（电气工程专业论文）内蒙农牧区中低压电网线损理论计算新方法.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的工程硕士专业学位论文内蒙农牧区中低压电网线损 理论计算新方法) ，是本人在华北电力大学攻读工程硕士专业学位期间，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 献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：硷盟：! 盈日期：趔：兰：堡 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) 作者签名： 钱彳、物 导师签名： 迎弦 华北电力大学工程硕士专业学位论文 引言 能源，是指自然界提供给人类所需要的某种特定形态和形式的能量，是人类赖以生 存的重要物质基础。而其中电能又以传输和转换效率最高、清洁而对环境产生的污染最 少、使用和控制最方便、当今应用最广泛的一种能源著称，同时它也是能源品种中最重 要的组成部分之一“1 。 能源问题事关国家现代化建设和我国全面建设小康社会、可持续发展社会的大局， 关乎国计民生，关乎中华民族的发展大计，为党和政府所关注。目前就能源的人均拥有 量来说，我国的能源人均水平仅为世界平均值的1 2 ，而我国主要工业产品的单位能耗， 却比世界工业发达国家平均高4 0 。这些情况说明，我国的能源储量低，而消耗高、浪 费情况严重，如果我们不注意节约能源，到一定历史时期，我国的能源将会比很多国家 首先枯竭! 为此我国政府提出了“开发与节约并重，近期把节约放在优先地位”的能源方针。 为了贯彻落实国家的能源方针i 作为供电企业就是要经济高效地传输能源，降低传输和 分配过程中的损耗。加强线损管理，其实质就是要做好节约电能的工作，在满足社会和 人民需要而尽可能多供的基础上实现少损，提高供电企业效益“。 在正常情况下，电力网的实际线损率略高于理论线损率。目前我国电力网的实际线 损率约为7 _ 8 5 ，此线损率涵盖了我国城网和农网，从配电变压器二次侧总表及以 上至2 2 0 k v 或5 0 0 k v 线路设备的线损而日本、德国、法国、英国等国土较小的国 家，其线损率约在5 7 之间；美国、加拿大、前苏联等国土较大的国家，其线损率 约在7 8 之间。然而我国农村电力网，从低压到高压，包括配电网和输电网，即包括用 户和电业部门，其全网的实际线损率约为2 7 3 0 。远高于理论线损率，也远高于工业 发达国家的平均值；其中，0 4 k v 线损率，即农村低压配电网线损率约为1 3 0 o - - - - 1 8 ， 1 0 ( 6 ) k v 线损率，即农村高压配电网线损率约为l o 一1 5 ，3 5 k v 及以上系统线损 率，即农村输电网的线损率约为4 5 0 1 因此抓好电网的线损管理，特别是抓好农村配电网的线损管理，是提高供电企业经 济效益的关键，本论文将围绕农村牧区配电网计算理论线损新办法展开。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 1 1 概述 第一章绪论 电能是由一次能源转换而得到的二次能源，由于其清洁、快捷、安全、高效的 特点，已经日益深入到社会生产、生活的每一个环节、领域，成为所有能源中最重 要的能源，成为使用最广泛的能源。在能源日益紧张的今天，从国家到企业都更加 关注降低电能的损耗，以期达到以最小的电能消耗取得最大的经济效益。 从发电厂出来的电能，在电力网输电、变电、配电各环节中所造成的损耗，称 为电力网的电能损耗，简称为线损| 】即电力网的线损是发电厂( 站) 发出来的输 入电网的电能量与电力用户用电时所消耗的电能量之差。线损在理论上的特点，是 电能以热能和电晕的形式散失于电网元件的周围空间。这就是说，电力网的线损中 有一部分属于物理现象，是在供电过程中不可避免地损失部分，也是线损电量中不 可避免的一部分。但是线损电量中还有一些是完全可以避免，或者是完全不合理的 部分，因此各级电力管理部门，只要采取适当措施，是可以把线损指标减低到合理 值或控制在国家规定的范围之内。 在实际工作中，线损电量有两个值，即实际线损电量与理论线损电量，因此线 损率也有两个对应值，即实际线损率与理论线损率”1 。即： 实际线损率= 雨蒿磊器t 0 0 = 毒篙凳黹。 理论线损率= 蒜黼删= 黑燃x t o o 由于线损率不同于线损电量，它是一个用百分比表示的相对值。因此它是一项 表征电网结构与布局是否合理、运行是否经济的重要参数，是衡量电力企业经济效 益和技术管理水平的综合性经济技术指标，是用来综合衡量电力企业的管理水平的 重要依据，也是国家考核供电企业的重要指标；对整个国家而言，它是一个国家电 力工业发达的重要标志。 2 华北电力大学工程硕士专业学位论文 1 2 配电网线损分类和进行理论计算的意义 配电网中线损产生的原因，归纳起来有以下几个方面，即电阻损耗、励磁损耗 和管理损耗。 l 、电阻损耗，在电路中由于电阻的存在，所以电能在电网传输中，电流必须 克服电阻的作用而流动，随之引起导电体的温度升高和发热，电能转换为热能，并 以热能的形式散失于导体周围的介质中，即产生了电能损耗( 线损) 。因为这种损 耗是由于导体对电流的阻碍作用而引起的，故称为电阻损耗；又因为这种损耗是随 着导电体中流过电流的大小而变化的，故又称为可变损耗 2 、励磁损耗，在交流电路中，电流通过电气设备，使之建立并维持磁场，电 气设备才能正常运转，带上负荷而做功，这一过程即为电磁转换过程。在此过程中， 由于磁场的作用，在电气设备的铁芯中产生了磁滞和涡流现象，使电气设备的铁芯 温度升高和发热，从而产生了电能损耗。因这种损耗是由交流电在电气设备铁芯中 建立和维护磁场的作用而产生的，故称为励磁损耗( 其中以磁滞损耗为主，涡流损 耗极小) 口1 ；又因这种损耗与电气设备通过的电流大小没有关系，而仅仅与设备接 入的电网电压等级有关，即电网电压等级固定，这种损耗也就固定，故又称之为固 定损耗。 3 、管理损耗，由于电力企业的管理水平落后，制度不健全，致使工作中出现 一些问题。诸如，用户的违章用电和窃电行为的发生；电网绝缘水平差，造成漏电 损失；计量表计配备不合理，轮换、修校不及时，造成计量误差损失；营业管理松 弛，造成抄核收工作的差错和漏洞。由于这种损失没有一定的规律，不能运用表计 和计算方法测算取得，只能由最后的统计数据确定，而且其数值也不十分准确，故 称为不明损耗；又因为这种损失是由电力企业的管理方面因素造成的，故又称为管 理损耗。 。 通过配电网线损理论计算，找出配电网线损三个部分的构成比例，找出线损产 生的主要原因，合理地制定降损计划，是线损管理的核心和根本。通过计算，可以 基本上知道电力网中损耗的构成情况，如理论线损占多少，管理损耗占多少，电力 网中固定损耗占多少，可变损耗占多少，以及各级电压电网损耗占多少，各元件中 的损耗是多少等，以便于掌握其中的情况，有利于线损的分级、分压、分区管理。 尤其在对需要增加投资的降损措施进行各种方案的技术经济比较时，更应该进行较 3 华北电力大学工程硕士专业学位论文 准确的理论线损计算”1 除此而外，配电网理论线损计算工作，对加强配网线损管理及制定合理的线损 考核指标也起着重要的作用，另外线损计算对配电网的无功优化、电网技术改造以 及电力市场成本电价的计算也都有着十分重要的意义 1 3 配电网线损理论计算的研究现状 电网线损理论计算按管理应分为省地局和县区级两部分，按电网的不同特点，对 3 5 k v 及以上输电网和6 l o k v 配电网应分别采用不同的计算方法。输电网一般采用 完整的负荷数据进行潮流计算，得到网损结果，其计算结果比较准确。而对于配电网， 由于存在线路结构呈辐射状嘲、线路r x 比值较大等因素，决定了其潮流计算方法不同 于输电网。由于配电网负荷数据不全，运行方式日趋复杂多样化，因此很多时候采用网 络简化和负荷简化方法，近似计算配电网线损。 目前，配电网线损理论计算所采用的方法，主要是以均方根电流法为基础，无须进 行潮流计算，从代表日负荷曲线为计算依据，从中提取计算数据，进行线损计算。主要 包括有均方根电流法、平均电流法( 形状系数或等效系数法) 、最大电流法( 损失因数 法) 、等值电流法、最大负荷损失小时法、分散系数法等方法“ 1 4 线损计算的重点和难点问题 在配电网线损计算中产生误差的主要原因是原始资料不准确。对于线损计算来说， 原始数据包括两大类，一类是有关电网结构的元件参数及结线方式，另一类是有关电力 网运行的数据，包括电流、电压、功率因数、有功、无功等“”元件参数一般比较准确 也较容易获得，但在分析计算的线路段内网络各节点的电压和负荷曲线、有功功率、无 功功率随时间而变化，补偿设备的运行方式也经常发生变化，随机性很大，因此电力网 运行参数难以获得且随时间发生变化，一般无规律可循，这就造成使用均方根电流法为 基础的线损理论计算过程中，需要用负荷曲线系数k ，进行调整的问题，使得线损问题 直未能得到很好的解决 4 华北电力大学工程硕士专业学位论文 1 5 本文的工作 充分利用现有农村线路上的装设的测量设备，包括：电压监测仪、计量表计等，找 到一种既符合实际生产状况。又更合理、更直接、更简单、更准确的理论线损计算方法， 以解决农村中低压理论线损计算的“瓶颈” 经过近几年大规模农村电网的改造和旗县电力公司建设一流供电企业的开展，在农 村中低压线路上普遍安装了电压监测仪。如果能够利用电压监测仪所采集的电压值，作 为进行线损理论计算的计算数据，测算线损率，这样就为理论线损找到另一种解决方法 和计算思路。 本课题主要研究的是农村配电网( 辐射状) 的损耗计算与分析。配电网由于其自身 特点，决定了其计算方法不同于输电网( 输电网可以拥有完整的负荷数据进行潮流计算， 以得到网损结果，且输电网的潮流计算方法并不同样适用于配电网) 。配电网多采用对 负荷数据或网络结构数据的简化来解决数据不全的问题，因此有效利用一切测量数据， 进行线损理论计算，可以有效避免上述简化带来的计算不准确的问题。 在研究过程中，主要通过解决以下几个难点问题，找到解决问题的最好方法，最终 实现研究的即定目标 1 、要有严格的理论推导，根据理论公式进行严格推导，找出电压与线损率的内在 关系，找到利用电压值计算线损的理论依据和支撑，使利用电压监测值作为运行数值， 计算理论线损成为一种行之有效的方法。 2 、找到适当的数值计算模型，进行科学合理的简化和抽象，逐步深入，模拟实际 配电线路运行状况，以现有所能提供的运行参数，代入新的计算模型，以解决运行参数 不足的问题，是本研究需要解决的问题。 4 、要能够缩小误差值的范围，要能够比均方根电流法计算线损的误差小，提高线 损计算值的可信度同时找到一种误差估算的方法，能够估算出计算过程中的误差的大 小和范围。 5 、在本文的工作当中，没有从理论上分析三相不平衡负荷对l o k v 配电网络中 线路损耗的影响和对3 8 0 2 2 0 v 三相四线制低压网络线路损耗的影响，而是在实际 计算过程中，适当对计算线损值加以放大，以考虑三相不平衡负荷对线损理论计算 5 华北电力大学工程硕士专业学位论文 的实际影响。 本文选取百什户供电分局一条典型农村配电线路应用压降电流法进行了线损 计算。在计算过程中，真实模拟了理论线损计算的全过程，认真查找和计算了配电设备 的参数，保证计算工作的准确和严密，取得了真实和令人信服的数据和结果。 对计算结果，本文进行了认真分析，并针对目前在农牧区配电网上普遍存在的 问题提出了降低线损的意见和措施。 最后本文给出了结论，并对后期工作进行了展望。 6 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第二章线损计算的基础与均方根电流法 2 1 线损的产生和构成 电力系统中发电厂生产的电能是通过系统中的输电、变电和配电环节供给用户的。 在输送和分配电能的过程中，电力网中各元件( 变压器、输电线路、补偿设备以及测量 和保护装置等) 都要消耗一定的能量。电能损耗么a ( k 、h ) 是一定时间内有功功率损 耗对时间的积分“”，即： m ：f & p t d t l o 。 ( 2 - 1 ) 由 一个供电地区或电力网在给定时段( 日、月、季、年) 内，输电、变电、配电各环 节中所损耗的全部电量称为线路损耗电量，简称线损电量或线损。线损电量中的一部分， 虽然可以通过理论计算来确定，或用特制的量测线损的表计来计量，但它的全量却无法 准确得知。 因此在电力网的实际运行中，线损电量通常是根据电度表计量统计的供电量和售电 量之差得到的，通常被称为统计线损电量。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，其数值有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；与运行电压有关 的变压器铁芯、电容器和电缆的绝缘介质损耗以及电量损耗( 空载损耗) 等。这部分损 耗电量习惯上称为“技术损耗电量”，1 1 它可以通过理论计算得出。所以又称为理论线 损电量。 统计线损的另一部分是由于管理工作上的原因造成的，它包括：各种各样的电度表 综合误差、抄表周期不同时、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。这部分电量习惯称为“管理线损 电量”。 本文的主要工作是对配电网理论线损计算的方法进行研究。线损理论计算是以收集 并掌握电网的结构参数和运行参数为前提的。并且考虑到某些元件的损耗所占比重极小 和计算简单方便，一般只计算：配电线路损耗、配电变压器电能损耗、并联电容器损失 电量、低压配电线路损失电量、接户线损失电量，电度表及其它仪表设备损失电量，其 他损耗不列项计算。 7 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 2 配电网线损计算需要的原始数据 一般说来，配电网有三个电压等级：3 5 k v - - 1 1 0 k v 高压配电网，6 k v 一1 0 k v 中压配 电网，2 2 0 - - - 3 8 0 v 低压配电网。国内3 5 k v 及以上电压等级的高压配电网系统的结构和 参数一般基本齐全，负荷数据可以实时测量，可以采用基于潮流的计算方法计算线损“” 6 1 0 k v 的中压配电线路：结构复杂、分布面广，一般线路上的负荷点无表计：即使有 表计，由于人员的技术水平和管理水平参差不齐，表计记录的准确性和同时性无法保证。 这样不具备电力系统结构与参数的准确数据库，无法获得各个时刻的负荷数据，也就无 法采用输电系统线损的计算方法。供电部门所属的0 4 k v 低压配电线路，由于原始资 料严重缺乏，很难进行有效的线损计算。 配电网理论线损计算所需要的资料可分为两部分：一部分是与配电网的结构有关的 设备参数资料；另一部分是配电网的运行数据“4 结构参数一般很少变化，实际计算时 可认为是已知的；运行数据是代表日o _ - 2 4 h 内电流、电压、负荷曲线等等，他们都是 变量，要取它们的完整数据是很困难的，因此，除采用合理的计算方法保证计算精度外， 还要设法收集有关原始数据，以满足计算的需要。 ( 1 ) 设备参数 各段线路的导线规格、长度、电阻、电抗值； 配电变压器、电容器、电抗器等的铭牌资料( 配电变压器的台数及额定数据) ； ( 2 ) 运行数据： 代表日负荷记录，一般应有变电站、线路等o - - 2 4 h 正点运行时发电、供电、输出、 输入的电流、功率、电压、功率因数以及全天电量记录( 功率、电量均包括有功和无功) ； 根据代表日内正点抄录的负荷，并认为每小时内负荷不变，绘制日负荷曲线；运行 方式的资料( 包括潮流、负荷) ； 计算期间首端抄见的供电量及配电二次侧总表的抄见电量或负荷的记录；计算期间 各有关设备的实际运行小时数； 大用户专用高压配电线路、专用配电变压器高压侧或低压侧的2 4 h 负荷电流、电 压、功率、电量、功率因数抄表记录。 必须指出，对于配电网的线损计算，要求的原始数据的收集整理的工作量很大。所 以线损计算方法应该考虑到使用尽可能少的必要的运行和结构数据，而又满足计算准确 性的要求。 8 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 3 均方根电流法 2 3 1 均方根电流法嗍 用均方根电流法进行配电网理论线损计算时，需要收集沿线各节点的负荷数据。由 于配电网的节点数较多，而负荷在不同时段的变化又比较大，造成运行数据根本无法全 面收集。为了能作到尽量减少运行数据的收集数量，同时又不影响线损计算的精度，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( 负荷系数为通过变压器的视在功率与其额定容量之比) 。 设电力网元件电阻为r ，通过该元件的电流为i ，当电流通过该元件时，所产生的 三相有功供率损耗为： a p = 3 1 2 r t( 2 1 ) 则该元件在2 4 h 内的电能损耗为 。a a = r 3 1 2 r d t 1 0 3 ( k w h ) ( 2 2 ) 由于电流i 是随机的变量，一般j 不能准确获得，因此如把计算期内时段划分得足 够小，则完全可以达到等效所以一般电流值是通过取代表日2 4 h 正点负荷得到的，设 每小时内电流值不变，则全日2 4 h 元件电阻中的电能损失为： a a - - - 3 x ( i ? + 霹+ 霹+ k + 艺) r x l 0 4 = 3 2 4 i ；r x l 0 3 ( k w h ) 或削= 3 ，；r t x l 0 习 ( k w h )( 2 3 ) 式中：r 为元件电阻( q ) ，t 为计算期小时数( h ) ( 当计算代表日电能损耗时， t = 2 4 ) ， i ，r 为均方根电流( a ) ，表达式如下； 如= 乒生学盟( 9 华北电力大学工程硕士专业学位论文 当负荷代表日2 4 h 正点实测的是三相有功功率、无功功率和线电压时，则： ，易；去善至笋 l = ( a ) ( 2 4 ) ( 2 - 5 ) 式中：p 。、q 。为正点时通过该元件电阻的三相有功功率( h ) 和无功功率( k v a r ) ； u 。为与p 。、q 。同一测量端同一时间的线电压( k v ) 当2 4 小时实测量值是小时有功电量、无功电量以及测量点平均线电压时，则： j = ( a )( 2 - 6 ) 式中：k 为小时有功电量( k w h ) ，屯。为小时无功电量( k v a r h ) ，u 。为平均电压( k v ) ； 2 3 2 均方根电流法线损计算代表日的选取 在使用均方根电流法计算理论线损时，首先要合理选取代表日，作为计算的基础，这 对改善计算精度有定帮助。代表日选取应遵循如下原则。1 ： 电网的运行方式、潮流分布正常，能代表计算期的正常情况；代表日的日供电量接 近计算期( 月、季、年) 的平均日供电量；绝大部分用户的用电情况正常；气候情况正 常( 非异常气候，气温接近计算期的平均温度) 同时，还规定：代表日负荷记录应完 整，能满足计算需要。一般应有变电所、线路等0 - - 2 4 ：0 0 的每小时整点的供电、输 出、输入的电流、电压及全天电量记录。 对于配电网来说，代表日的数据主要是变电所馈线出口处的2 4 h 整点电流值和全天 电量的记录。由于代表日与非代表日之间，在馈线运行数据上总有差异。必须对代表日 及其代表时段进行仔细筛选、划定，才能避免由于采用不适当的代表日所引起的误差。 在以往进行理论线损计算时，代表日的选取是逢5 取样，即选每月的5 ，1 5 ，2 5 日3 天 作为代表日计算当月的线损，这样选代表日也有不足之处例如：无法考虑一些特殊日 期的用电情况，如节假日、馈线限电日等鉴于此，提出一种较为合理的代表日提取方 法例：首先将记录时段缩小为二星期，再增加一些特殊用电日的记录值，在此基础上进 行代表日聚类分群，然后从每一群中，任取一天的记录作为该群的代表数值，从而可筛 1 0 华北电力大学工程硕士专业学位论文 选出较符合实际的代表日记录。 代表日聚类分群使用q 型分群法，其基本步骤：首先确定代表日的均方根电流x 1 、 日有功电量】( 2 、日无功电量x 3 作为自变量形成原始数据矩阵： x = x i l ，x t l ，x b aaaaaa a a a 人人a 丘i ，以2 ，以3 其中n 为所选代表日的天数。然后利用 c o s 岛= ， x 。x t ( 2 7 ) ，( f ，_ ，= 1 , 2 ，a ，行)( 2 - 8 ) 计算出x 矩阵中行向量的相似系数，根据相似系数的大小判定出接近的代表日。 通过找出每一群中与均值最为接近的代表日及每一群的代表时段，为今后确定代表日及 代表日时段提供指导 2 3 3 配电网络元件的损耗计算 配电变压器电能损耗的计算 从计算电力网线损的观点出发，配电变压器可分为以下两类：一类是由用户负担配 电变压器电能损耗的专用配电变压器，其中有的在高压侧计量，则用户配电变压器的电 能损耗电量已包括在用户的表计电量中，有的在低压侧计量，则需由用户的表计电量加 上配电变压器电能损耗电量，这一类配电变压器电能损耗电量都已计算在电力网的售电 量内，所以在线损计算时不必再计算它们的损耗电量。另一类是由供电部门负担配电变 压器电能损耗的公用配电变压器，这一类配电变压器电能损耗电量是需要逐台计算的。 因此在计算以前，必须查清这两类配电变压器的性质。 变压器的有功功率损耗分为铁芯损耗( 也称为固定损耗) 和绕阻电阻中的损耗( 也 称为可变损耗) 两部分对这两种损耗下面分别给出公式进行计算。 ( 1 ) 计算配电变压器的固定损失电量 计算配电变压器固定损耗电量时，各台配电变压器的空载损耗数据可以从配电变压 器的技术档案或根据制造厂提供的产品目录中查到或通过空载试验确定，因此一条 1 0 k y 配电线路上所带的配电变压器在代表日的固定损失电量为： 华北电力大学工程硕士专业学位论文 坼= 蛾x 2 4 x 1 0 4 k - i ( 2 - 9 ) 式中：凡：表示第k 台配电变压器的空载损耗( 霄) ； n ：一条1 0 k v 配电线路上所带的公用配电变压器的总台数； ( 2 ) 计算配电变压器的可变损失电量 配电变压器的日可变损失电量可按下式计算“1 ： 鲋一=窆蛾t告)x24x10k-i - 3 1 t t ( 2 - 1 0 ) 式中：p d l k l 表示第k 台配电变压器的短路损耗( w ) ； i 。：表示第k 台配电变压器的额定电流( a ) ： ( 3 ) 计算配电变压器代表日的损耗电量： 鲋口2 a a r + 削 ( 4 ) 计算线路损耗 绘出配电线路单线接线图，凡有配电变压器的连结点都作为负荷点，两个相临负 荷点之间，或负荷点到t 结点、t 结点到t 结点之间均为一个线段。在图上标出各线段 的导线型号、长度及电阻，并标上各个负荷点的均方根电流。根据负荷点的均方根电流， 逐段地用代数相加减的方法求出各线段的均方根电流。 根据各线段的均方根电流和各段的电阻，按式( 2 - 3 ) 计算该线段的日电能损耗。 总加各线段的电能损耗值，得到配电线路总电能损耗，由于按此式计算出的配电线路总 电能损耗偏小，因此还必须乘以形状系数k 进行调节，最终得到线路总能耗a l ，具体 公式如下洲： a ) 根据线路首端的负荷及电压资料，计算以下数据： 1 ) 首端代表日平均电压 “ o ) - 苛 ( 2 _ 1 1 ) 式中u 。一首端代表日2 4 时正点电压，k v 。 2 ) 根据首端代表日的有功、无功电能，计算平均电流 华北电力大学工程硕士专业学位论文 = 聚 蚴 式中a 。、a 枷、u 盯m 分别为代表日首端的有功电能、无功电能、平均电压。 b ) 根据线路首端的负荷曲线及代表日有功电量电量确定首端负荷曲线的特征系数 及负荷曲线形状系数的平方值k 2 。 l ( 力：l ( o ) 坐 ( a ) 以 j = t 式中 i m 第j 节点的日有功电能， 节点总数，k w h 。 ( 2 - 1 3 ) 其中j 为负荷节点序号( j = 1 n ) ，n 为负荷 d ) 从末端负荷节点开始，逐段代数相加，求出每一线段上的平均电流i 。，并标于 单线图上。 e ) 根据各线段的电阻及平均电流，计算各线段代表日的损耗电能和配电线的导线总 损耗电能。 每一线段的损耗电能a 屯( f ) f f i 3 i 孟，) r k 2x 2 4 x 1 0 4 ( k w h ) ( 2 1 4 ) 配电线导线的总损耗电能屯= 7 2 ( z ，置) k 2x l o 。( k w h ) ( 2 1 5 ) # - i 式中i 。广一第i 线段的平均电流，a ； r 。第线i 段的电阻，i = l m ，m 为该配电线线段的总数，对于配电网各线 段的电阻可以不作温度校正，q 。 2 3 4 一条中压配电线路的总电能损耗 由于农电线路装设电容器数量较少，且其总损耗占线路损耗的比例较小，因此在计 算理论线损时，为简化起见，将其忽略不计 所以一条中压配电线路上的总电能损耗就等于配电线路上的损耗和该配电线路上 所接变压器电能损耗之和，即： a a = 从l + 鲋。= a t i l + 4 + 鲥 ( 2 1 6 ) 1 3 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 4 小结 由上面的计算过程可以看出。以均方根电流法为基础的线损理论计算方法，存在以 下几个方面的不足： l 、计算过程十分繁琐，特别是在配电线路损耗的计算上，求出每一段的平均电流， 再逐段代数相加，在这一过程中，如果某个环节上出现计算差错，有可能整个过程必须 重新开始计算，且差错难以寻找； 2 、代表日的选取也十分不方便，计算量大。就是这样也还是不可避免地给计算带 来误差； 3 、由于计算过程中，依赖于负荷曲线的特征系数k 的取值，这也同样给计算过程 带来一定的偏差； 综上所述，由于计算原理本身就存在计算误差，因此在实际的理论计算过程中，其 结果也经常不能令人信服和满意，使理论线损的计算流于形式，起不到指导生产的作用， 失去了根本意义 1 4 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第三章中低压屯网线损理论计算新方法的理论基础 3 1 模型分析 3 1 1 纯电阻单一回路恒定负荷线损计算模型 纯电阻单一回路恒定负荷的线损计算是最简单，最基本的线损计算，它是后面复 杂阻抗回路随机变化的负荷电流的线损计算的基础，也是对复杂问题的科学简化和抽 象；反之后者是前者的深入和发展，是抽象模型的实际应用。 纯电阻单一回路，是指电路中仅有一个回路且线路阻抗可由一纯电阻代替；恒定负 荷是指电路中负荷阻抗不随时间的变化而变化，在线损测算期间始终保持不变，因此电 路中电流在线损测算期问也始终保持恒定不变。如：图l 此时该电路的理论线损计算公式如下： 图l 1 5 a a = ，2 r t l o 一3 ( k w h ) = u i t 1 0 。( k w h ) ( 3 - 1 ) 其中：彳电路中的电能损耗，单 位：k w h ，电路中电流，单位；a r 电路中线路电阻，单位： q 电路中线路电阻上的电压 降，单位：v t - - 电路中通电所经历时间，单 位：t 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 1 2 复杂回路恒定负荷线损计算模型 对于实际的电力网，特别是辐射型配电网，连接配变较多，对其进行模型化抽象， 同时也是对单一回路模型的深化和扩展，我们引入复杂回路恒定负荷线损计算模型。 对于这样复杂回路的线损计算比先前的纯电阻单一回路计算要复杂。 今设有一辐射型配电网，由若干分支线( 或线段) 组成，各分支线的电阻分别为： r l 、r 2 、r 3 、凰，其上电压降分别是u 肚、u 。、u 。、u 一，各线段流过的电流分别为 i 。、i ：、i 。、i 。模型的接线图如图2 所示。 图2 则总线损a z = 鲥i + 鲋2 + 鲋3 + + 削 罨3 ( u t l l l + 【，胄2 厶+ u r 3 1 3 + u r 1 4 + u s 5 厶+ + u 丘i s ) f 1 0 弓( 3 2 ) 叉国i t = 1 2 + l ，i ，= i + l ， 上式= 3 x 【( 【厶l + u 月2 ) l + ( u 肘+ u 肼+ u 詹) l + + ( u 肼+ u 再，+ c 厶5 + + u 肼) ，】r 1 0 q = 3 x ( a u 露2 l + u 膏，+ a u r 5 1 5 + + a u 脚i s ) 1 0 畸 ( 3 - 3 ) 其中；a u 。为从电源点到变压器接入点的电压降 ，。为流过变压器的电流 t 线路运行时间 引入变压器支路损耗的概念，变压器支路损耗，系指在复杂回路恒定负荷线损计 算模型中，一含有变压器的支路，其上流过变压器的电流j 。与从电源点到该变压器接入 端的总压降u 。的乘积，再乘以该变压器运行时间t ，定义为该变压器支路的损耗，并 记为鲥 上式表明，线路总损耗可以分解为各含变压器的支路损耗之和。 1 6 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 1 3 电力线路计算模型 对于实际的供电线路，又是对复杂回路恒定负荷线损计算模型的更一步深化和推 广，由于实际电力线路并不是纯电阻线路，因而在实际计算过程中，电力网的组成元件 为阻抗元件，且负荷并不恒定，因此实际电力网可抽象成由众多阻抗元件组成的复杂回 路非恒定负荷线损计算模型。 今设有一条i o k v 配电线路，其首端即i o k v 母线上和各变压器支路均装设电压监测 仪，利用上一小节的计算模型，线路电量损失率可表示为： 削胁丝删：薹竺! 竺栅 。， 杰f a u 。x i n 西 兰卫堕一1 0 0 u s 妒一t 式中4 ，代表日线路上的损耗电量； 一代表日线路的电量值； u 。c 时刻，第n 条变压器支路线路电阻r 上的压降值； l 吨时刻，第n 条变压器支路的电流值； u 代表日母线电压平均值； _ ，1 0 k v 配电线路所带的变压器支路数； c o s 口代表日配电线路的功率因数均值； 对其电压和电量进行2 4 小时取正点值，利用上面的推导模型，计算线路2 4 小时内 的损耗率，可以近似表示为； a a ，。多萝垒i 冬 ( 3 5 ) 智智u c o s 9 j 式中a u 。代表日o _ _ 2 4 小时各正点时刻，第n 条变压器支路线路电阻上的压 降值； u 代表日0 - - 2 4 小时各正点时刻，母线电压值 l 代表日o _ _ 2 4 小时各正点时刻，第1 1 条变压器支路的电流； ，代表日0 - - 2 4 小时各正点时刻，线路的总电流； c o s p 代表日o _ - 2 4 小时各正点时刻，配电线路的功率因数； 1 7 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 1 4 电力线路线损计算模型的简化 由于在实际工作中，不能够做到o _ 2 4 小时各正点时刻的抄表、测量，因此，在采 用上述电力线路计算模型时，还需要忽略次要因素，进行进一步简化。 1 ) 采用代表日抄表模式 如果采用的代表日抄表管理模式，且变台二次侧装设有功总表和无功总表，可采用 以下公式进行计算； 鲥。* 喜芒争- o o = 妻监u c o s 9 ( ) x 1 0 0 = 手坠u o c o s c m o o 式中玑。代表日第n 条变压器支路线路电阻日平均压降； c o 代表日第r l 条变压器支路变压器二次侧日平均电压； a 。代表日第n 条变压器支路变压器二次侧有功总表电量； 厶代表日第n 条变压器支路变压器二次侧无功总表电量； 。代表日配电线路有功表电量； 以代表日配电线路无功表电量； c o s 9 代表日配电线路的平均功率因数； u 代表日配电线路母线的平均电压； 其中： 垒：! ： ! u , = c o s o a , c o s p 型二垒坚地k c o s 口 a 吃mu 嘲 1 8 ( 3 7 ) 华北电力大学工程硕士专业学位论文 因此( 3 - 6 ) 式，又可表示为； 如果变台二次侧仅装设有功总表，则可采用以下公式进行计算： a 蚴嘻怒半舢 u c o s 9 t 。争垒坠生l o o 鲁c o s pa ， ( 3 - 8 ) ： ! ! 量1 0 0 ( 3 9 ) 呸u = 一1 ) x c o s 妒4 p 式中c o s 妒代表日第n 条变压器支路的平均功率因数； 在公式推导过程中，近似认为c o s 与c o s 9 相等，将其约去，使公式进一步简化， 便于进行计算。 由此。全月该1 0 k v 配电线路电阻线损率可由代表日电阻线损率近似表示 2 ) 采用日常抄表管理模式 由于大部分电力企业，采用的是每月一抄表、每月一核算的工作管理模式，因此当 变台二次侧装设有功总表和无功总表时，( 3 - 6 ) 式可以表示为 鲋*篙ua。uo=rcos伊一x(止了 ) ，o o 。 篙u 。 、 彳乙+ 靠 x ( 厨一 式中u 一第1 1 条变压器支路线路电阻当月平均压降； u 一第n 条变压器支路变压器二次侧当月平均电压； 彳，第n 条变压器支路变压器二次侧当月有功总表电量； 以。第n 条变压器支路变压器二次侧当月无功总表电量； _ ，该配电线路当月有功表电量； 1 9 华北电力大学工程硕士专业学位论文 彳。该配电线路当月无功表电量； s 九该配电线路当月的平均功率因数； 【，该配电线路母线当月的平均电压； 如果变台二次侧仅装设有功总表，则可采用以下公式进行计算： 爿。 虬* 喜，半川o u e o s t 。手一型二! 鲤一x 兰里1 0 0 鲁u 。c o s 彳 ： ! 。：生x 1 0 似 ( 忐一1 ) x c h ( 3 一1 1 ) 式中c o s 9 k 第n 条变压器支路当月的平均功率因数； 在公式推导过程中， c o s 识与c o s 9 近似相等，所以将其约去，以使公式进一步简 化，便于进行计算。 以上就是对代表日抄表和按月抄表两种管理模式下，配电线路线损计算模型公式的 推倒，针对在配变二次侧装设计量表计的不同，又分为装设有功、无功总表公式和仅装 设有功总表的公式，根据公式的推导和近似程度，装设有功、无功总表的配变得出计算 结果，要比仅装设有功总表的配变计算结果要更准确，更贴近实际值。 3 1 5 实际电力线路线损计算 1 ) 电压监测仪性能简介 电压监测仪可高精度测量交流电压的有效值，可以实时统计、查询当时、当日、上 一日、当月和上月的电力运行参数合格及过限参数。大容量非易失性存储器件可连续存 储一年全年的每天电网日统计数据和每月三个典型日的每小时电网统计数据，以及每 天、每月的电压平均值，为线损的理论计算提供计算数据 2 ) 线路电阻平均电压。、虬。的近似求取 在实际的1 0 k v 农村配电线路中，并没有普遍安装电压监测仪或r t u 、t t u 等设备， 而是在几个不同的线路监测点上安装了电压监测装置；此外，用电压监测仪所监测到的 电压，计算出来的电压降，由两部分压降组成，既包括在线路等值电阻上的压降，也包 括在线路的等值电抗上的压降，因此在实际配电网的损耗计算中，还必须做以下两个 2 0 华北电力大学工程硕士专业学位论文 方面的近似； i 电压监测仪安装点，矗c 。、u 。的近似求取 在电压监测点读取电压平均值，由于1 0 k v 配电线路上的电压监测仪一般安装 在配电变压器的二次侧，因此在计算前，还要将低压侧的电压平均值按变压器变比 折算到高压侧，同时读取线路母线( 电源) 的电压均值，则配电线路上总电压降可 表示为： u 。= u 。d u 。r ： ( 3 - 8 ) 【，。= u m 一，。r ； ( 3 - 9 ) 式中代表日1 0 k v 配电线路上平均电压降； u 。代表日线路母线平均电压值： ，代表日电压监测点的平均电压折算到配变高压侧的电压值； c ，一l o k v 配电线路上当月平均电压降； 玑。线路母线当月平均电压值； c ，一，全月电压监测点的平均电压折算到配变高压侧的电压值； 然后再根据电压监测电安装位置附近线路主干线的阻抗值，对该电压降进行近 似分解，则； a u = z ：z = r + j x 2 丽rx = 志( u o d 一r ) 2 丽地5 赢( 一r ) 2 南a 2 丽等( 一r ) ( 3 - 1 0 ) ( 3 1 1 ) 非电压监测仪安装点，厶【、虬。的近似求取 对于相当一部分在该电压监测点周围的未安装电压监测仪的变压器支路，也可 以近似采用该支路线路电阻压降值、v 枷，来计算各自变压器支路线路损耗 率。这样做的依据是，由于电压监测仪的安装地点，一般选择在负荷的中心，具有 一定的代表性，因此在该电压监测仪安装地点周围的变压器支路u 。、厶v 。的求 取，可以上述的近似 3 - 2 新计算方法一压降电量法( 压降电流法) 的命名 由于新计算方法所依据的计算数据，主要来源于线路的平均压降值和电量值 ( 或电流值) ，因此本文给新的线损计算方法起名为压降电量法或叫做压降电 流法以区别于其他使用均方根电流法或以均方根电流法为基础的线路损耗计算方 法。 2 l 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 3 小结 本节的主要工作，有以下几点： 1 ) 通过建立纯电阻单一回路恒定负荷线损计算模型、复杂回路恒定负荷线损计 算模型，然后建立电力线路计算模型等一系列模型，进行模型分析，通过由浅入深、逐 步贴近实际的模型，分析其理论依据；进行公式推导，找到了变压器支路电阻压降、变 压器支路电量与线路线损率之间的关系。 2 ) 通过电力线路线损计算模型的简化、实际电力线路线损计算等科学合理的近似， 找到了由配电线路上安装的电压监测仪数据，进行线路线损率计算的实用方法，突破了 i o k v 配电线路线损率计算的关键环节，为实用计算奠定了基础。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第四章压降电量法在中低压电网线损理论计算中的实际应用 现采用上述中低压电网线损理论计算方法，对一条1 0 k v 配电线路进行理论线损的 计算，以验证新方法的实际计算效果。 以某1 0 k v 配电线路为例，运用压降电量法进行理论线损的计算，其实际线路的接 线图如下： 5 0 k v a ，k v个 h 一氟爹 一1 s k m k 矧5 0 k v a 啪 l o o k v a 雪 1 1 ( 1 l l i 1 1 1 5 l 【i n 夏 1 s k i n 1 2 k l i l | 1 6 k i n ；： i 7 k m2 3 k m lp 7 l5 0 姒 雪旦粤5 0 k v a 虿1 0 0 k v a 蓍 上萝 1 2 l ( 1 l l1 0 0 k v a 皇 ，3 0 k v a 1 5 k m1 4 k m 5 0 k 、，a td 气h n 署 卜 互 1 4 7 竺3 0 k v a 卜 b 5 0 k v a 5 0 k v a 菩 1 6 k m 蚕 5 0 k v a5 0 kv a 上o k v a謦 、 ， 1 0 k v 线路接线图 其中：1 、主干线导线采用铝绞线l j - 1 2 0 型，支线导线采用铝绞线l j - 9 5 型，分支 线采用钢芯铝绞线l g j 一3 5 型导线； 2 、图中标明的地点为电压监测仪的安装地点； 4 1 计算步骤： 1 、首先由抄表人员抄各变台计量表计当月读数，计算出该变台当月用电量，并填 入当月的用电情况统计表中，详情见下表； 3 0 k 、，a 华北电力大学工程硕士专业学位论文 表4 1某i o k v 配电线路2 0 0 5 年3 月用电量情况统计表 配变容量 序号线路名称配变名称 月用电量( k w h ) ( k v a ) l沙尔营支线沙尔营村配变 5 0 1 2 1 6 0 2沙尔营东支线 新村配变 5 0 1 0 5 3 0 3 根堡支线根堡村配变 5 0 1 1 1 4 0 4 。 根堡支线根堡南村配变 1 0 0 2 8 7 6 0 5 小西庄支线大东营配变 5 0 1 4 7 9 0 6 小西庄支线小西营配变 3 0 9 7 2 0 7 小西庄支线东讨村配变 5 0 7 9 6 0 8小西庄支线西讨村配变5 0 1 6 2 4 0 9 小西庄支线小西庄配变 1 0 0 3 6 l 1 0 大路支线大路配变 5 0 9 9 7 0 l l毛道支线 毛道配变 1 0 0 1 5 6 8 0 1 2一问房支线前一间房配变 1 0 0 2 6 3 5 0 1 3 一问房支线一间房村南配变 3 0 1 2 4 1 0 1 4 一间房支线一问房村西配变 5 0 1 5 7 6 0 1 5一间房支线后一间房配变5 0 1 4 8 9 0 1 6讨h 齐支线讨卜齐配变5 0 1 4 4 8 0 1 7讨卜齐支线 榆林村配变 5 0 1 2 5 7 0 1 8三道营支