（电气工程专业论文）电力网理论线损计算分析系统的设计与开发.pdf

p 士= l 明明 本人郑重声明：此处所提交的工程硕士专业学位论文配电网电量计量和负荷管 理系统的设计与实现，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 任何贡献均已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： 莹压逐 日 期：壶：12 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： e t 期：尘 导师签名： e 1期：笸：! 里 华北电力大学工程硕士专业学位论文 摘要 本文对电力网理论线损计算系统进行了研究，设计并阐述了电力网理论线损 计算系统的实现方案，运用现代数据通信技术和计算机网络技术，建立起统一的、 标准化的数据管理和应用平台，并充分利用供电企业配电网现有资源和设备，结合 现场情况，建设适用于地区电网的电力网理论线损计算系统。该系统集电力网理论 线损计算、线损统计、线损分析于一身，采用跨平台、开放性设计，并将功能模块 化，较好的满足了电力市场的理论线损计算分析以及为供电企业优化电网提供基础 等需求。 关键词：电力网，理论线损，线损计算，线损分析，优化电网 a b s t r a c t t h i s p a p e ri n v e s t i g a t e st h e e l e c t r i c s y s t e m i nd is t r i b u t i o nn e t w o r kl o s s e s c a l c u l a t i o na n da n a l y s i s t h ei m p l e m e n t a t i o ns c h e m eo ft h ee l e c t r i ce n e r g ym e a s u r i n g a n dl o a d m a n a g e m e n ts y s t e m i s d e s i g n e d a n d d e s c r i b e d u s i n gm o d e r nd a t a c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y , i te s t a b l i s h e du n i f i e da n d s t a n d a r d i z e dp l a t f o r mo fd a t am a n a g e m e n ta n da p p l i c a t i o n b ym a k i n gf u l lu s eo f e x i s t i n g r e s o u r c e sa n de q u i p m e n to ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ki n p o w e rs u p p l y e n t e r p r i s e sa n di nc o m b i n a t i o nw i t ht h ep r a c t i c eo ff i e l d s ，i td e v e l o p sae l e c t r i ce n e r g y m e a s u r i n ga n dl o a dm a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hi ss u i t a b l ef o rr e g i o n a lp o w e rn e t w o r k t h i ss y s t e mi n c l u d i n gs e v e r a lf u n c t i o n ss u c ha se l e c t r i ce n e r g ym e a s u r i n g ，l o a dl i n el o s s m a n a g e m e n t ，l o a dm a n a g e m e n ta n dl o a dc o n t r o l ，u s e sc r o s s p l a t f o r ma n do p e nd e s i g n a n dm o d u l a r i z e st h ef u n c t i o n s i tm e e t st h en e e d so fp o w e rm e a s u r e m e n ta n da c c o u n t i n g i ne n e r g ym a r k e ta sw e l la sl o a dm a n a g e m e n ta n dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n to fe l e c t r i c i t y s u p p l yc o m p a n i e sw e l l c a ol iq i o n g ( e l e c t r i cp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a od o n gm e i i k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，n e t w o r kl o s s e s ，l o s s e sc a l c u l a t i o n ，l o s s e s a n a l y s i s ，o p t i m i z i n gn e t w o r k 华北电力大学工程硕士专业学位论文 目录 摘要4 a b s t r a c t 4 第一章引言1 1 1 论文选题的背景及研究意义1 1 2 电力网理论线损计算系统的发展2 1 3 本文的研究内容及所做工作3 第二章系统的总体设计4 2 1 系统设计背景4 2 2 系统结构图5 2 3 系统平台和开发工具6 2 4 系统平台架构6 2 5w e b 服务器6 2 6 主站平台的设计7 2 6 1 系统平台架构7 2 6 2 大规模数据处理的实现7 2 7 通讯接口与通讯方式8 2 8 主要数据源8 2 8 1 与变电站电量采集系统的接口8 2 8 2 与营销系统的接口9 2 8 3 与电力自动化s c a d a 系统的接口9 2 8 4 与客户远程采集系统的接口9 2 8 5 与g ls 系统的接口9 2 8 6 接口的安全性l o 第三章系统功能实现11 3 1 数据库管理系统1 1 3 2 系统功能设计1 1 3 3 理论线损几种计算方法比较13 3 3 1 均方根电流法1 3 3 3 2 平均电流法( 形状系数法) 1 4 3 3 3 最大电流法( 损失因数法) 1 4 3 3 4 等值电阻法15 3 3 5 低压电网线损计算( 估算) 1 7 3 4 理论线损计算模块设计1 8 3 4 1 系统管理1 8 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 4 23 5 k v 及以上1 8 3 4 33 5 k v 及以下2 0 3 4 4 数据汇总2 1 3 4 5 低压台区理论线损计算2 l 3 5 档案管理2 2 3 5 1 装换表换c t 业务维护2 2 3 5 2 关口表注册2 3 3 5 3 关口变更的申请及审批2 3 3 5 4 关口电量分析2 3 3 5 5 关口电量异常分析2 4 3 5 6 关口电量数据校核2 4 3 5 7 旁代路数据维护2 4 3 5 8 地区供电量的发布和查询2 4 3 5 9 图形维护2 5 3 6 报表数据分析2 5 3 7 线损分析2 5 第四章理论线损计算操作说明2 9 4 1 操作流程2 9 4 2 操作说明2 9 4 2 7 1 线路损失3 3 4 2 7 2 地区汇总3 4 4 2 7 3 变电站汇总3 4 4 2 7 4i o k v 线损率分布表3 5 4 2 7 5 轻重载线路统计3 5 6 6 7 7 7 7 7 2 2 2 2 2 2 2 析析一一一一一 分分一 一 一 一 一损损析一一一一线线分析一一一 域区衡分一一测区台平集一一预分分量采析核量、电户分考电压线线用损标损分分母大降指线 1 2 3 4 5 6 7 7 7 7 7 7 7 7 3 3 3 3 3 3 3 9 0 0 l 2 3 3 2 3 3 3 3 3 3 - - 置护理理见算询设维管管抄计查始据备形路损计初数设图线线统 1 2 3 4 5 6 7 2 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 华北电力大学工程硕士专业学位论文 4 2 8 资产查询3 5 4 2 8 1 线路资产查询3 5 4 2 8 2 线段明细3 6 4 2 8 3 变压器明细3 6 4 2 9 降损分析3 7 4 2 9 1 最佳线损率3 7 4 2 9 2 线路升压改造3 7 4 2 1 0 经济运行评价3 8 第五章现场应用3 9 5 1 现场应用情况3 9 5 2 系统主要技术参数4 0 5 3 主站软硬件配置4 1 第六章总结与展望4 2 6 1 总结4 2 6 2 展望4 3 参考文献4 4 致谢4 7 在学期间发表的学术论文4 8 华北电力大学工程硕士专业学位论文 第一章引言 1 1 论文选题的背景及研究意义 电力网的线损率是电力工业中的重要经济技术指标，节能重要的一个方面就是 降低线损。电力网电能损耗有在输、变、配电设备中消耗的，也有在电网运营管理 中发生的，准确简便的理论线损计算与分析，可以加强线损的管理及制定合理的线 损考核指标作用之外，还可以提供降损的措施。通过计算可以明确：电力网中损耗 的构成情况，各级电压电网损耗占的比例，各种元件损耗所占的比例，变压器空载 和负载损耗占的比例，有利于拟定合理的降损措旖，并考察措施的实际效果，从而 对线损管理工作起到指导和促进作用。 一个电力网的线损电量通常分为负载损耗( 可变损耗) 和空载损耗( 固定损耗) 。 负载损耗是指输、变、配电设备中的铜损，它与流过的电流平方成正比。空载损耗 是指设备中的铁损、电晕损耗、绝缘中的介质损耗以及仪表和保护装置中的损耗， 这部分损耗一般与运行的电压有关。 电能损耗分类 ( 1 ) 按特点通常可分为： 可变损耗，是指与电网中的负荷电流有关且随其大小变化而变化的损耗，其 中包括：线路导线中的线损、变压器中的铜损、电能表电流线圈中的损耗等。 固定损耗，是指与电网中负荷电流无关且不随其变化的一种损耗，其中包括： 变压器的铁损、电容器的介质损耗、电能表电压线圈和铁心中的损耗、超高压输电 线路中的电晕损耗等。 不明损耗，是指其变化不一，数量不明，难以用仪表和计算方法测算确定， 而只能由月末的电量统计确定( 实际线损与理论线损之差) 的一种损耗，其中包括： 用户违章用电和窃电之损失、电网元件漏电损失、抄表核收电费中的差错损失及计 量表计的误差损失等。 ( 2 ) 电能损耗按能否进行理论计算可分为： 难以计算的不明损耗。这类损耗可以分为不明管理损耗和不明技术损耗，后 者如线路绝缘不良引起的泄漏损耗，设备接地或短路故障的电能损耗。 可以计算的计算技术损耗。这类损耗可以通过理论计算求得其数值，所以也 称理论线损。它可分为电阻发热损耗，介质磁化损耗，介质极化损耗及电晕损耗等。 可计算技术损耗按其变化规律分为： 空载损耗。这种损耗与电力网元件通过的电流无关，但与电力网元件所承受 的电压有关。习惯上空载损耗也称固定损耗。 负载损耗。它与电力网元件中通过的负荷功率或电流的平方成正比。习惯上 l 华北电力大学工程硕士专业学位论文 负载损耗也称为可变损耗。 ( 3 ) 电能损耗按不同的电力网元件可分为：线路损耗，变压器损耗和其它电力 网元件的损耗3 大类。 理论线损计算的方式多样，有均方根电流法、平均电流法( 形状系数法) 、最 大电流法( 损失因数法) 、等值电阻法及电力网潮流法。本文所介绍的电力网络理 论线损系统，是一个集现代化管理、计算机应用、自动控制、信息等多学科技术于 一体，将不同的电力网络理论线损计算方法应用到不同的电压等级中，以便于更加 准确、可靠、方便地计算电力网各电压等级的理论线损。 电力网络理论线损系统应主要考虑一下几点：在理论线损计算时，应统一程序、 统一计算时间、统一计算边界条件。统一程序便于汇总、使计算结果一致，统一计 算时间和统一计算边界条件使不同单位的计算结果具有可比性。计算边界条件包 括：温度、功率因数、配网的电容电抗投入量和时间、站用电等。 理论线损计算所需要的数据分为两类，一类是有关电力网结构和元件参数；另 一类是有关电力网运行的数据( 如电流、电压、功率因数、有功和无功功率、有功 和无功电量等) 。 电力网元件参数比起运行数据来说变化较小，只有设备检修、运行方式变化、 增加设备等，才会发生变化。然而由于负荷的随机性，运行的数据变化较大。 电力网理论线损计算的误差主要组成如下，主要误差的来源是原始数据不准 确，误差主要构成是：原始数据不准8 2 - - 8 4 ，数学模型不精确1 4 - 1 5 ，数学 方法不精确2 3 。 为此，选择合理的电力网络理论线损计算方法，在充分考虑影响计算方法对理 论线损影响的基础上，开发利用计算机系统实现理论线损意义重大，利国利民。 1 2 电力网理论线损计算系统的发展 国外十分重视电力网理论线损计算系统的研究：美国1 9 8 6 年就建立了电网线 损技术协会，近年又成立了电网线损技术协会和英国电网线损技术协会。目前世界 各国电力市场都是建立在实时电力网理论线损计算的基础上达到资源优化配置的 效果，实时理论线损计算己为当今学术界及电力工业所接受并普遍应用于电力市场 的设计和营运中。根据电力网电能损耗管理及降损技术记载的世界各国的理论 线损数据，美国：8 5 ，俄罗斯8 ，日本6 3 ，德国4 8 ，英国7 3 ，法国7 ， 加拿大9 8 ，意大利8 9 ，表明世界各国理论线损差别较大，主要是由于能源分 布和网架结构不同。 新中国自成立以来，一直在着力研究电力网络损耗，各供电企业为了降损增效， 也投入了大量的人力物力计算理论线损，随着计算机技术的发展，也开始进行了利 2 华北电力大学工程硕士专业学位论文 用计算机语言来实现电力网络理论线损计算。 目前，存在一定数量的企业电力网络的理论线损的计算工作仍然处于空白状态 或者停留在手工计算过程，由于电网结构较为复杂等特点，电网上线路型号多样， 负载变型号及性质复杂，给手工计算统计带来很大的难度，并且存在计算误差，不 能起到指导管理降损的作用。 进入9 0 年代以后，国内许多研究机构和企业纷纷投入对电网理论线损计算的 研究，并有多种理论线损计算系统陆续问世，这标志着我国理论线损计算系统技术 应用的起步。早期的理论线损计算系统主要用于大电网线损指标小测算和考核。经 过十几年的发展，投资者与用户已经有数十亿元资金投入，做了很多可贵的探索， 取得了一定的经验，各种在线理论线损计算系统的研究，其对理论线损数据的分析 处理，运用在指导供电企业如何优化电网和导电力营销工作。 1 3 本文的研究内容及所做工作 本文以北京电力房山供电公司的电力网络理论线损计算研究为契机，结合房山 供电公司的实际生产实践，对电力网络理论线损计算系统进行研究，分析理论线损 计算的方法，制定统计计算的系统方案，并对电力网络理论线损计算系统的结构和 功能做出详尽的分析，最后，本文以实际的工程为例，设计并阐述电力网络理论线 损计算系统的实现方案。 本文研究的内容，主要包括以下几个方面： l 、详细分析房山供电公司电力网络的现状，电力网各电压等级之间的特点， 调研理论线损计算的需求。 2 、分析理论线损计算的概念、计算的方法和理论线损相关理论基础。 3 、设计理论线损计算机计算的数学模型，设计电力网络理论线损计算系统的 实现方案，阐述该系统的体系结构和主要功能。 4 、根据设计的结构和功能开发软件，并应用测试。 3 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 1 系统设计背景 第二章系统的总体设计 房山区位于北京西南，面积2 0 1 9 平方公里，区内总人e l8 6 6 万，是北京市面 积最大、人口最多的郊区之一。房山供电公司肩负着房山地区1 1 0 千伏及以下电压 等级的输、变、配、调度、自动化、供电营销等服务工作。公司现有1 0 k v 用户1 8 3 2 4 户，容量6 9 5 7 15 k v a ；3 5 k v 用户5 2 户，容量1 3 2 10 1 k v a ；1 】0 k v 用户2 户，容量 8 0 0 0 0 k v a ：2 2 0k v 用户1 户，容量6 4 5 8 0 0 k v a ； 公司管辖3 1 座变电站，其中1 1 0 k v 变电站1 9 座，总容量1 6 3 2 m v a ；3 5 k v 变 电站1 2 座，总容量1 6 6 7 5 m v a 。1 1 0 k v 线路共4 2 条，总长度1 9 8 5 1 6 公里；3 5 k v 架空线路2 8 条，总长度2 4 9 9 8 7 公里； 随着轻轨建设和万科房地产的入住，房山区经济建设确定的总目标是：建成首 都现代化农业示范区，旅游休闲度假区，高等教育和高新技术产业区；良乡镇将建 成北京市宜居住区。房山地区用电结构将由现有的以工业用电为主转变为以居民和 商业用电为主，用电负荷中心将由现有的半山区转向平原地带，另外根据目前北京 市环保行业关停砂石、砖厂、煤矿等政策，预计未来三年，房山地区的用电结构将 发生较大变化，即现有3 5 千伏大用户电量将逐渐减少、居民和商业用户将逐渐增 多。 房山地区2 0 0 6 售电量达到了3 7 1 8 亿千瓦时，线损率完成5 6 8 ，2 0 0 7 年售 电量完成了4 0 5 6 亿千瓦时，线损率完成6 0 6 ，2 0 0 8 年售电量完成4 1 6 7 亿千瓦 时，线损率完成5 8 1 ，2 0 0 9 年完成4 5 2 0 亿千瓦时，线损率完成5 3 7 ，预计2 0 1 0 年完成4 7 亿千瓦时，线损率完成5 2 0 ，售电量增长率和线损率下降幅度均超过 历史水平。 从北京电力公司自身发展的角度看，深化线损管理工作，提高线损管理水平也 是适应公司整体发展战略，提高经营管理水平的内在需求。特别是目前北京电力公 司正在开展子公司申报工作，一旦北京电力公司成为了国网公司子公司，必将对线 损工作提出更高要求。公司在2 0 0 6 年初出台了北京电力公司关于深化线损工作 的指导意见明确了今后线损分压管理、分级考核的线损管理模式，并指出今后必 须依靠科技手段，为线损工作提供有利的技术支撑，为线损工作深入开展提供必要 的保证。 目前北京电力公司及十六个供电公司已投入运行的系统有电量计量和负荷管 理系统、电力自动化系统( s c a d a ) 、电费系统、客户远程采集系统、电网综合统 计图形管理系统，营销m i s 系统，生产g l s 系统。 目前房山供电公司具备基于w e b 的资源平台的框架。自2 0 0 6 年正式启动以来， 4 华北电力大学工程硕士专业学位论文 经历了近两年的开发工作，已经初步形成了覆盖全公司的基于w e b 的资源平台的 框架，并完成了电量计量和负荷管理、s c a d a 系统、负荷监控系统、电力营销系 统整合等开发工作，形成了北京电力公司资源平台的雏形并向二级单位开放现有信 息资源。 基于以上情况，房山供电公司为了达到用电管理现代化的目标，为了进一步提 高公司线损管理水平，为线损工作开展提供一套强有力的技术支撑平台，研制开发 一套高水平的线损理论计算与分析应用系统。本系统采用模块化设计，使得系统软 件更容易维护、层次分明，而且功能更容易进行扩展，能为系统今后的发展提供有 力的支持。 2 2 系统结构图 本文设计完成的电力网理论线损计算系统的结构图如图2 1 所示。 线损数据库服务器是从公司的变电站电量采集系统、营销系统、电力自动化 ( s c a d a ) 系统、客户远程采集系统、和g i s 系统中读取用于理论线损计算、线 损统计、分析的数据。 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 3 系统平台和开发工具 客户机系统：w i n d o w s2 0 0 0p r o f e s s i o n a l x p ； 基础地理系统平台：m a p l n f o 数据库服务器系统：l i n u x 应用服务器系统：w i n d o w s2 0 0 3s e r v e r a d v a n c e ds e r v e r ； 开发工具：c # 、m a p x t r e m e 2 0 0 4 ； 版本管理：p r o j e c t2 0 0 0 、s o u r c e s a f e6 0 ； 数据库设计：p o w e r d e s i g n e r9 o ； 数据库系统：o r a c l e9 i 。 2 4 系统平台架构 数据库服务器是整个系统的核心设备，是数据的存储、处理和交换的中心，是 系统的“大脑 ，建议数据库服务器必须满足： 可靠性高，能够长期不问断工作。 容量大，保证系统的扩充性。 处理速度快，以保证数据及时存取。 支持通用大型数据库系统如o r a c l e 、s y b a s e 、s q l s e r v e r 等。 必须有良好的技术支持策略和支持队伍。 采用双机热备用的方式。 数据存储采用独立的磁盘阵列方式。 系统提供运行监控平台、任务调度平台，该平台实时监控系统各工作站任务的 运行状态、平衡调度系统的运行负荷，如遇工作站或网络故障可及时将故障点的运 行任务转移到其它节点。 数据库服务器支持各种商用数据库，如o r a c l e 、s o ls e r v e r 、s y b a s e 。数据 库系统运行于数据库服务器上，按照高度安全性、可靠性要求设计，分为原始电能 量数据库和应用数据库。原始数据库及其备份、应用数据库均存放在主服务器，所 有应用的结果发布至w e b 服务器，这样就使得该数据库系统相对比较大，并且对稳 定性要求较高，故选用o r a c l e 数据库系统。 2 5w e b 服务器 提供电量采集及计费系统数据的w e b 测览。可发布的信息包括原始数据、参数 数据、基于统计分析生成的各种电量、线损分析、统计图形( 曲线、饼图) 网页， 用户可通过浏览器查阅或打印网页及报表；可通过w e b 服务器乜卜2 朝采用网页的方式 6 华北电力大学工程硕士专业学位论文 发布大用户负荷信息，对外发布的信息须经过过滤和审批，以防止机密信息的泄漏； 能给用电用户发送相关的负荷、错峰等信息。w e b 服务器的访问用户权限和内容均 可设定。 2 6 主站平台的设计 2 6 1 系统平台架构 系统的平台架构采用c s ( 浏览器服务器) 和b s ( 客户机服务器) 混合架 构的模式，便于维护数据的一致性和实现跨平台的应用功能。 c s 架构的数据应用模式主要应用于数据采集和数据计算，把数据集中存放于 数据库服务器上，从而实现多用户对数据的共享。本系统采用多层混合的的c s 体 系结构。c s 体系结构由于数据唯一集中存放于数据库服务器上，非常容易通过数 据库系统本身维护数据的一致性。同时由于数据和应用软件存放在不同的位置，非 常容易实现跨平台的应用功能。对于数据库服务器只运行数据库系统，所以操作系 统平台可选用安全性、稳定性、可管理性较高而操作界面不是很友好、难于掌握和 维护的u n i x 或l i n i x 操作系统，管理工作由专业人士来完成。对于客户机由于客 户经常需运行应用软件实现特定的业务操作功能，可采用操作界面非常友好的 w i n d o w s2 0 0 0 操作系统。 b s 架构涵盖了几乎所有应用功能，包括远方控制前置机数据采集、负控操作、 各种应用功能( 包括查询、分析和数据管理) 、w e b 信息发布等。由局域网建立起 b s 结构的网络应用，并通过i n t e r n e t i n t r a n e t 模式下实现数据库的应用，相对 易于把握，成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同 的地点，以不同的接入方式( 比如l a n ，w a n ，i n t e r n e t i n t r a n e t 等) 访问和操作 共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。 2 6 2 大规模数据处理的实现 系统提供了数据处理的集中管理平台，该平台可通过可视化的设置工具，对整 个系统的需进行处理的任务进行配置、管理、监视和调度。 首先要将需要计算机完成的即时和定时工作以任务描述的方式提交到一张存 放任务的表中，任务处理程序在后台不断的扫描任务池，当任务池中有任务时，系 统根据处理目前任务所需系统资源的数量首先处理同样数量的级别高的任务，然后 处理任务级别低的任务，直到处理完任务池中的任务。 系统平台可对数据处理的任务进行分解( 我们称之为途径) ，如要计算峰谷平 总电量，则计算来源可通过分时电量和时段进行计算，也可通过电表内的峰谷平电 7 华北电力大学工程硕士专业学位论文 量进行计算，系统提供灵活的计算途径定义，不同计算任务如具有相同计算途径节 点，则可进行合并，避免重复计算，大大优化了后台计算。 数据处理采用多线程技术，并提供内存缓冲处理，充分利用计算机的资源。由 于采集数据的不确定性，数据的汇总计算也有很大的突发性，加之电量数据处理所 能容许的迟后性，使得可人为控制系统在夜间等业务空闲的时间再处理电量的计 算，这样系统平时把需要计算机完成的数据计算任务以消息的方式提交到数据库中 一张存放消息的表中，每条消息描述了需处理数据的开始时间和结束时间、消息的 级别、需处理数据节点的i d 号等消息的属性。在业务较空闲的时间再启动服务器 处理消息池中的消息，消息在处理时，首先合并处理同样数据的消息，再执行消息 所描述的数据的汇总计算任务。 系统平台对各处理进程进行在线监视，对异常进程提供销毁处理、任务转移和 重启等多种机制进行管理。 以上任务消息的处理模式，极大的利用了系统的硬件资源和合理调度了系统的 负荷，加强了系统的可控性，使大规模数据的处理作到简单的可控制。 2 - 通讯接口与通讯方式 本系统采用w e b 服务的方式、t c p i p 通讯协议、直接数据库访问的方式读取 接口。 2 8 主要数据源 线损理论计算与分析应用数据是从公司的变电站电量采集系统、营销系统、电 力自动化( s c a d a ) 系统、客户远程采集系统、和g i s 系统中读取，需要与之进 行接e l ，以便实现线损的在线统计和计算，主要的数据源如下： 2 8 1 与变电站电量采集系统的接口 北京电力公司的电量采集系统是一个分布式系统，分布在调度( 交易) 中心( 主 站) 和十六个供电公司( 子站) 。主站系统中主要存储的是3 5 k v 及以上关1 2 1 厂站的 所有计量点的数据和华北电网公司转发的5 0 0 k v 变电站及部分地方电厂的电量数 据，各供电公司子站系统中存储的是按各公司划分的非关口电量数据。 调度( 交易) 中心每天通过综合数据平台读取主站系统中关口厂站计量点零点 的表底数、倍率、换倍率换表数据及华北电网公司转发的5 0 0 k v 变电站及部分地方 电厂的电量数据。以满足对全公司线损供电量、2 2 0k v 网损供电量、母线电量平 衡等综合线损的统计和在线电量的分析。 8 华北电力大学工程硕士专业学位论文 1 6 个供电公司通过在主站系统中生成的1 6 个供电公司的地区关口数据和各供 电公司每天通过综合数据平台读取子站系统中的非关口的计量点的零点表底数、倍 率、换倍率换表数据实现计算各地区、1 1 0 k v 线损供电量及母线电量平衡等综合线 损的统计和在线电量的分析。 2 8 2 与营销系统的接口 营销系统是一个集中式系统，十六个供电公司的数据都集中存放在北京公司服 务器上，调度( 交易) 中心等相关处室单位及十六个供电公司都需要开发接口程序 实现从数据中心分别提取自己公司需要的售电量数据，以满足对线损数据的统计分 析。 2 8 3 与电力自动化s c a d a 系统的接口 通过和北京电力公司调度( 交易) 中心和十六个供电公司的综合数据平台的接 口，从而自动获取电厂、变电站、线路等设备的网络参数、运行参数数据。 2 8 4 与客户远程采集系统的接口 调度( 交易) 中心及十六个供电公司通过接口程序可以实时从客户远程采集系 统中读取同供电量时间相一致的大用户用电量数据，实现大用户实时数据的在线分 析。 由于各供电公司开发客户远程采集系统的厂家不一致，所以根据1 6 个供电公 司的实际情况开发不同的接口程序。 2 8 5 与gl s 系统的接口 综合计划部现在已有一套电网综合统计图形管理系统，是由十六个供电公司、 变电处、输电处及电缆处的相关处室的负责人维护，数据维护的频度是按月份来维 护，由综合计划部负责人每年年底打印出图。线损理论计算与分析应用系统可以按 实际计算理论线损的时间将电网综合统计图形管理系统中的电网地理接线图转入 到线损分析的系统中直接使用，对于在电网综合统计图形管理系统中没有及时维护 的图形，线损专责人可以对读取到线损分析系统服务器上的图形进行编辑修改并可 以维护一些输电线路、变电站、变压器等设备的网络参数和运行参数数据，以满足 理论计算的需要，实现对北京地区电网地理接线图中的电厂、变电站、输电线路和 电缆线路的图形和电量属性数据的综合查询。 9 华北电力大学工程硕士专业学位论文 2 8 6 接口的安全性 为保证接口的安全性，防止系统之间的相互攻击，系统可在网关服务器配置软 件防火墙，在网关服务器与其他系统接口之间配置硬件防火墙或路由器。 对直接登录对方数据库的接口方式，建立只读用户，并将相关数据建立视图， 不公开数据库表结构，不允许对数据表直接进行操作。 1 0 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 1 数据库管理系统 第三章系统功能实现 系统支持的数据库为s q ls e r v e r 、s y b a s e 、o r a c l e 等大型商用数据库，这些数 据库配置了功能强大的数据库管理系统，负责对数据库的定义、生成和维护，用户 可以通过s q l 标准语言查询访问数据库。数据库管理系统支持开放的数据访问标 准接口o d b c ；支持数据的开发访问，提供事件驱动的触发功能；可对数据库进行 在线监视和维护；可对数据库中的数据制定有效的备份策略；可由用户定义周期定 时将数据自动转存到外存储设备上或备份当前变化的数据，以便在计算机系统出现 故障后的数据快速恢复支持双机c l u s t e r 的方式；配备了强大的安全管理机制，对 数据库文件的读、修改和删除均配置了用户管理权限，防止非法用户的侵入。 主站系统配置的数据库包括：原始数据库、应用数据库、备份数据库和历史数 据库。 原始数据库包括：自动抄录的原始电量数据、状态数据、系统参数配置数据、 系统维护数据以及操作日志数据，以上数据被设定为只读不可修改。 应用数据库包括：按统计需要生成的带时标储存的电量数据、统计数据、人工 置数数据、各种考核和结算数据以及与其他系统接口的各种类型的接口文件。 为了保证系统数据的安全、可靠和完整，系统提供了数据库的备份机制。 根据系统安全的需要，对历史数据进行存储，可以实现原始数据的双重备份， 以提高系统数据的安全性和可靠性。 数据库管理系统不允许对原始数据库作任何的修改，所有的数据编辑工作只能 在应用数据库进行，人工修改的数据须打上标志 3 6 3 7 】。 3 2 系统功能设计 电力网理论线损计算分析系统主要实现线损理论计算、基本报表、线损指标、 线损小指标的分析、线损在线分析( 分级、分区、分压、分线、母线电量平衡、分 台区、主变损耗、大用户) 、关口电量分析、网络化、在线化的理论计算、线损预 测、用户管理等功能。 与分析应用系统的业务范围主要包括2 2 0 k v 及以下、2 2 0 k v 单层、1 1 0 k v 及以 下、1 1 0 k v 单层、3 5k v 单层、1 0 k v 单层、1 0 k v 及以下线损等七个电压层次，局 内相关部门、各供电公司的发展策划处和其他有线损指标的部门还需要线损数据分 析结果的内部和对外发布，主要包括数据面向各级领导、各相关部门、处室、工区、 供电所的查询和浏览。系统的功能结构如下图所示： 1 1 ：广 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 3 理论线损几种计算方法比较 电力网电能损耗是指一段时间内网络元件上功率损耗对时间积分值的总和从 这个意义上讲，准确的线损计算比在电力系统确定的运行方式下稳态潮流计算还复 杂，这是因为表征用户用电特性的负荷曲线具有很大的随机性，各元件上的损耗对 时间的解析函数关系很难准确的表达出来，因此只能用数理统计的方法解决。 3 3 1 均方根电流法 均方根电流法是线损理论计算的基本方法，在此基础上根据计算条件和计算资 料，可以采用平均电流法，最大电流法，等值电阻法电压损失法等方法。下面介绍 几种线损计算的方法。 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产生的三 相有功功率损耗为 p = 3 1 2 r ( 3 1 ) 则该元件在2 4 h 内的电能损耗为 a a = 3 r 4i 臻者 ( 3 2 ) 由于i 是随机变量，一般不能准确地获得，上述积分式解不出来，如把计算期 内时段划分的足够小，则可完全达到等效。一般电流值是通过代表日2 4 h 正点负荷 实测得到的，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 - 3 ( i m + + i ：4 ) r = 3 x 2 4 i 乏r r ( 3 1 ) 或 a 3 3 ， ( 3 一) r2 式中：上万为均方根电流，a ；t 为计算期小时数，h 驴浮 ( 3 _ 5 ) 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 1 3 华北电力大学工程硕士专业学位论文 3 小去喜等 l 啦2 ( 3 6 ) ，( 3 7 ) 式中：p ，q ，为正点时通过该元件电阻的三相有功功率和无功功率；u ，为与尸，q ，同 一测量端同一时间的线电压。 3 3 2 平均电流法( 形状系数法) 平均电流法是利用均方根电流与平均电流的等效关系进行能耗计算的方法。因 为用平均电流法计算出来的电能损耗是偏小的，因此还要乘以大于1 的修正系数。 令均方根电流与平均电流之间的等效系数为k ，成为形状系数，其关系为 k ： ，r 气r 、 式中：j 掣为代表日负荷电流的平均值，aj 为代表日的均方根电流，a 小帮。 4 = 3 ，：k 丽 昧冬笋k 碗 u 印( 3 - - 1 0 ) ，( 3 - - 11 ) 式中：彳p 彳q 分别为代表日的有功电量和无功电量；u ，为代表目的电压平均值 3 3 3 最大电流法( 损失因数法) 最大电流法是利用均方根电流与最大电流的等效关系进行能耗计算的方法。与 平均电流法相反，用最大电流法计算出的损耗是偏大的，必须乘以小于l 的修正系 1 4 华北电力大学工程硕士专业学位论文 为 f 2 笔或肛，。3 枷， 引入了形状系数k 后，也可利用k 值求得f 值。 根据式( 3 - - 8 ) 和式( 3 m 1 2 ) 得 ，= k 22 ， ( 3 1 3 ) 或 肚乞r 。3 州， 式中：，一为代表日最大负荷电流：i ，为代表日负荷电流的平均值。 3 3 4 等值电阻法 等值电阻法理论基础是均方根电流法，在理论上比较完善，在方法上克服了均 方根电流法诸多方面的缺点，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 配电网络节点多，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，要精确计算配电网络 中各元件的电能损耗是比较困难的。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 ) 等值电阻计算 功率损耗计算公式为 或 a e = 3 z i ；r ，i 职善簪尺。 式中：i ，r ，为第i 段线路上通过的电流和本段的导线电阻，q ；尸，g ，为第i 段线式中： ，为第i 段线路上通过的电流和本段的导线电阻，q ；厂，z ，为第i 段线 路上通过的有功功率和无功功率；u t 为第i 段线路上与i 同一节点的电压；m 为该条 配电线路上的总段数。 由于各段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r 在通过线路出口的总电流产生的损耗，与各段不同的分段电流i 通过分段电阻r 产生损 1 5 u ( 3 1 7 ) 假设计算条件计算线路的等值电阻，必须掌握各段的运行资料，要简化式( 3 1 7 ) ， 即假设： ( 1 ) 负荷的分布与负荷结点装设的变压器额定容量成正比，即各变压器的负荷系数 k 相同。 ( 2 ) 各负荷点的功率因数相同。 ( 3 ) 各节点电压相同，不考虑电压降。故式( 3 1 7 ) 可改写为 l ( p i + o i ) r 。z ，s i r ， 凡2 万2 苛 ( 尼芦m ) 。r 。z s 0 , r ， 卅， 膈 ：( k s 砸) 2 s z ( 3 18 ) 式中：s ，s 为i 段线路上通过的视在功率，k v a ；ss m 为第i 段线路的配变额定容量， k v a ：为s z 该条配电线路总的视在功率：s 一为该条配电线路总配变额定容量，；k l 为 各配变的负荷系数；k z 为该条配电线路总配电变压器的负荷系数。 从式( 3 1 8 ) 中可看出，求r d 不必收集大量的运行资料，r d 只与s m r t 和线路出口的运行资料有关，而s m 和尺，在技术资料档案中可查到，线路出口的运行 华北电力大学工程硕士专业学位论文 资料可取代表日的均方根电流，平均电流或最大电流，则配电线路u ，的电能损耗就可以 彳= 3 ，兄c ( 3 1 9 ) 或 肚3 k 2 1 2r 。