（电力系统及其自动化专业论文）含分布式电源的配电网线损研究.pdf

t h er e s e a r c ho nt h el i n el o s si nt h ed i s t r e b u t i o nn e t w o r k w i t hd i s t r i b u t e dg e n e r a t i o n s d o n gs h e n x u e b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e t e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 a t h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g l n e l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n l n c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rz h o u y u s h e n g a p r i l ，2 0 11 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：誓巨慝 日期：别年乡月铭日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权长沙理工大学可以将本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和汇编本学位论文。同时 授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到中国学位论文全文数据库，并 通过网络向社会公众提供信息服务。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名： 李恒艨 日期：矽i 年月移日 导师繇习擒纱日期加t f 年歹月妙日 摘要 分布式发电( d g ) 技术现在已经是电力行业的一个研究热点，分布式电源以其灵 活性将会对传统的配电网产生相当大的影响。当各种分布式电源接入配电网之后使配电 网的结构和潮流分布发生了很大的变化，因此就产生了许多新的问题，其中对配电网的 网损变化影响是重要研究课题之一。 本文首先在分析传统配电网线损计算方法以及分布式电源对配电网影响的基础上， 介绍了分布式发电技术的基本理论，现在广泛应用的几种分布式发电技术，对分布式电 源接入配电网后对配电网网损等的影响开展研究。通过建立典型的配电网模型，重点研 究了分布式电源接入配电网后，分布式电源的容量、接入位置、以及分布式电源的运行 方式等对损耗的影响的网损变化率的变化规律。建立了配电系统3 3 节点仿真模型，按 照分布式电源的接入方式的不同，把分布式电源划分成四种节点，运用改进的前推回推 潮流计算方法，分析了不同分布式电源，按照不同容量，不同位置接入后对整个配电系 统的电压产生的影响，得到了采用异步电机作为接口的分布式电源会降低系统电压水 平，而采用其它形式接口的分布式电源对系统电压有支撑作用。为配电网分布式电源接 入方式提供有价值的参考。 关键字：分布式电源( d g ，d i s t r i b u t e dg e n e r a t i o n ) ；线损；配电网；潮流；前推回推； a b s t r a c t 乃ed i s t r i b u t e dp o w e rg e n e r a t i o nt e c h n o l o g yi sn o wah o ts p o to fr e s e a r c hi nt h ee l e c t r i c p o w e ri n d u s t r y t h e d i s t r i b u t e d p o w e r , w i t l l i t s f l e x i b i l i t y t ot r a d i t i o n a ld i s t r i b u t i o n n e t w o r k ，w i l lb eg e n e r a t e dc o n s i d e r a b l ei n f l u e n c e n o w ，w h e nt h ed i f f e r e n td i s t r i b u t e dp o w e r a c c e s st ot h et r a d i o n a ld i s t r i b u t i o n , t h es t r u c t i o na n dt i d a lc u r r e n tw o u l dc h a n g el a r g e l y ，t h u s c a u s em a n yn e wp r o b l e m s ，t h em o s ti m p o r t a n tp r o b l e mi st h en e t w o r kl o s sf o rd i s t r i b u t i o n n e t w o r kt h a th a sm a d ead i f f e r e n c e f i r s t l yt h i sp a p e ri na n a l y z i n gt h et r a d i t i o n a lp o w e rl o s sc a l c u l a t i o nm e t h o d ，a n dt h e d i s t r i b u t e dp o w e ro fe l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r k , o nt h eb a s i so fi n f l u e n c e ，i n t r o d u c e st h e b a s i ct h e o r yo ft h ed i s t r i b u t e dp o w e rg e n e r a t i o nt e c h n o l o g y ，n o ww i d e l yd i s t r i b u t e dp o w e r g e n e r a t i o nt e c h n o l o g y ，s e v e r a lo ft h ed i s t r i b u t e dp o w e rd i s t r i b u t i o no fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k a c c e s sa f t e rt h ee f f e c t so fd a m a g e dr e s e a r c h t h r o u g ht h ee s t a b l i s h m e n to fat y p i c a lp o w e r n e t w o r km o d e l ，f o c u so nt h ed i s t r i b u t e dp o w e ra c c e s sd i s t r i b u t e dp o w e rd i s t r i b u t i o n , t h e c a p a c i t y , a c c e s sp o s i t i o n , a n dt h eo p e r a t i o nm o d eo ft h ed i s t r i b u t e dp o w e ro ft h ei n f l u e n c eo f t h el o s s ，t h ec h a n g er u l eo fn e t w o r kl o s sr a t e e s t a b l i s h e dd i s t r i b u t i o ns y s t e ms i m u l a t i o n m o d e l ，3 3n o d e ，a c c o r d i n gt ot h ed i s t r i b u t e dp o w e ro fa c c e s s ，d i f f e r e n tw a y so fd i s t r i b u t e d p o w e rw a sd i v i d e di n t of o u rn o d e s 1 1 1 eb a c k f o r w a r db yt h ei m p r o v e df l o wc a l c u l a t i o n m e t h o d ，p u s h i n gt h ed i s t r i b u t e dp o w e r , a n a l y z e so nt h ed i f f e r e n ta c c o r d i n gt od i f f e r e n t c a p a c i t yo fd i f f e r e n tp o s i t i o n , a f t e rt h ed i s t r i b u t i o ns y s t e ma c c e s st h ev o l t a g ei n f l u e n c e g e t t h ea s y n c h r o n o u sm o t o r sa si n t e r f a c ed i s t r i b u t e dp o w e rw i l lr e d u c es y s t e mo fv o l t a g el e v e l ， a n du s eo t h e rf o r m si n t e r f a c eo ft h ed i s t r i b u t e dp o w e rs y s t e mv o l t a g eh a v es u p p o r tr o l e t h e d i s t r i b u t e dp o w e ra c c e s sf o rd i s t r i b u t i o nn e t w o r kp r o v i d ev a l u a b l er e f e r e n c e k e yw o r d s ：d i s t r i b u t e dp o w e rs u p p l y ( d g ，a r ed i s t r i b u t e d ) ；l i n el o s s ；d i s t r i b u t i o n n e t w o r k ；t r e n d ；f o r m e rb a c kp u s h i n g ； u 目录 摘要i a j b s t r a c t i i 第一章绪论 1 1 电力网的线损。1 1 1 1 线损概念。1 1 1 2 线损产生的原因及现状1 1 1 3 线损管理的意义一2 1 2 配电网理论线损研究的目的和意义3 1 2l 研究目的3 1 2 2 研究意义3 1 3 分布式电源4 1 3 1 分布式电源的概念一4 1 3 2 含分布式电源的研究背景5 1 3 3 含分布式电源的配电网国内外研究现状6 1 4 本文的工作6 第二章配电网理论线损的计算方法的研究 2 1 线损的构成与分类8 2 2 线损理论计算的条件和要求9 2 2 1 开展线损理论计算的条件一9 2 2 2 对线损理论计算的要求1 0 2 3 配电网理论线损的计算方法1o 2 3 1 均方根电流法1 0 2 3 2 平均电流法1 1 2 3 - 3 最大电流法1 2 2 3 4 最大负荷损耗小时法1 4 2 3 5 等值电阻法1 5 2 3 6 潮流法l5 2 3 7 电压损失法l6 2 3 8 竹节法1 7 2 3 9 遗传算法与人工神经网络算法1 8 2 3 1 0 基于区间算法1 8 2 3 1 1 模糊识别算法1 8 2 4 影响配电网理论线损计算准确度的主要因素1 9 2 5 本章小结1 9 第三章d g 的引入对配电网系统的影响 3 1 分布式电源的( d g ) 分类2 1 3 1 1 太阳能光伏电池2 l 3 1 2 风力发电2 3 3 1 3 燃料电池2 5 3 1 4 微型燃气轮机2 6 3 1 5 其他2 7 3 2 分布式电源对配电网的影响2 8 3 2 1 对系统可靠性的影响2 8 3 2 2 对系统保护的影响2 8 3 2 3 对电能质量的影响2 9 3 2 4 对网损的影响3 0 3 2 5 其它方面影响3 l 3 3 分布式发电对配电网规划的影响3 l 3 4d g 研究领域的问题及展望3 2 3 5 本章小结3 3 第四章d g 接入配电网后线损的研究及仿真分析 4 1 配电网的理想模型分析3 4 4 2d g 接入配电网后线损变化模型分析一3 5 4 3d g 接入配电网后线损变化仿真分析3 8 4 3 1d g 的接入位置对线路损耗的影响3 8 4 3 2d g 相对负荷容量对线路损耗的影响4 0 4 3 3d g 的运行方式对线路损耗的影响4 l 4 4 实际情况与理想模型的区别4 3 4 5 本章小结4 4 第五章含分布式电源的配电网线损电压研究和算例 5 1 配电网潮流计算对分布式电源的分类4 5 5 1 1p q 节点4 5 5 1 2p v 节点4 6 5 1 3p 2 r 节点。4 6 5 1 4p q ( v ) 节点4 7 5 2 含分布式电源的潮流算法一4 7 5 3 算例分析4 8 5 4 结论一5 0 结论与展望51 参考文献5 3 到谢5 8 附录a ( 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文和专利) 5 9 第一章绪论 降低传输和分配过程中的电能损耗是电力行业实现节能减排的重要任务，是 实现少损，提高供电企业的效益和电能质量的重要措施。 线损率是电力工业中重要的技术经济指标之一。随着电力企业体制改革和分布 式新能源技术应用的发展，改变了供应电网络的结构和管理方式。加强电网管理、 降低线损是电力企业降低成本的主要措施。为了更有效的拟定合理的降损措施， 准确、简便的线损计算和分析方法是必要的。研究含有分布式电源的配电网线损 具有很大的理论意义和应用前景。 1 1 电力网的线损 1 1 1 线损概念 电能从电厂发出，经线路到用户，中间在输送、变压、配电等几个环节造成 了电能的损耗，这个就称为线损，也就是电能从电厂发出到用户输入的电能与用 户得到的电能之差。线路中损耗的电能与输入电网的电能之比叫做线损率。线损 率反应了电网布局的合理性与否，以及运行过程中的经济性，同时也是国家进行 考核电力企业管理水平是否有效、先进的一重要技术指标。 1 1 2 线损产生的原因及现状 电力网中产生线损的原因，主要有以下几个方面： ( 1 ) 电阻作用 电能在电力网中传输，必须要克服线路中的阻碍作用，即要克服线路中的电阻 而流动，因此将引起线路中导体的温度升高，此时电能转化为热能而散失到导体 周围的空气中产生了电能损耗( 线损) 。这种损耗是随着电流的大小而变化的，又 因为这种损耗是克服了线路中的电阻而产生的电阻损耗，所以也可以成为可变损 耗。 ( 2 ) 磁场作用 交流电流流过电气设备时候，会产生一个可维持的磁场，在这种情况下，才 能带动负载动作来做功，例如电动机是建立了一个可维持的旋转磁场，并带动机 械负荷做功；变压器是建立了一个可维持的交变磁场，经过电压的升高降低，使 电能输送到远方的用户。当交流电通过电气设备时，电气设备吸收无功进行交换， 在这种情况下形成了一个可维持的磁场，这一过程就叫做电磁转化过程。在这个 过程中，由于电流通过电气设备，就必然会产生磁滞和涡旋现象，会使的电气设 备的铁芯温度升高，从而产生电能损耗。又因为这种电能损耗是电网的电压决定 的，只要电网的电压是个固定值，损耗就不变，所以这种损耗又称为不变损耗。 ( 3 ) 管理方面的因素 管理损耗的产生是因为电力管理部门的管理制度的不健全和管理水平的低 下。如；用户的违章用电、窃电；由于线路维护的不到位产生的漏电；表计的不 准确导致的抄表误差；以及工作人员由于粗心大意进行的漏抄等人为因素。又因 为这些损耗的总和是不可计量的，所以称为不明损耗。 ( 4 ) 其他方面的因素 如高压和超高压输电线路导线上产生的电晕损耗的因素等。 目前线损率的现状为： 我国( 城网和农网) ：7 5 - - 8 5 日、德、法、英( 国土小) ：5 - - 7 美、加、俄( 国土大) ：7 8 我国农网：2 7 , - - , 3 0 ( 远高于理论线损) 0 4k v ：1 2 1 5 ，1 0k v ：8 1 0 ，3 5 11 0k v ：4 5 1 1 3 线损管理的意义 线损的产生是避免不了的，是电力线路传输当中电能以热能以及电晕形式的 散失的，因此它是一种自然的物理现象3 ；可是线损中还是有部分是可减少的损耗， 因此如何使得这些损耗减少到最低，并且在经济效益方面达到最大，这才是目前 对电网损耗进行研究的最重要目的。 电网的理论线损的研究意义主要有以下几方面： ( 1 ) 为了电力行业中管理人员能够更准确的掌握整个电网的线损情况，可以通 2 过电网的理论线损进行整体的分析；如，经过线损的理论计算可以知道各种损耗 的情况，即可变损耗是多少，固定损耗是多少；电网中各种电气设备中的损耗是 多少等。 ( 2 ) 理论线损的研究，可以更合理的制定更全面的线损考核指标，是制定年、 季、月等线损指标的依据，是降损承包责任制的基础。 ( 3 ) 电网的规划、改造以及电网的调压，无功补偿，经济运行等都是以理论线 损的计算为基础的，理论线损的计算能够更加及时，准确的制定出相应的上述技 术策略。 ( 4 ) 通过线损的理论计算，可以发现线损管理环节中薄弱环节，能够起到指导 和促进的作用，如制定相应的管理制度，使得线损管理制度更经济化和制度化等。 因此我们有必要对电网的理论线损进行研究，这对提高电力行业的经济效益 有很重要的意义。 1 2 配电网理论线损研究的目的和意义 1 2 1 研究目的 进行配电网的理论线损的研究的目的主要有以下几个方面： ( 1 ) 研究配电网理论线损的各种计算方法，能够更加合理的，准确的，简便的 计算出配电网中电能的损耗。 ( 2 ) 通过配电网的理论线损研究可以更加准确的知道线损的构成“1 ，制定更合 理的线损管理制度，从而使电力部门降低损耗，提高经济效益。 ( 3 ) 对配电网络的优化，建设和改造提供了理论依据。 ( 4 ) 使配电网更加合理，提高了供电能力，减轻了供电能力不足的局面，使配 电网处于经济运行状态。 1 2 2 研究意义 国家考核电力部门的一项重要经济指标就是配网线损率，它是电力系统完成 国家计划的主要内容，反映了供电行业的管理水平。配电网理论线损计算对于配 电网线损计算、分析、管理有很重要的意义，通过理论线损计算能够优化配网机 构，实现配电网的经济运行。3 ；通过配电网理论线损的传统计算方法的研究，对 比其优缺点，可以找到新的计算方法；能够更加准确，方便，有效的计算出配电 网的理论损耗，能够制定相应的降损措施，使的电力行业降低电能损耗，运行经 济化；能够优化配电网结构，确定最佳的运行方式更有利于调度；能够提高供电 可靠性，缓解局部地区的供电紧张的局面。 十一五期间，国家十分重视电网的建设，实施了城市电网和农村电网的建设 和改造工程，特别是解决无电地区人口用电问题，使得我国电力行业得到了巨大 的发展，为我国的经济发展做出了巨大的贡献。各级电网中，按照损耗的比例来 看，1 0k v 配电网及以下线损的电量一般占到所有电能损耗的4 5 一- - 6 0 ，因此这一 直是地方电力部门工作的重点，即降低损耗1 。而目前最重要的是：第一，供电量 的不足，第二，配电网的线损率高，所以通过配电网的理论线损的计算能够优化 配电网的结构，降低损耗，时配电网的运行方式更具有经济型，节约了能源，挺 高了供电可靠性。 目前，很多地区都进行了配电网线损管理的工作，但是手段都比较简单，抄 表，计量，运用简单的线损计算方法进行粗略的计算，基本上都没有开展配网线 损的理论计算工作，并不能算是真正意义上的线损分析。因此不能够得出这些地 区的真正线损值，所以很多线损管理的制度的制定只能通过经验来制定，很不规 范。 总而言之，对配电网理论线损的计算方法的研究，是为了得到新的计算方法 和新技术，能够更有效的提高配电网理论线损计算的精度，优化配电网结构，运 行方式，提高电力行业的的经济效益等等。配电网理论线损的研究不仅是电力部 门开展工作的需要，也是配电网自身发展的需要，为实际的工程提供了理论依据， 也推动了配电网理论计算方法的进步，具有很重要的意义。 1 3 分布式电源 1 3 1 分布式电源的概念 近几年，分布式发电旧1 ( d g ，d is t r i b u t e dg e n e r a t i o n ) 已经成为人们关注的 热点之一。分布式发电是指发电系统以小规模( 几十k w 到几十m i g 的小型模块) 、 4 分散式的方式布置在用户附近，可独立输出电能的系统；分布式电源合理的接入 到现有的配电网络中，将成为今后分布式发电的发展趋势；已有研究指出，到2 0 1 0 年，新增分布式发电总容量将占新增电源总容量的2 0 n 们。 分布式电源是近些年来很受关注的用小型设备向配电网提供能源供应的新的 能源利用方式n 1 3 。相比较传统的集中式的电源而言，分布式电源在并网运行是的 形式上，不需要再建设一个网络进行远距离上的输电，因此免除了传统电源需要 通过输电，变电等环节，所以减少了电能的损耗，使配电网的建设也运行更加经 济化；分布式电源从其功能上，他能同时实现供电、供热等多种能源形式，所以 更加有效的实现了能源的利用率；从分布式电源的本身来看，更加灵活，提高了 系统的可靠性和安全性：从分布式电源的结构来看，大都采用可再生资源等清洁 能源为燃料，比传统的集中是电源更具环保性。 1 3 2 含分布式电源的研究背景 近年来，分布式发电( d g ) 技术以其环保型、经济型受到了越来越多人的关 注。很多的发达国家，在能源的调整战略中，都把分布式发电技术放在了很重要 的位置。在我国，为了确保电力供应对经济的持续性，在已建设的中央电站及电 网的基础上，合理的搭配发展d g 技术将是我国电力系统未来发展的必然趋势。 d g 发电设施主要包括括：太阳能光伏电池、风力发电机、地热发电设备、微 型燃气轮机、燃料电池、生物质发电装置等n 羽。根据不同用户群集的使用，d g 装 置可实现电力调峰、热电联供电站、备用电站以及边缘地区的独立发电等多种用。 全球范围内，已安装的m v 级的发电装置超过了3 0 0 万台，并且以每年超过 8 0 0 0 0 m v 的速度递增。美国电力科学研究院( e p r i ) 研究表明，2 0 l o 年，全球2 5 的电能由小于2m w 的d g 装置提供，并且d g 所占市场份额达到2 0 1 0 ；在美国， 在加利福尼亚州分布式电站发电量达4g 形5g w ( 单站容量lm w 2m w ) ，并且 在2 0 1 0 年2 0 的新建商业、办公建筑都使用“热电冷三联产系统功能模式”，并对 5 的的现有商用、办公建筑进行了改造；欧盟委员会也提出2 0 1 0 年，欧盟发电量 中“热电联产 所占的比例从2 0 0 5 年的9 增到1 8 ；印度2 0 1 2 年可再生能源发 电比例将超过1 0 n 副。 从降低环境污染和可持续发展观点看，分布式发电技术是我国的必然选择。 由于自身资源有限，按照目前能源利用方式，依靠自己的能源部能支持1 5 亿人的 “全面小康”，使用国际能源存在能源安全的严重制约；我国c 0 2 排放量在全球排 名第二，因此我国必须立足于现有能源资源，全力提高资源利用效率，扩大资源 综合利用范围，大力开发再生能源发电，二分布式能源五一是解决问题的关键技 术1 们。 1 3 3 含分布式电源的配电网国内外研究现状 国内，对分布式电源对配电网的影响的研究还很少，主要集中在研究分布式 电源的本身，如怎样更大的利用太阳能制造太阳能光伏电池，提高太阳能的利用 率；对风力发电主要集中在风力发电技术上，如何制造更加有效的风力发电机， 提高风力发电的利用率等，而关于分布式发电技术对配电网的运行，规划的影响 等很多问题还只存在于理论分析上n 5 。1 6 】。 国外，很多发达国家除了对分布式电源的本身制作等技术上有了很深的研究 外，对分布式电源对配电网的影响方面已经有了一定的研究，如配电网同过电力 电子设备的并网运行，分布式电源的容量，安装位置等都取得了一定的成果。目 前，随着电力行业的迅猛发展，对分布式电源的研究上，主要存在的问题有：经 济上，分布式电源为了与传统的集中式的电源进行竞争，就必须减少分布式电源 的制作成本，或者就分布式电源作为辅助电源来应用，并且要注意电力市场对分 布式电源的供求关系，进行合理的规范化的定位，式其避免了恶意的不合理的竞 争；技术上，分布式电源安装与配电网，就要考虑分布式电源的安装位置，容量 等对分布式电源的影响，尽量做到最优化时配电网的损耗最小，达到经济效益最 大化同时提高配电网的可靠性；这里，还要求关注配电网的引入，配电系统所产 生的很多问题，如分布式电源的引入将影响配电网的电压调节，电能质量将受到 影响，所以要合理的调节配电网的容量n 刀。另外，分布式电源的引入还会增加配 电网的短路电流，分布式电源的接入对原有的配电网继电保护和全自动装置运行 的影响 1 8 3 都使得保护装置复杂化。 1 4 本文的工作 随着电力行业的发展，使得分布式发电技术以及分布式电源的并网研究得到 6 了电力行业越来越多的关注，已成为了一个研究热点。本文对分布式发电技术以 及分布式发电技术引入到配电网中对配电网线损的影响进行了研究和分析。主要 有下面几个方面： ( 1 ) 综述了线损的概念、产生的原因以及研究线损的目的，分布式电源的概 念和分布式电源的研究背景和发展现状等。 ( 2 ) 叙述了传统配电网理论线损计算的原理，计算方法及其优缺点。 ( 3 ) 简单介绍了分布式电源的分类，各种分布式电源的工作原理；对分布式 发电接入配电网的一些影响进行了综合的论述，并且对分布式电源接入配电网的 规划进行了简单的介绍。最后对于分布式电源在配电网中的应用所产生的问题进 行了分析和展望。 ( 4 ) 建立了简单的理想配电网模型，对传统的配电网的线损以及接入分布式 电源的配电网的线损的改变进行了分析和研究，并在分析的基础上利用m a t l a b 仿 真软件进行了仿真，分别对几种分析结果进行了仿真。利用仿真结果与实际情况 进行比较，分析了实际情况中的变化因素。 ( 5 ) 引入分布式电源的配电网结构复杂，其配电网线损计算具有新的特点， 传统的配电网线损计算方法已不能满足未来分布式发电系统的需求。针对含分布 式电源的辐射性配电网开展研究，将常见分布式电源节点划分为e q 节点、节 点、尸y 节点和p q ( v ) 节点几种类型，根据各节点类型的特点，提出了改进前推回 推潮流算法，通过3 3 节点算例对接入不同的分布式电源，以及其容量、接入位置 的不同对潮流和线损电压的影响，与传统的配电网进行比较。 ( 6 ) 对本文进行了总结和展望。 7 第二章配电网理论线损的计算方法的研究 2 1 线损的构成与分类 在电力系统中，电能从电厂发出，由变电站进行升压，通过输电网，最后再 通过下一级的变电站降压送到配电网中进行配送，而在电能的整个流动过程中要 经过许多地电力设备，如变压器、输电线路，补偿装置以及各种保护装置等，在 这些设备中都有电能的损耗；配电网线损电量的计算是损耗功率对时间的积分， 即 鲋2 j ：( ，) 衍 ( 2 1 ) 式中：a , 4 ( r ) 为计算周期丁内的有功电量损耗：( f ) 为计算周期内有功损耗的瞬 时功率；丁为计算周期； 按时间顺序计算好电量有其合理性，但计算量大，采取等效的方法可以大大简 化问题求解的复杂性。由积分中值定理可知 a a = f 哪o ) 衍= 叼t ( 2 2 ) 式中：脚为计算周期内的等效有功损耗功率“们； 线损电量是指电力网中在给定的时间内，输电、变电、配电的所有环节中各个 电力设备以及输电线路上损耗的电量总和。线损电量中的一部分即可变损耗和不 变损耗，可经过表计等的数据通过理论计算得出，但它不是准确值，不是全部的 线损电量。因此在实际中，都是运用电度表的测量，用送电量与供电量之差来计 算线损电量，这里称为统计线损电量。 电网的线损的分类如下： 8 电网的总 能量损耗 f1 钱路导线中的线损 可变损耗 2 变压器绕组中的损耗( 铜损) i3 鹿能表电流线圈中的损耗 f1 变压器中的铁损( 空载损耗) 固定损耗 2 电容器的介质损耗 i3 鹿能表电压线圈和铁芯中的损耗 理论线损 ( 技术线损) 实际线损 ( 统计线损) 本章的主要工作是以含分布式电源的配电网为对象进行理论线损研究。电网的 运行参数和结构参数是电网进行线损理论计算的两个首要参数。由于在配电网中 线路和变压器中的损耗占总的配网损耗的8 2 以上，而其他设备如电能表，互感器， 一一一一 一一一一一一一一 2 2 2 对线损理论计算的要求 针对不同的场合或电网如城网和农网，电力网和配电网等，理论线损计算的 方法有很多。但是，不管采用哪一种方法进行计算，都应能达到下列要求。 ( 1 ) 所采用的方法应较为简便、易于操作，而不应过于复杂或繁琐，计算过 程也应简洁而明晰。 ( 2 ) 计算使用的数据也应该是通常电网中计量仪表中可取得的，不需要再多 装设一些其他的更昂贵或专用的仪表来测量数据，这些参数的取的也应该是比较 容易的。 ( 3 ) 引用的线损计算方法应该具有一定的简便性和精确度，能够利用实际工 作中计量仪表所得数据得到较为准确的结果，如果有误差，也应该控制在一定的 范围内。 2 3 配电网理论线损的计算方法 由于配电网的线损的理论计算是根据配电网的运行参数和结构参数来决定 的，因此配电网的理论计算都是基于一个网络结构稳定，负荷随时变化的模型进 行研究的。根据实际配电网的需要，采用相应的计算模型和计算方法来计算配电 网的理论线损。这种假设是必需的，这种假设是建立在一定的理论基础之上的。 2 3 1 均方根电流法 均方根电流法是计算线损最常用的也是最基本的计算方法，在配电网中所产 生的电能损耗，即是均方根电流流过的线路中所产生的电能损耗，也就是负荷所 产生的损耗。其计算公式为： a a = 3 乃r t x l 0 。 ( 2 3 ) 式中：a a 表示损耗电量( k w h ) ；r 表示元件电阻( q ) ；r 表示计算时间( h ) ；， 表示均方根电流( 彳) 。 上式中均方根电流，计算公式为： 1 0 i 矿= 式中：五表示代表日实时电流( a ) 。 如果给出的是、9 - , 、u ，均方根电流，计算公式为： l 矿= ( 2 4 ) ( 2 5 ) 式中：只表示代表日通过电阻的实时有功功率( k w ) ；q l 表示代表日通过电阻的 实时无功功率( k v a t ) ；阢为与、q | 同一时刻的线电压( k v ) 。则代入2 3 式得： 芒只2 + 岔v ! ! 二暨 鲋：上l l 尺f 1 0 - 3( 2 6 ) 2 4 如果给出的是有功电量、无功电量和电压，j ，的计算公式为： 其计算公式是： 鲋= 3 已k 2 r t x l 0 ( 2 9 ) 式中：鲋表示损耗电量( k w h ) ；r 表示元件电阻( q ) ；，表示计算时间( h ) ；l 表示平均电流( a ) ；k 表示形状系数。 k 的计算公式为： k ：生 i 盯 式中：0 表示均方根电流( a ) 。 如果给出的是有功电量、无功电量和电压，则平均电流计算公式为： i 。= ( 2 1 0 ) ( 2 1 1 ) 式中：以表示代表日的有功电量( k w h ) ；4 表示代表日的无功电量( kv a r h ) ； 表示代表日的电压平均值。 则电能损耗公式为： m ：掣k 2 戤l o 一3 ( 2 1 2 ) u ： k 是由两个因素决定的：负荷曲线的负荷率厂、最小负荷率a ，计算较为复 杂吨羽，这里就不赘述了。 优点：由于计算参数较准确，则计算精度较高； 缺点：形状系数k 不易计算，；如果要求计算的配电网电压等级较低，计算精 度将受到一定的影响t 2 3 。 2 3 3 最大电流法 最大电流法由平均电流法衍生而得，也称损耗因数法。即平均电流流过的线 路中所产生的地电能损耗总和，相当于实际负荷在这一时间内产生的电量损耗。 计算公式为： a a = 3 巳f r t x l o 。3 ( 2 1 3 ) 1 2 式中：m 表示损耗电量( k w h ) ；r 表示元件电阻( q ) ；f 表示计算时间( h ) ；k 表示最大电流( a ) ，f 表示损耗因数； ，的计算公式为： 肚争 ( 2 1 4 ) 式中：乃表示均方根电流( a ) ，k 为代表日负荷最大电流( a ) ； 损耗因数f 的大小随电力系统的结构、负荷分布、损失种类及负荷曲线形状 不同而不同，于负荷率厂密切相关，经分析，损耗因数f 和负荷率厂的关系娩钊，介 乎于抛物线与直线之间，则公式为： f = p f + ( 1 一p ) y 2 ( 2 1 5 ) 式中：卢是与电网网络结构、负荷曲线形状及负荷特性相关的常数，通常取0 1 0 4 ，不同网络结构下，p 值不同。 损耗因数f 的求法有：利用理想化得负荷曲线，采用统计数学方法和利用数 学积分的方法求得r ( y ) 的近似计算方法。 ( 1 ) f 的第一种计算方法，我国有人采用梯形和两级梯形两种理想化的负荷 曲线作为极限状态，公式为乜钔： ，= 竽竽+ 等掣2 汜 ， ，1 _ 口、z o 式中：f 表示损耗因数；y 表示负荷率；卢代表常数。 ( 2 ) f 的第二种计算方法，采用二项式公式和三项式公式近似求取。 1 9 2 6 年法国人杨森利用二项式公式求取得： ，：耸盆 ( 2 1 7 ) 1 9 2 8 年美国人布勒尔利用二项式公式求取得： f = o 3 f + o 7 2 ( 2 1 8 ) 在二十世纪七十年代，我国沈阳地区采用： f = o 2 f + 0 8 f 2 ( 2 1 9 ) 在二十世纪七十年代上海地区采用： 1 3 f = o 1 7 5 f + 0 8 2 5 f 2 ( 2 2 0 ) 使用三项式求取损耗因数f 的典型代表有1 9 4 8 年前苏联凯捷维茨，求取的计 算公式如下： f = ( o 1 2 4 + 0 8 7 6 f ) 2 ( 2 2 1 ) ( 3 ) f 的第三种计算方法，典型代表有2 引： 1 9 8 0 年美国雷蒙特( r a y m o n da ) 对持续负荷曲线采用直接积分的方法得到如 下计算公式： f = 厂2 + 0 2 7 3 ( f 一3 ) 2 ( 2 2 2 ) 式中：f 表示损耗因数；厂表示负荷率，卢代表常数； 当f o 8 时，使用f = 厂2 ； 1 9 8 2 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： f = 0 6 3 9 f 2 + o 3 6 1 ( f + 伊一卢) ( 2 2 3 ) 上式具有较大的应用价值。 优点：计算所需要的数据少，只要计算出代表日的最大电流及损耗因数f 即 可。 缺点是：损耗因数f 计算得出难度较大，不同的网络结构需要不同的计算方 法，且不可通用；计算精度不高。 2 3 4 最大负荷损耗小时法 如果用户在一段时间内始终保持负荷不变，则在这一段时间内用户产生的电 能损耗即为一年内实际负荷所产生的电能损耗，这种方法就叫做最大负荷损耗小 时法。 公式为： a a = 1 - g m a xr r ( 2 2 4 ) f y z u 式中：a a 表示损耗电量( 七觋) ；表示最大视在功率( k v a ) ；f 表示最大负荷损 1 4 耗小时数( h ) ；灭表示元件电阻( q ) ，u 表示额定电压( k v ) 。 假设t = 8 7 6 0 ，u 为常数，则r 计算公式为： p 2 d t 弘七u 一一 式中：f 表示最大负荷损耗小时数( h ) ；s 表示实际负荷视在功率( k v a ) 。 优点：计算简便，需要的资料少。 缺点：计算精度低，不适合精确计算，只适合估算当年的电能损耗。 2 3 5 等值电阻法 ( 2 2 5 ) 在配电网的首端假设一个等值电阻r a ，总的电流毛通过首端所产生的损耗， 就等于整条线路不同段中的分电流，流过不同分电阻r 。产生的电能损耗之和，这 就是等值电阻的基本是想；等值电阻的思想来源于均方根电流法。 公式为： a a = 3 丁易墨x 1 0 。3( 2 2 6 ) 式中：a a 表示电能损耗( k w h ) ；t 表示代表日计算时段( h ) ，一般取2 4 ；o 表 示第f 段线路上时间丁内的均方根电流( 彳) ；冠表示第f 段线路导线电阻( q ) ；，2 表 表该条线路导线总的分段数。 优点：理论完善，克服了均方根电流法的许多缺点，不用考虑运行参数，只 需考虑结构参数、配电变压器的参数，以及分段电阻；等值电阻知道后就可进行 线损计算，适合于1 0 k v 及以下配电网理论线损计算心引。 缺点：此算法需要假设条件，因此影响了计算精度，如假设各负荷点负荷系 数、电压和功率因数相同，但实际情况下，系统中各个负荷点负荷系数、电压和 功率因数不相同，则计算得出的电能损耗偏小他 。 2 3 6 潮流法 潮流法的