（电气工程专业论文）固原电网线损预测及降损措施研究.pdf

重庆大学工程硕士学位论文 英文摘要 e n e r g ys o t l f o ei st h em o s tk e yf a c t o rt ot h ee c o n o m i cd e v e l o p m e n to fc o u n t r ya n dt h e p r o g r e s so fs o c i e t y t h er a t i o n a la n da d e q u a t eu s a g eo fe n e r g ys o t l r t ：ec a nn o to n l y e f f i c i e n t l yr e d u c et h ep r o d u c t i o nc o s t , a n dh a v ep r o f o u n di m p a c t0 1 1t h ee c o n o m i c d e v e l o p m e n lb u t a l s oi so n eo ft h ei m p o r t a n tc o n t e n to fe s t a b l i s h i n gah a r m o n i o u ss o c i e t y e l e c t r i c i t yi st h ef o u n d a t i o no ft h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n de c o n o m y s e c u r i t ym a d e n e r g y - l o s si f f et w om a i ns u b j e c t st op o w e rs u p p l yc o r p o r a t i o n ( p s c ) t h ee n e r g y - l o s so f e l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ( e d n ) i sa l li m p o r t a n tt e c h n o l o g yi n d e xt oa s s e s st h el e v e lo f p r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n t i t sa l s oa ni m p o r t a n tm e a s u r ea n de f f i c i e n ta p p r o a c ht o i m p l e m e n to p t i m a lo p e r a t i o no fa ne d n a n dt oi m p r o v et h ee c o n o m i cp r o f i t a f t e ru p g r a d i n gf o rt h eg u y u a ne d n ( g e d n ) ，e q u i l m e n t sa n dt e c h n o l o g i e sh a v e m a d eag r e a ti m p r o v e m e n t , b u tt h e r ea r eal o to fp r o b l e m sn e , e , dt ob es o l v e di np a r to f g e d n s u c ha st h ea g i n go fe q u i p m e n t , w e a ks t r u c l u r e , l a c ko fs t r o n gg r i da n dr e a c t i v e p o w e rc o m p e n s a t i o n , e n e r g y - l o s s t h e s ep r o b l e m sh a v eg r e a ti m p a c to nt h eq u a l i t ya n d t h er e l i a b i l i t yo fe l e c t r i c i t y , a n do l lt h ee c o n o m i cp r o f i to ft h eg e d n t h ep o w e rf l o w ， l o a df o r e c a s t i n ga n de n e r g y - l o s sa n a l y s i so fg e d na r cs t u d i e di nt h i st h e s i s 。t h em a i n c o n t e n t so fo t i st h e s i sa r ea st h ef o l l o w i n g s ： i b a s e do nt h el o a dd a t ao fg e d nf r o mt h ey e a r2 0 0 0t o2 0 0 5 ，t h eg r a ym o d e l g m ( 1 ，1 ) i su s e dt of o r e c a s tt h em a x i m a ll o a do ft h ey e a r2 0 0 6a n d2 0 0 7 t h ea v e r a g e p e r c e n t a g ee r r o r o f t h ef o r e c a s t i n gr e s u l t si s2 1 5 2 t h ep o w e rf l o wo ft h eg e d n ，w h i c hi st h eb a s eo fe n e r g y - l o s sc a l c u l a t i o n , i s c a l c u l a t e da n da n a l y z e d 3 t h ey e a r - l o a d - c u r v e o f l c ) o f2 0 0 6a n d2 0 0 7i sf o r e c a s t e db a s e do nt h em a x i m a l f o r e c a s t e dl o a do ft h ey e a r2 0 0 6a n d2 1 ) 0 7a n dy l cf r o m2 0 0 0t o2 0 0 5 t h ep o w e r - f l o w m e t h o di su s e dt of o r e c a s tt h ee n e r g y - l o s so f t h ey e a r2 0 0 6a n d2 0 0 7 4 a c c o r d i n gt o t h e f o r e c a s t i n g o fe n e r g y - l o s s p r o p e rm e a s u r e s ,s u c ha s r e a c t i v e - p o w e rc o m p e n s a t i o n , i n c r e a s i n gt h el o a dr a t i o , c a nb ec h o s e nt or e d u c et h e e n e r g y l o s s t h ep s c o fg e d nw i l lo b t a i nt h ee c o n o m i cb e n e f i ta b o u to 5 5m i l l i o ny u a n o f o n ey e a rr e s u l t i n g 丘o mt h er e a c t i v e - p o w e rc o m p e n s a t i o na n dl o a dr a t i oi n c r e a s i n g k e yw o r d s ：g u y u a n e l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r k , l d a df o r e c a s t i n g , p o w e rf l o w 重庆大学丁程硕十学位论文 英文摘要 c a l c u l a t i o n , e n e r g y - l o s sc a l c u l a t i o na n df o r e c a s t i n g , m e a s u r e sf o rr e d u c i n gt h e e n e r g y - l o s s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本 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谢意。 学位论文作者签名：葱白z 眵 签字目期：夕川年佣日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 重废太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权 重麽太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：易年侈 签字日期：细年月2 孑口 导师签名： 签字日期：砂刁年7 月 7 弦 重庆大学1 = 程硕士学位论文1 绪论 l 绪论 1 1 引言 随着电力体制改革的深入和电力市场的建立与完善，配电网的建设和改造取得 了较大的发展，特别是随着城乡电网、农村电网改造工程的进一步深入，配电网络 得到了较大的发展，但是其管理工作并未适应性跟进电网发展的要求，造成配电网 损耗并未随着“两网改造”工程的进行而得到降低，同时，西部地区的县级电网中， 农村电网一般以辐射型网为主，l o k v 线路构成农村配电网的主体，而且线路分支较 多，造成l o k v 线路的线损率较高，因此，虽然完成了电网改造，但是很难降低电力 用户的供电成本，不能适应电网发展的需要，没有从根本上解决降低供电成本的问 题。 同时，随着电力市场的进一步发展，厂网分开，电网不能像以前那样将部分网 络损耗分担到各发电企业的不合格电量中，而电网建设费用也要求逐步从电网经营 费用中支取资金用于电网改造，配电网的线损问题不仅可以反应电网结构和运行方 式的合理性，而且可以反应电力企业的技术和管理水平，因此各供电企业加强线损 管理，建立健全线损管理制度，采取有效措施，多供少损，降低供电企业的线损非 常必要了，具有明显的理论和现实意义。 线损的统计、分析和管理是各供电企业的一项日常经营性工作，线损统计工作 的主要任务是统计各种电量和线损指标。统计数字与结果将是进行线损分析的重要 依据，因此，通过线损统计和分析管理，可找出影响线损率变化的各种主要因素， 并根据线损分析得出的结论，制定切合实际的降损措施。为了使供电网的经营管理 者真正了解本供电企业电网结构及各种运行方式中实际线损电量，迫切要求电力企 业认真进行线损理论计算和管理，通过线损理论计算和分析，可确定输电系统和配 电系统的可变损耗和固定损耗比，通过计算掌握线损变化规律，并将计算值与实际 线损值相对比，将本期与上半年同期数据相对比，将相类似线路之间进行对比，以 寻找影响线损变化的原因。因此，线损理论计算与分析应能有效地考核现行网络的 合理性，为网络改造等技术措施的形成、电容补偿的优化等提供足够的技术支持和 依据。科学、合理、准确的电网线损理论计算与分析是各级电力部门能耗计算、统 计、分析、管理及降损的基础l l 埘。 随着电力体制改革的不断深化，在市场经济体制下电力部门的降损增效意识不 断增强，对电网线损理论计算日益重视。全系统统一的负荷实测和线损理论计算与 分析工作已经开始进行。很多企业已经开始按照上级主管部门的要求进行严格的线 损管理，但是，这些管理成果的实际应用，仍然是目前配电企业面临的重要课题 3 4 1 。 重庆大学工程硕十学位论文1 绪论 1 2 电力负荷预测 电力系统首要任务是向各类用户尽可能经济地提供可靠而且符合质量标准要求 的电能，以随时满足各类用户的要求。 电力系统负荷预测是指在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策与自然 条件的情况下，利用一套系统地处理过去与未来负荷的方法，在一定精度意义上， 预测未来某特定时刻或某些特定时刻的负荷值。负荷预测包括两方面的含义：对 未来需求量( 功率) 的预测，用来决定发电设备的容量，以及相应的输电与配电的容 量；对未来用电量( 能量) 的预测，决定了应当安装何种类型的发电容量以及机组 的启停安排等【5 】。 电力系统负荷预测按期限不同可分为年度预测、月度预测和日度预测，从大的 方面来分类，也可以分为长期、中期、短期和超短期负荷预测睁田。 长期与中期之间没有确切的分界线。一般来说，长期预测可长达3 0 年，而中期 预测通常为5 6 年。 长期与中期预测的意义就在于：新的发电机组的安装( 包括装机容量的大小、形 式、地点和时问) 与电网的增容和改建，均决定于对未来若干年后的负荷预测。 短期预测则是指几个月、几周、几天、几小时甚至更短。短期预测的意义在于： 帮助确定燃料供应计划、对运行中的电厂出力要求提出预告以达到事先估计发电机 组出力变化的目的、经济合理地安排本网内各机组的启停以降低旋转储备容量、在 保证正常用电的情况下合理安排检修计划。 超短期预测一般指小时级或分钟级的预测，可对电网进行计算机在线控制，实 现发电容量的合理调度，满足给定的运行要求，同时使发电成本最小睁司。 开发和应用具有较高预测精度的电力系统负荷预测模型对一个电网来说是十分 迫切和需要的。随着电力市场的逐步建立，这种重要性更加明显，对预测的准确性 要求也更高。主要表现在以下几个方面 9 - 1 0 1 ： 1 、准确的负荷预测是电力系统经济运行的主要依据。在电力系统的运行中，为 了给用户提高安全、经济、优质的电能，随时满足用户对负荷的需求。就必须密切 注意系统负荷的变化，以保证有足够的发电容量，同时，述要考虑在确保系统安全 的情况下尽量减小发电余量，降低发电成本。因此，准确的负荷预测，可以使调度 部门经济的安排机组运行方式、水库调整、电网购电计划等。 2 、准确的负荷预测是合理安排电网运行方式的要求。电力系统中，为了保证电 网运行的可靠性，各种发、供电设备都要按计划进行一定的检修、而准确的负荷预 测，可以使调度部门合理安排各种机组启停、设备的检修，保证足够的发电备用容 量和可靠的电网运行环境。 3 、准确的负荷预测是电力系统安全分析的基础。电力系统的安全分析是对电网 2 重庆大学_ t 程硕十学位论文 1 绪论 的运行可靠性做出评估，找出电网存在的问题，从而避免电力系统事故的发生。以 精确的负荷预侧为基础的安全分析得出的结论更接近真实，是发现系统临界状态的 重要依据，从而确保电力系统运行的安全性和稳定性。 4 、准确的负荷预测是实现电网科学管理和调度的重要方面。负荷预测的信息给 电网调度人员提供了一个接近实时的信息，这些信息帮助和提醒调度员随时进行必 要的操作和调整，对电网的运行作好充足的准备，以保证电网安全、经济、可靠的 运行。 5 、在市场运行模式下，负荷短期预测工作，是电力市场运营的基础性工作之一。 电力市场的重要标志是在电力生产和供应过程中引入竞争行为，把电力作为一 种商品市场化，更加突出了商品交易的经济性原则和公开性原则。通过积极的措旃， 合理配置资源，促进电力工业与社会、经济、环境的协调发展而电力负荷预测工作 则是建设电力市场，促进电网和供电企业参与市场竞争，提高电力行业经济效益和 社会效益的基本工作内容之一。 在电力市场环境下，作为市场主体的电力企业将转变工作模式，将经营思路 由电力分配及管理转变为电力营销和服务。如何更好的为用户服务，提供优质、可 靠、连续、稳定的电能，就需要有一个安全、稳定的电网运行环境。因此，这一转 变使得电力负荷预测工作的重要性更被摆到前所未有的高度。 电力市场的发展影响发电、输电、配电和用电的整个过程。在电力市场条件 下，调度和电网管理工作不再突出强制性，而经济性成为首先的、重要的因素，在 发电、输电、配电和用电的整个过程中，调度和电网管理部门作为中心环节，如何 调整电网、如何分配电能、如何规划网络结构都将影响整个系统的经济性和安全性， 这使得准确的负荷预测对全网的调度工作、系统的经济性有着重要的影响。 在电力市场条件下，电厂根据电网调度公布的负荷短期预测结果来竟价上网。 如果电网公布的负荷预测资料( 指用户侧需求负荷) 偏高，将导致系统边际电价过高， 直接影响到电网的经济效益；如果负荷预测资料偏低，将直接影响到电网运行的不 稳定和对用户供电的可靠性。 长期以来，电力负荷预测技术是一项被广泛研究的课题。一方面是由于电力负 荷短期预测与燃料费用支出、机组的经济利用关系最为密切，与电力企业的经济运 行目标息息相关。另一方面，由于现代科技发展成果不断被应用到电力系统运行工 作中，计算机技术的高速发展很大程度上提高了对电网实施实时负荷控制目标的可 能性。电网调度监控系统的不断更新换代，提高了电网的实时控制能力，对准确预 测电力系统短期负荷工作的必要性和迫切性要求大为提高。 重庆大学r r = 程硕士学位论文1 绪论 1 3 电力系统潮流及线损计算 1 3 1 电力系统潮流计算 电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一项基本运算。它根据给定系统 的网络结构及运行条件来确定整个系统的运行状态：主要是各节点电压( 幅值和相 角) ，网络中功率分布及功率损耗等。它既是对电力系统规划设计和运行方式的合理 性、可靠性及经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基 础口5 1 。 潮流计算经历了一个由手工，利用交、直流计算台到应用数字电子计算机的发 展过程。现在的潮流算法都以计算机的应用为前提。 1 9 5 6 年w a r d 等人编制成实用的计算机潮流计算程序，标志着电予计算机开始 在电力系统潮流计算中应用。基于导纳阵的高斯塞德尔法是电力系统中最早得 到应用的潮流计算方法。因它对病态条件( 所谓具有病态条件的系统是指：重负荷 系统；包含有负电抗的系统：具有较长辐射型线路的系统；长线路与短线路接在同 一节点，且其长度比值又很大的系统；或平衡节点位于网络远端的系统。) 特别敏感， 也发展了基于阻抗阵的高斯塞德尔法，但此法中阻抗是满阵占大量内存，而限 制了其应用。1 9 6 1 年v a n n e s s 等人提出用牛顿法求解系统潮流问题，经后人的不断 改进，而得到广泛应用，并出现了多种变型以满足不同的需要，如快速解耦法、直 流法、保留非线性法算法等。同时，6 0 年代初开始出现运用非线性规划的最优潮流 算法。6 0 年代末d o m m e l 和t m n e y 提出最优潮流的简化梯度法，7 0 年代有人提出 海森矩阵法，8 0 年代s u nd i 提出最优潮流牛顿算法，还可把解耦技术应用于最优 潮流，从而形成解耦型最优潮流牛顿算法。随着直流输电技术的发展，交直流联合 电力系统的潮流计算方法相应出现。另外，其它各种潮流算法如最小化潮流算法、 随机潮流算法等也不断涌现。至于用于特殊用途的潮流算法如谐波潮流、适于低压 配电网的潮流算法也得到了较快的发展1 2 6 1 。 潮流算法多种多样，但一般要满足四个基本要求：( i ) 可靠收敛；( i i ) 计算速度 快；( 1 1 1 ) 使用方便灵活；( i v ) 内存占用量少。它们也是对潮流算法进行评价的主要依 据。 1 3 2 电力系统线损计算 随着输配电技术的发展，电力系统理论线损计算方法不断改进，出现了多种计 算方法，使理论线损算法得到了很大的发展。 从目前电力系统的发展状况来看，电力网表计配置仍不齐备，数据采集很困难， 致使现有理论线损计算方法的精度未得到实质性的提高。对于接线复杂、表计更加 不全的配电网来说，各种理论线损计算方法更是难以达到可靠的精度l 。线损计算 的算法可以归纳为以下几种1 2 9 1 ： 4 重庆大学工程硕十学位论文1 绪论 ( 1 ) 最大电流法，也叫损失因数法【l ”。它是利用同负荷曲线的最大值与均方根值 之间的等效关系进行线损计算。采用最大电流法计算线损时不仅要获取最大电流， 而且还要求取损失因数e 而要准确求取e 只有在确知负荷曲线时才有可能。在 已知负荷率f 时，f 可近似求得，即对于一般配电网： f = 0 3f + 0 7 严 ( 1 1 ) 或者 f = 0 2f + 0 8 严 ( 1 2 ) 然而实际中在相同的f 值下，最小荷率值往往不同，则f 的值也将不同，这 就大大影晌线损计算结果的准确性。 此外，最大电流法基于的假设之一是配电网各相电流平衡，而配电网往往伴有 三相不平衡电流，应对三相不平衡问题进行处理。 ( 2 ) 平均电流法，也称等效系数法【1 2 l 。它是利用平均电流( 功率、电量) 与均方 根电流( 功率、电量) 的等效关系进行线损计算的方法。这种方法引入了形状系( k ，) 的概念，它是均方根电流( 功率、电量) 与平均电流( 功率、电量) 的比值。 11 k ，= 言+ 詈a ( a 2 + 1 ) ( 1 3 ) 上。 用平均电流法计算线损时，相当于负荷曲线是水平直线，此方法的最大优点是 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，关键 在于形状系数( 如0 的选取是否合适、正确，而蚝，值的大小与直线变化的持续负荷 曲线有关，负荷曲线发生变化时，形状系数也将发生一定的变化。但为了计算方便， 一般不考虑负荷昼夜变化的不平，只考虑负荷季节性变化的差异，这个也会给计算 结果带来误差。 ( 3 ) 均方根电流法【1 3 1 ，它的物理概念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期内所消耗的电能。 均方根电流法应用较广泛，适用于供用电较为平衡，负荷峰谷差较小的电网线 损计算。但在实际应用中也受到一定条件的限制，体现在：1 ) 代表日的线损率与要 求的月、季、年的线损率有一定的差别；2 ) 在计算支线或干线的均方根电流时，只 能用负荷的均方根电流直接代数相加减的方法，没有考虑负荷曲线形状的差异和负 荷功率因数不同的影响；3 ) 由于配电变压器的额定容量不能体现其实际用电量情况， 因此对于没有实测负荷记录的配电变压器，其均方根电流按与变压器额定容量成正 比的关系来计算一般不完全符合实际负荷情况。 ( 4 ) 潮流法i ”l ，若一段时间如一年内线路上流过的电流或线路某端电压和有功 功率、无功功率的变化规律已知，原则上就可以计算线路的电能损耗，因它无非是 若干更短时间段内电能损耗的总和。在这更短的时间段内，线路电流或线路某一端 5 重庆大学：r ：程硕士学位论文1 绪论 电压和功率可认为不变，因此可以列出以下计算公式： d w = 4 - a 嵫十+ = 茸心+ 写啦+ + g t ( 1 4 ) ：多( 里翼) 取 笛吣 式中：w 全年电能损耗；、硷每个时段内电能损耗；l 一每个时段内线。 路电流：置、q 、u 一每个时段内线路某一端有功、无功功率和电压。 ( 5 ) 最大负荷损耗小时数法【1 6 】，运用潮流法计算虽然比较严格，但是却因计算工 作量太大而不太实用。对不同行业，可从有关手册中查得到它们的最大负荷利用小 时数。所谓最大负荷利用小时数己。是指一年中负荷消费的电能w 除以一年中的 最大负荷只。，即t m 。= w p 血缸。在求得最大负荷利用小时数后就可直接通过查表求 得最大负荷损耗时间f 一。所谓最大负荷损耗时间，是指全年电能损耗w 除以最 大负荷时的功率损耗p 眦，即f 。= w a j o 。因此也可以按下式计算全年电能 损耗： 噬= 七。x f 。 ( 1 5 ) ( 6 ) 等值电阻法【l6 】，它是以均方根电流法为理论基础的一种简化近似计算方法。 该方法适用于运行中配电网络线损计算，它把配电网络通过元件的有功损耗视为通 过配电网线路等值电阻和配电变压器等值电阻所产生的有功损耗。由于该方法仅要 求测量变电站1 0 k v 线路出口处运行数据，避免了收集和整理各负荷点运行数据的 大量工作，便于经常性地进行线损计算和预测。 实践证明等值电阻法能满足线损管理应用的要求，但在原理上等值电阻法只能 作辐射式配电网计算。此外，在该方法中假设变压器负荷率岛相同、各负荷点功率 因数相同以及各节点电压u 相同，这就降低了精度。 ( 7 ) 统计模型法，也叫回归分析法【i9 】。这种方法将具有代表性的线路线损值和特 征参数值作为回归分析的样本，由此建立回归方程，用于未经计算线损的其余配电 线路和已计算过线损但线路结构和运行参数发生变化时的线损快速计算。它能利用 尽可能少的原始数据使线损计算达到一定的准确度，而且回归方程能比较清楚地指 出降损方向。 但是，回归分析用于线损计算时有一定的局限性，体现在：1 ) 任何具体形式的 回归方程都不能精确表示出线损与特征参数间固有的、可能极其复杂的非线性关系， 也不能对任何配电网都适用；2 ) 不同配电网需采用不同形式的回归方程，每次建立 回归方程的工作量也比较大：3 ) 由于建立回归方程的样本常用均方根电流法得到， 准确性不高；4 ) 确定回归方程的函数形式需要丰富的经验，不同的配电网需要采用 不同形式的回归方程，因而这种方法难以得到很准确的结果。 6 重庆大学1 = 程硕士学位论文 l 绪论 随着电力系统自动化水平的不断提高，系统能够采集到的数据不断增多，也就 相应提高了原始数据的可信度，这时各种新型算法应运而生。如适合配电网潮流计 算的改进的潮流算法( 如前推回代算法、二次设压法、等值递推法等) ，基于这些 方法可以进行配网的线损计算。 在电力系统中，发电机、变压器、输电线、并联电抗器和并联电容器等元件的 参数三相对称，早期的三相负荷也基本对称，因此，在计算电力系统的潮流分布时， 通常都是按照单相潮流来计算。然而，随着经济的发展。电力系统中逐渐出现大量 的不对称负荷，比如电力机车、电弧炉和单相招流设备等( 对单相负荷来讲，尽管 长期来讲负荷具有对称性，但每相负荷的同时率只要不相同，也会产生二相不对称， 结果不但引起相线损耗的增加，而且使中性线上有电流通过，也会产生很大的损耗) ， 这时如果仍按对称情况来计算潮流分布，必将产生较大的误差。但是大部分的潮流 算法包括改进的潮流算法按照三相对称的情况计算。因此，在用潮流算法来计算配 电网线损时，一般忽略不对称的因素，这时也会产生一定的误差1 2 0 l 。 通过对以上各种算法的研究发现，在对线损的计算过程中，很少考虑电网的三 相不对称的问题。然而根据对配电网尤其是低压配电网的实测发现，三相不平衡问 题比较严重。 综上所述，目前已有的各种线损计算方法都有一定的局限性。因而根据网络实 际的数据状况，对配电网进行准确而快速的线损计算。 1 4 降低线损的措施 采取技术措施降低线损是线损管理工作的基础，针对电网电能损失的规律和特 点采取相应的技术措施，就能以少的投资取得最大节电效果，实现多供少损，提高 电网经济效益。首先调整完善电网结构，电网结构对线损的形成有重要影响。在电 网的规划建设与改造过程中，要充分考虑对线损的影响l 。一个结构布局合理的电 网，对客户能够提供合格的电能，对电力企业本身能够长期以低损、高效的供电方 式，实现较高的经济效果调整电网结构应考虑以下几个方面一o l ： ( 1 ) 电源应设在负荷中心，线路由电源向周围辐射，农村低压用电要尽量使配电 变压器安装在负荷的中心位置。 ( 2 ) 缩短供电半径，避免近电远供和迂回供电，l o k v 线路供电半径应不大于 1 5 k m ，0 4 k v 线路供电半径应不大于0 5 k m ，由于各地的经济发展情况不同，山区与 平原、城镇与农村差别很大在条件差的地区完全按以上供电半径要求，很难实现， 也不经济。根据农村低压电力技术规程推荐，0 4 k v 线路的优化供电半径也可根 据以下方法确定： 1 ) 设备容量密度在1 0 0 0 k w 瓜n 1 2 以上的地区，供电半径为0 4 k m ： 7 重庆大学工程硕十学位论文1 绪论 2 ) 设备容量密度在4 0 0 _ l o o o k w l ( 1 n 2 的地区，供电半径为0 5 k m ； 3 ) 设备容量密度在2 0 0 - 4 0 0 k w k m 2 的地区，供电半径为0 7 k m ； 4 ) 平原及山牧区，设备容量密度小于2 0 0 k w k m 2 地区供电半径：平原块状地区 不应大于1 o k m ；带状地区不应大于1 5 k m 。 ( 3 ) 合理选择导线截面。增加导线截面会降低导线电阻，减少电能损耗和线路压 降。导线截面积与电能损耗成反比关系，但增加导线截面会增加投资。在增加导线 截面时，要综合考虑投入与降损的关系。一般来讲，线路中电能损失大部分集中在 主干线部分，在主干线中又集中在线路首端到末端，从主干线到分支线由大到小的 顺序选择阶梯型导线截面，同时要考虑今后的发展和电压降的要求。l o k v 配电线路 导线截面：主干线不宜小于7 0 r a m 2 ，支干线不宜小于5 0 r a m 2 ，分支线不宜小于3 5 m 1 1 1 2 。 o 4 k v 低压主干线按最大工作电流选取导线截面，但不应小于3 5 r a m 2 ，分支线不得小 于2 5 1 ：1 1 1 1 1 2 ，禁止使用单股、破股线和铁线。 ( 4 ) 选择节能型配电变压器，并合理选择容量。配电变压器损失在配电系统电能 损失中，占有很大的比重。减少配电变压器损失，对降低综合损失具有重要作用。 减少配电变压器损失的方法就是采用节能型变压器和提高配电变压器负荷率。 ( 5 ) 调节母线电压：在负载功率不变的条件，提高母线电压，线路电流会相应减 少，线路损失会随之降低。如果将6 k v 升压至u l o k v ，线路损失降低6 4 ，将l o k v 升 压到3 5 k v ，线路损失会降低9 2 。在负载容量较大，离电源点较远宜采用较高电压 等级的供电方式。 对于运行在一定电压下的线路，电压在额定数值上下允许一定的波动范围。配 电线路电压允许波动范围为标准电压的7 ，低压线路电压允许波动范围为标准电 压的- 4 - 1 0 。如果线路电压运行在上限或下限，线路的电能损失将不同，电压高则 损失低，反之损失高。例如l o k v 配电线路上限电压为1 0 7 k v ，下限电压为9 3 k v ， 输送同样的功率，用上限电压供电比用下限电压供电减少线路电能损失2 4 ：o 4 k v 线路用上限电压供电比用下限电压供电减少电能损失3 3 。 提高配电线路供电电压会增加配电变压器的损耗。因变压器空载损耗与所加电 压的平方成正比，有时提高电压会使综合损失增加，所以要线损、变损综合考虑。 线路负荷高峰期应提高电压，低谷时不易提高电压；变压器空载损失功率大于线路 损失功率时不易提高电压，应适当降压。低压线路提高供电电压也会增加机械电能 表电压线圈的电能损失，但一般来说线路损失大于电能表线圈损失，故提高低压线 路电压是减少低压线损的一个有效措旋。 ( 6 ) 提高功率因数。提高电力网中各个组成部分的功率因数，以充分利用发变电 设备的容量，增加其发输电能力，减少供电线路中的有功功率和电能损耗，并降低 线路中的电压损失与电压波动，以达到节约电能和提高供电质量的目的。 8 重庆大学工程硕士学位论文l 绪论 ( 7 ) 其他降损措施 a ) 改善配电网络的行局和结构 从降损角度考虑电网布局，关键是合理选择供电半径和控制最长电气距离。供 电半径应根据负荷分布按电压降选择，以损耗校核。在规划设计时，要考虑到留有 裕度，以适应负荷增长的需要，一般压降不超过线路额定电压的5 。 配电线路电能损失的绝大部分是在干线段，降低干线段上的电能损耗是线路降 损的一个主攻方向，而且减少干线段的压降，对提高全线路的电能质量也起很大作 用。干线段的技术降损措施是多种的，比如增大导线截面、提前分流、转移负荷等。 增大导线截面是降低干线段损耗的一项有效且可行的技术措施，但要作技术经济分 析，过份增大将会使资金回收年限过长造成经济上的不合理。 b ) 变压器的经济运行 为提高配电系统供电可靠性和适应配电网络季节性强负荷波动大的特点，3 5 k v 变电站应实行两台主变并列运行，两台主变的投切可按临界负荷确定。对所载负荷 主变应强调经济运行以减少主变损耗。当季节性变化的总负荷小于临界负荷时；以 切除一台主变运行为经济，而大于临界负荷时两台主变运行经济。1 0 k v 配电变压 器的损耗占配电网损很大的比例，配电变压器运行不经济的主要原因是由于配电变 压器容量的选择不合适，安装位置又不尽恰当，尤其是农村用电负荷存在季节性强、 峰谷差大、年利用小时低、全年轻载甚至空载时间长，加之管理不善等因素造成。 因此，合理选型和调整配变容量，提高配变平均负载率，是配电网络降损工作中的 一项重点内容。配电变压器其运行时的实际铜损等于铁损的情况下，便可获得最高 工作效率，负载率为最佳负载率。 c ) 改善供电电压水平 “改善电压水平”就是要根据负荷情况使运行电压处在一个经济合理的水平， 正确的做法是要使用电设备电压水平控制在额定值允许的偏移范围内。在忙季、高 峰负荷和可变损耗占线损比重大时可适当提高电压使接近上限运行：在闲季、低谷 轻负荷和固定损占线损比重大时可适当降低电压使接近下限运行。实行这一目的可 以通过无功补偿或在变电站调节变压器分接头等手段来控制。 1 5 主要研究内容 本文根据固原电网对降低线损的要求和线损分析的现有研究成果，结合固原电 网的实际情况对负荷预测、潮流计算、线损预测和降损措施进行了研究，希望通过 本文的研究和成果应用，加强本单位线损管理工作，降低网络损耗，降低电力用户 的供电成本，进一步促进系统发展的需要。本文所要研究的主要内容包括以下三个 方面： 9 重庆大学丁程硕十学位论文1 绪论 1 、负荷预测 电力负荷预测是电力系统管理现代化的重要内容之一。随着现代科学技术的快 速发展，负荷预测技术的研究也在不断深化，各种各样的负荷预测方法不断涌现。 本文基于灰色g m ( 1 ，1 ) 预测方法| 3 3 4 4 1 具有所需样本数据少、计算简便、可以检验 等优点，选用该模型对固原电网2 0 0 6 年以及2 0 0 7 年负荷进行预测，获得了满意的预 测结果。 2 、潮流计算及线损预测 虽然目i ； 我国电力系统供需总量基本平衡，但是结构性矛盾比较突出。随着国 民经济产业结构的调整和电力工业的发展，用电结构和水平发生了很大的变化，突 出表现为最大负荷的增长率超过年用电量和年平均负荷的增长率，而年最小负荷的 增长率低于年平均负荷的增长率，使得供电负荷率逐年下降，峰谷差逐年加大，从 而导致线损逐年增加。 本文根据固原电网原始数据对其丰大运行方式进行了潮流计算，并根据负荷预 测的结果，基于2 0 0 0 - 2 0 0 5 年负荷曲线，应用潮流法对固原电网2 0 0 6 年以及2 0 0 7 年进行线损预测。 3 、降损措旖分析 简单分析常用的降损措施，以固原电网的实际情况为例，分别采用无功补偿优 化配置方法、提高负荷率以及改变运行方式三个降损措施进行仿真计算，并对结果 作出分析比较。 1 0 重庆大学一r 程硕十学位论文2 电力系统负荷预测及其在同原电网的麻用 2 电力系统负荷预测模型及其在固原电网的应用 2 1 引言 电力系统负荷预测是指在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策与自然 条件和社会影响的情况下，研究和利用一种系统地处理过去与未来负荷的方法，在 满足一定精度的要求下，决定未来某特定时刻或某些特定时刻的负荷值。电力负荷 预测是电网规划的重要组成部分，也是电网规划的基础。 负荷预测的结果为地区电力发展速度、电力建设规模、电力工业布局、能源资 源平衡以及地区电网间的电力余缺调剂提供了可靠的依据。 负荷预测的准确性直接影响到电力系统投资及运行的合理性，直接关系到电网 的安全经济可靠运行。提高负荷预测水平，有利于计划用电管理；有利于合理安排 电网运行方式和机组检修计划；有利于节煤、节油和降低发电成本：有利于制定合 理的电源建设规划；有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此，负荷预测 已经成为实现电力系统管理现代化的重要内容之一，选择适当的方法以提高负荷预 测的准确度，也是电网规划的一个重要研究方向。 负荷预测是保证电力系统可靠供电、经济运行的前提。因为电能是一种没有仓 库的特殊商品，它的生产、输送、分配和使用几个环节都在同一个时刻完成，而且 现代的电力系统十分庞大，要使电能达到“产”、“销”的动态平衡，必须对用电 量进行预测，按用户的需求来编制发电机组的开停计划，只有这样才能保证可靠地 供电，也只有这样才能达到电力系统的经济运行。 负荷预测是电力系统规划建设的依据。电力工业是国民经济的重要部门之一。 随着现代工业和农业的不断发展及人民生活水平的日益提高，社会对电力的需求量 越来越大。为了满足日益增大的电力需求，必须不断扩大电力系统的规模。由于电 力工业的发展不仅需要消耗巨大的投资和一次能源，对国民经济的其他部门也会产 生巨大的影响，合理地进行电力系统规划不仅可以获得巨大的经济效益，也可以获 得巨大的社会效益。相反，电力系统规划的失误会给国家建设带来不可弥补的损失。 因此，对电力系统规划问题进行研究，以求最大限度地提高规划质量，具有重大的 现实意义，而实现这个目标的第一步就是要做好负荷预测。 负荷预测的准确程度将直接影响到投资、网络布局和运行的合理性，因此，负 荷预测在规划中显得尤其重要。若负荷及电量预测不足，电网的发展便不能适应实 际发展的需要，无法满足用户正常供电要求，甚至还可能缺电。另一方面，若负荷 及电量预测过高，则又会导致安装一些过多而不能充分利用的设备，从而引起投资 的浪费。在电力市场条件下，任何拉闸、限电等违反合同的行为都要付出经济赔偿。 重庆大学工程硕士学位论文 2 电力系统负荷预测及其在同原电网的麻用 负荷预测的精度直接关系到各方利益，因此预测的准确性要求更高。 电力负荷预测工作的水平已成为衡量一个电力企业的管理是否走向现代化的显 著标志之一，尤其在我国电力事业快速发展的今天，用电管理走向市场，电力负荷 预测问题的解决己经成为我们面临的重要而艰巨的任务。因此，对负荷预测算法及 模型的研究具有重要的意义和价值。 2 2 灰色预测模型 灰色理论口“”是研究少数据不确定性的理论。灰色理论在分析少数据的特征、 了解少数据的行为表现、探讨少数据的潜在机制、综合少数据的现象基础上，揭示 少数据、少信息背景下事物的演化规律，为建立人与自然、经济与资源的和谐关系 提供依据，为用有限信息解决工农业生产合理布局、生态环境协调平衡、资源优化 利用、经济条件有效组合、商品经济健康发展、城镇建设有序规划提供支持。具体 来说，在少数据不确定性背景下，数据的处理、现象的分析、模型的建立、发展趋 势的预测、事物的决策、系统的控制与状态的评估，是灰色理论的技术内容】。 灰色系统这一新兴学科属于系统科学学科群，它的产生和迅速发展成为当代科 学发展的一大景观。灰色系统指的是信息不完全的系统。信息不完全是指系统因 素、因素关系、系统结构及系统作用原理这四个方面的信息缺乏，它以“部分信息 己知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要 通过对“部分”己知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为 的正确认识和有效控制。灰色理论将一切随机变量看作是在一定范围内变化的灰色 量，将随机过程看作是在一定范围内变化的，与时间有关的灰色过程，对灰色量的 处理采用数据处理的方法，即数据生成将杂乱无章的原始数据整理成规律性较强 的生成数列进行研究。它着重研究概率统计、模糊数学所不能解决的“小样本、贫 信息、不确定”问题，并依据信息覆盖，通过序列生成寻求现实规律。其特点是“少 数据建模”。与模糊数学不同的是，灰色系统理论着重研究“外延明确、内涵不明 确”的对象。短短十几年，灰色系统理论不仅在理论上迅速发展，日臻完善，而且 在社会、经济、科技等各方面得到日益广泛和深入的应用；成功地解决了生产、生 活和科学研究中的大量实际问题，取得了一系列重大成果。目前，英国、美国、德 国、日本、澳大利亚、加拿大、奥地利、俄罗斯、台湾、香港地区及国际组织等有 许多知名学者从事灰色系统的研究和应用；海内外8 4 所高校开设了灰色系统课程， 数百名博士、硕士研究生运用灰色系统的思想方法开展科学研究，撰写学位论文： 国际、国内2 0 0 多种学术期刊发表灰色系统论文，许多国际会议把灰色系统列为讨论 专题。 虽然灰色系统在电力系统负荷预测中得到了应用，然而仍需要研究如何根据负 重庆大学t 程硕士学位论文2 电力系统负荷预测及其在同原电网的应用 荷特点，结合其它方法来提高负荷预测的精度。 2 2 1g m 模型建模机理 g m 模型即灰色模型( g r e ym o d e l ) 1 3 8 1 。一般建模是用数据列建立差分方 程，灰色建模，则是用原始数据列作生成后建立微分方程。由于系统被噪音污染后， 所以原始数据列呈现出离乱的情况。离乱的数列即灰色数列，或者灰色过程，对灰 色过程建立的模型，便称为灰色模型。 灰色系统理论( 也可简称灰色理论) 其所以能够建立微分方程型的模型，是基 于下述概念、观点、方式和方法。 灰色理论将随机量当作是在一定范围内变化的灰色量，将随机过程当作是在 一定范围、一定时区内变化的灰色过程。 灰色理论将无规律的原始数据经生后，使其变为较有规律的生成数列再建 模。所以灰色模型g m 实际上是生成数列模型。 灰色理论按开集拓定义了数列的时间测度，进而定义了信息浓度，定义了灰 导数与灰微分方程。 灰色理论通过灰数的不同生成方式，数据的不同取舍，不同级别的残差g m 模型，来调、修正