基于均方根電流的主網(wǎng)T接線路線損計(jì)算研究

基于均方根電流的主網(wǎng)T接線路線損計(jì)算研究

線損理論計(jì)算得到的電力網(wǎng)技術(shù)線損數(shù)值是電力網(wǎng)線損分析和指導(dǎo)降損的科學(xué)依據(jù)。準(zhǔn)確計(jì)算電力網(wǎng)線損對(duì)科學(xué)考核經(jīng)濟(jì)效益及合理安排系統(tǒng)運(yùn)行方式具有重要的作用。

35kV及以上電力網(wǎng)（簡(jiǎn)稱“主網(wǎng)”）的線損理論計(jì)算，主要采用潮流算法和均方根電流法兩種。兩種算法計(jì)算精度均較高，但源數(shù)據(jù)采集難度相對(duì)較大。目前，廣東地區(qū)主要采用均方根電流法對(duì)主網(wǎng)線路和變壓器進(jìn)行線損計(jì)算。

對(duì)于主網(wǎng)常規(guī)線路（直線型）的線損計(jì)算，均方根電流法具有較好的適用性。但對(duì)于T接線路，由于存在分支線路，流經(jīng)分支點(diǎn)各側(cè)線路段的電流并不相等，故無(wú)法直接采用均方根電流法進(jìn)行計(jì)算。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于主網(wǎng)T接線路線損計(jì)算的研究和報(bào)道并不多見。為準(zhǔn)確計(jì)算主網(wǎng)T接線路線損，本文深入開展了基于均方根電流的主網(wǎng)T接線路損耗計(jì)算方法研究。

均方根電流法基本原理

根據(jù)導(dǎo)線材料劃分，主網(wǎng)線路又可分為架空線路和電纜線路兩種。

架空線路在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的均方根電流可通過(guò)下式計(jì)算得到：

考慮負(fù)荷電流引起的溫升以及周圍空氣溫度對(duì)電阻變化的影響，架空線路電阻計(jì)算公式為：

計(jì)算電纜線路線損時(shí)，除采用式1、式2、式3計(jì)算電纜線芯電能損耗外，還應(yīng)計(jì)及絕緣介質(zhì)中的電能損耗。其計(jì)算公式為：

主網(wǎng)T接線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主網(wǎng)T接線路主要包括3種類型，即單T接線路、雙T接線路和三T接線路結(jié)構(gòu)，見圖1～3。圖中，T1～T3為T接點(diǎn)，r1～r7為各線段的等值電阻。假定A、B變電站之間的線路為主干線路，C、D、E變電站至主干線路之間的線路為分支線路。

常見處理方法及缺點(diǎn)

由于電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則和南方電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中未提及主網(wǎng)T接線路線損的計(jì)算方法，為簡(jiǎn)化計(jì)算，廣東各地普遍將T接線路分解為主干線和分支線兩種類型線路，分別采用均方根電流法進(jìn)行線損計(jì)算。

事實(shí)上，這種處理方式并不夠科學(xué)，這是因?yàn)槿绻麑⒅鞲删€作為單一線路看待，則近似認(rèn)為流經(jīng)主干線上各線段上的電流相同。但T接線路運(yùn)行時(shí)，各分支線路將產(chǎn)生分流或助流作用（各分支線路均不空載或退出運(yùn)行），流經(jīng)主干線中各線段上的電流并不相同?？梢?，該處理方式在一定程度上降低了計(jì)算精度。

分段均方根電流法

本文基于均方根電流法，研究提出一種衍生算法，即從T接點(diǎn)處將T接線路劃分出多個(gè)線段，并分別計(jì)算各線段的均方根電流，進(jìn)而采用均方根電流法計(jì)算出各線段損耗電量。該方法簡(jiǎn)稱分段均方根電流法。

（1）單T接線路線損計(jì)算

表1　某110kV雙T接線路原始數(shù)據(jù)

圖1　單T接線路結(jié)構(gòu)圖

圖2　雙T接線路結(jié)構(gòu)圖

圖3　三T接線路結(jié)構(gòu)圖

圖4　某雙T接線路結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，單T接線路各線段均與變電站母線相連，可從變電站側(cè)獲知各線段的輸入或輸出電量。為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將輸出電量近似為輸入電量。各線段采用式2即可求出該線段的均方根電流，在已知各線段等值電阻和運(yùn)行時(shí)間的情況下，由式1計(jì)算出各線段的損耗電量。

（2）雙T接線路線損計(jì)算

如圖2所示，除T1、T2之間的線段外，雙T接線路中其他線段均與變電站母線相連。故對(duì)于其他線段，可參考單T接線路線損計(jì)算方法進(jìn)行線損計(jì)算。對(duì)于T1和T2之間的線段，由于其兩端未安裝電能表計(jì)，故無(wú)法直接獲取其電量數(shù)據(jù)，可以通過(guò)以下方法進(jìn)行計(jì)算：

1）根據(jù)已知的電量數(shù)據(jù)，確定出雙T接線中各線段的潮流方向；

2）采用均方根電流法計(jì)算其它線段損耗電量；

3）根據(jù)能量守恒定理和潮流方向，推導(dǎo)出T1、T2各側(cè)線段（包括T1和T2之間的線段）的輸入或輸出有功電量。

4）由于主網(wǎng)線路功率因數(shù)較高，無(wú)功電量相對(duì)較小且傳輸過(guò)程中無(wú)功損耗較小，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可假定各節(jié)段傳輸無(wú)功電量損耗為0。根據(jù)能量守恒定理和潮流方向，推導(dǎo)出T1和T2之間線段的輸入或輸出無(wú)功電量。

5）采用均方根電流方法計(jì)算出T1和T2之間的線段的損耗電量。

（3）三T接線路線損計(jì)算

如圖3所示，除T1和T3、T2和T3之間的線段外，三T接線路中其它線段均與變電站母線相連。故對(duì)于其它線段的線損計(jì)算，可參考單T接線路線損計(jì)算方法。對(duì)于T1和T3、T2和T3之間線段的線損計(jì)算，則可參考雙T接線路線損計(jì)算方法。

算例分析

本文采用分段均方根電流計(jì)算方法對(duì)某110kV雙T接線路（結(jié)構(gòu)見圖4）進(jìn)行線損計(jì)算。圖4中，L1～L5為各線段編號(hào)；箭頭為該雙T接線路的潮流方向，可根據(jù)電量數(shù)據(jù)信息確定。該雙T接線路原始數(shù)據(jù)見表1。其中有功電量和無(wú)功電量為站端側(cè)數(shù)據(jù)。

（1）采用均方根電流法計(jì)算出線段L1、L3、L4、L5的損耗電量，分別為13.341MWh、8.468MWh、0.031 MWh和0.305MWh。

（2）根據(jù)潮流方向計(jì)算出線段L2的輸入有功電量，其計(jì)算過(guò)程為：

E2=E1- ΔE1- ΔE4- E4=17061 - 13.341 - 0.031 - 853

=16194.628（MWh）。

其中，Ei為第i線段的有功電量，MWh；ΔEi為第i線段的損耗電量，MWh。

（3）根據(jù)潮流方向計(jì)算出線段L2的輸入無(wú)功電量，其計(jì)算過(guò)程為：

Q2=Q1-Q4=8263-411=7852（MVar）

其中，Qi為第i線段的無(wú)功電量，Mvar。

（4）采用均方根電流法計(jì)算出線段L3的損耗電量，結(jié)果為15.932MWh。

（5）計(jì)算整個(gè)雙T接線路總損耗，即各線段損耗總和，共計(jì)38.077MWh。

結(jié)束語(yǔ)

均方根電流法可有效計(jì)算出35kV及以上電網(wǎng)常規(guī)線路的損耗電量，但對(duì)于T接線路則無(wú)法直接適用。為準(zhǔn)確計(jì)算T接線路線損，本文研究提出了一種基于均方根電流的主網(wǎng)T接線路損耗計(jì)算方法。該方法以均方根電流法基本原理為基礎(chǔ)，采用分段計(jì)算的方式，逐個(gè)計(jì)算T接線路各線段損耗，進(jìn)而得到整個(gè)線路損耗。該方法原理清晰，簡(jiǎn)單可行，可有效提高主網(wǎng)T接線路線損計(jì)算精度。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.012