扛l “i 一 。切一广一i 广一 o n e a n y 假设各配电变压器结点电压q 相同，不考虑电压降，即u = ，则 u 2 蛾x 1 0 3 如= 矿 式中：如为公用配电变压器的等值电阻，q ； 哦为第i 台公用配电变压器的额定短路损耗，k w ； 为第i 台公用配电变压器的绕组电阻，q ； n 为该条配电线路上的配电变压器总台数。 于是配电变压器的总损耗为： a a = 3 k 2 1 2 r 。r t x l 0 。+ 蛾o t ( j | 扬) 式中：叱o 为该条线路公用配电变压器的铁损总和，k w 。 2 2 2 3 电缆、并联、串联电容器理论损耗计算方法 电缆线路电能损耗计算，应考虑它的介质损失，计算公式为： 鲋= u 2 彩岛三秘宛1 0 3 华北电力大学工程硬士学位论文 式中：u 为电缆的工作线电压，k v ； t o 为角速度，国7 - 2 a f ，厂为频率，h z ； 为电缆每相的工作电容，l a f l a n ，可从产品目录或手册中查得； l 为电缆线路的长度，k m ； 留万为电缆绝缘介质损失角的正切值，它的大小与电缆的额定电压和结构有关， 可从产品目录或手册中查得，也可按实测值或下表进行估算。 表一电力电缆t 9 6 值 电缆额定电压( k 1 0 及以下 3 5 i1 02 2 0 t 9 6 o 0 1 50 0 l 0 0 0 70 0 0 5 2 、并联电容器电能损耗计算 并联电容器的日损失电量按下式确定： a a = q 乒9 6 t0 k w h 、 式中：q 一代表日电力网中投入运行的并联电容器的总容量( k v a r ) ； 留万一电容器绝缘介质损失角的正切值，可取厂家实测值或按部颁电力电容器 技术标准规定( s d 8 6 - - 2 0 5 ) ，如下表； 丁一电容器运行小时数，h 。 表二 电力电容器t 9 8 值 介质二膜一纸全膜三纸二膜 t 9 6 o 0 0 0 80 0 0 0 50 0 0 1 2 3 、串联电容器电能损耗计算 串联电容器所消耗的电量也是由介质损失引起的，电容器的介质损失与两端的 电压有关，而两端的电压又与通过它的电流有关。如已知通过串联电容器的均方根 电流，则串联电容器的损失电量为： a a = 3 ，；去t g , 罗t x l 0 七 c p l 式中：c 为每相串联电容器组的电容值，“f 。 若每榴的电容器组由n 组并联，每组由m 个单台电容器串联组成，则 华北电力大学工程硕士学位论文 。厂1 c = 竺竺，其中，c 为单台电容器的电容值，f 。 所 2 2 2 4 低压电网台变( 区) 理论损耗计算方法 1 、低压配电线路损失电量的计算 对于公用变压器，其低压线路产权属于电力局，低压线路的范围是从公用变压 器的o 4 k v 出线首端至电表箱处，包括0 4 k v 和0 2 2 k v 线路。 低压配电线路错综复杂，分布面广，又往往缺乏完整、准确的线路参数和负荷 资料，所以要详细精确地计算其损失电量很困难，一般采用简化方法。 以下这种方法和计算配电变压器的可变损失电量相对应。配电变压器的计算用 最大电流是根据高压配电线路始端实测的最大电流、并按照各台配电变压器的容量 成正比分配确定的。所以低压配电线路的损失电量，也是按照各条高压配电线路上 每台配电变压器的低压配电线路逐台进行计算的，而且每台配电变压器低压侧出口 的最大电流j 一埘j 就是由配电变压器的计算用最大电流乘上变压器的变比得到的。 显然，对相同容量的配电变压器，它们的计算用最大电流是相等的，它们所属的低 压线路始端的总电流也是相等的。 对于一台配电变压器的低压配电线路来说，影响它损失电量的因素很多，例如： ( 1 ) 低压配电线路可能不止向一个方向供电。一般配电变压器的容量越大，低压 配电线路的供电方向数也就越多。如果低压配电线路的供电方向数为n ，则低压线 路每一方向始端的电流平均值将为k j d 。各种不同容量配电变压器低压线路的 供电方向数，可以根据配电变压器低压线路图资料进行统计分析，取其平均值得出。 ( 2 ) 实际上低压线路每一方向始端的电流并不相等，因此在计算低压配电线路的 损失电量时，需要乘上一个修正系数墨。 ( 3 ) 低压线路的结构对它的损失也有影响。例如对单相两线制线路，则相线和中 性线的截面一般相同，相线和中性线中的电流也相等，所以这种单相线路的能量损 失是一根导线能量损失的两倍。如果是三相四线制线路，则中性线的截面比相线截 面为小，中性线的电流也比相线中的电流小，这种线路的损失电量约为一根相线损 失电量的3 5 倍。 ( 4 ) 低压配电线路的损失电量又与各个方向上低压线路的负荷分布有关，如果按 照每一方向上平均的始端电流和每一方向的线路电阻计算损失电量时，还应该加以 修正，即乘上修正系数k ，。 ： 修正系数k 和k 可以根据平时对各种容量配电变压器的低压线路进行实测的 负荷数据，通过计算来确定。修正系数k 可按照下列经验公式确定： 华北电力大学工程硕士学位论文 q = 1 + 0 1 4 + o 4 卵2 式中：k ，一根据平时对配电变压器各供电方向的低压线路电流实测数据所确 定的不平衡系数， ， 一，- p = 二璺专竖 万 式中：k 、乙及，珂是配电变压器各供电方向的低压线路始端电流的最大值、 最小值和平均值。 修正系数丘一般可取o 3 , - - 0 5 。当低压线路始端线段上的负荷分布较末端线段 上的负荷分布为重时，取0 3 ；反之，取o 5 。 根据以上所述，一台配电变压器所属低压线路的日损失电量可用下式表达： ， r a 如= 2 4 1 0 。3 m ( 三号号哟2 冬再五f 式中：m 为考虑低压线路结构的常数，对单相两线制线路，m = 2 ，对三相四线 制，m = 3 5 ；n 为低压线路的供电方向数；乙埘为配电变压器低压侧的计算用最 大电流；r 谢为同容量配电变压器低压线路每相导线总电阻( 按照低压线路各分段的 长度和导线电阻算出的总电阻) 的平均值；墨为考虑各供电方向上始端电流不等的 修正系数；k ，为考虑每个供电方向线路上负荷不均匀分布的修正系数；f 为同容量 配电变压器低压线路的损失因数平均值，根据典型配电变压器低压线路的实测负荷 数据来确定。 求得各台配电变压器所属低压线路的日损失电量后，就可以算出全部低压线路 的日损失电量。 2 、接户线损失电量的计算 接户线是从低压配电线路上引接到用户电度表的那部分导线。接户线损失的电 量一般在电力网的总线损电量中所占比重很小( 通常小于l ) ，所以可以按粗略的 方法计算。 接户线的损失电量与它所用的导线型号、长度及通过的电流有关。为了简化计 算，往往把接户线分成单相两线和三相四线两类，每类又按电流大小分成几类，通 过对每类接户线的典型实测、计算和统计，可以得出单位长度( 例如每百米或每公 里) 接户线单线长的平均损失电量。利用这种典型数据祁接户线单线总长度的统计 资料，即可推算接户线的总损失电量。 3 、电度表及其它仪表设备损失电量的计算 ( 1 ) 电度表损失电量的计算 华北电力大学工程硕士学位论文 般电度表的可变损失( 电流线圈中的损失) 比固定损失( 电压线圈及铁芯中 的损失) 要小得多，所以在计算电度表中的损失电量时，可只计算固定损失，并取 其上限，以考虑所忽略的可变损失。 对于单相电度表，一般固定的功率损失不超过1 5 w 。所以一块单相电度表每月 的损失电量为：a a = 1 5 1 0 _ 3 x 2 4 x 3 0 k k r v h ) 对于两元件的电度表可取为2 k w h ，对于三元件的可取为3 k w h 。把每块单相 电度表和三相电度表每月的损失电量各乘上相应的单相和三相电度表的总数，即可 得出电度表的总损失电量。 ( 2 ) 其他仪表设备损失电量的计算 由于各种测量仪表或继电器等装置的电压线圈所消耗的功率都较小，且很多理 论计算表明，电流互感器、电压互感器、继电器以及测量仪表中的总损失电量约为 总线损电量的0 1 o 4 ，所以一般计算理论线损时可忽略不计。 2 3 电网理论线损计算步骤 2 3 1 明确内容和要求 在对电网进行理论线损计算时，首先要了解电网理论线损计算的内容和要求， 对电网分压、分线、分台区进行分类，明确不同的类别的电网理论线损计算范围、 计算内容和计算要求。 2 3 2 资料的搜集和整理 根据电网理论线损计算的内容与要求，搜集进行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。 2 3 3 对资料进行分析 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，因此要对收集到的 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