線損理論計算在電網(wǎng)規(guī)劃和運行管理中的應(yīng)用

李建坤　劉銘俊　吳婷婷

摘 要：開展線損理論計算與分析是降損節(jié)能、加強公司經(jīng)營管理的一項重要技術(shù)管理手段。通過開展某地區(qū)電網(wǎng)線損理論計算，分析電網(wǎng)線損分壓、分元件構(gòu)成，及時發(fā)現(xiàn)電能在電網(wǎng)中損失的分布規(guī)律，暴露出管理和技術(shù)上的缺陷，為電網(wǎng)降損、規(guī)劃建設(shè)和運維管理提出合理建議，促進供電企業(yè)經(jīng)營管理成效。

關(guān)鍵詞：線損率；線損理論計算；電網(wǎng)規(guī)劃管理；降損節(jié)能

引言

線損指以熱能形式散發(fā)的能量損失，是電網(wǎng)電能損耗的簡稱。線損可分為統(tǒng)計線損和理論線損。統(tǒng)計線損是供電企業(yè)根據(jù)電能表計算出來的實際供電量和售電量之差；理論線損是根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、運行方式、潮流分布以及負荷情況，由理論計算得出的線損[1-2]。線損率是線損電量占供電量的百分數(shù)，能綜合反映電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)運行和經(jīng)營管理水平，它與電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運行、檢修、營銷等各個方面密切相關(guān)。隨著科技與裝備水平不斷進步，我國電網(wǎng)線損率從1978年的9.64%下降到2000年的7.81%，2011年又降到6.39%，進步顯著。按照當前電網(wǎng)規(guī)模，電網(wǎng)線損率下降1個百分點，即每年少損電量420億kWh，相當于年節(jié)煤1380多萬噸，少排碳2760多萬噸，節(jié)能減排成績斐然[3-4]。

1 線損理論計算軟件功能與介紹

線損理論計算采用華中電網(wǎng)公司技術(shù)中心研發(fā)的《電網(wǎng)線損理論計算分析系統(tǒng)V3.2》，該程序是在繼承原版程序優(yōu)點的基礎(chǔ)上，采用基于數(shù)據(jù)庫和圖形可視化技術(shù)開發(fā)的軟件分析平臺，具備供、配、低各級電力網(wǎng)絡(luò)的線損理論計算功能，在開發(fā)過程中充分考慮線損理論計算工作在本地區(qū)開展的實際需求，在數(shù)學(xué)模型、計算方法和實用性方面較之傳統(tǒng)線損計算軟件都有所創(chuàng)新，與國內(nèi)其他同類系統(tǒng)相比，具有計算模型精確、數(shù)據(jù)采集簡便、分析模塊豐富等優(yōu)勢[5-6]。該軟件已在本省、地、縣各級供電部門應(yīng)用十多年，經(jīng)過不斷升級完善，目前廣泛應(yīng)用于本省電網(wǎng)線損理論計算、線損計劃編制和降損規(guī)劃編制等工作之中。

新版升級軟件在以下方面進行了大幅改進：一是升級軟件開發(fā)平臺，可適用于windows xp、win7（32位）及win7（64位）等主流操作系統(tǒng)；二是開發(fā)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)導(dǎo)入功能，有效利用本地“營配貫通”工作成果，將電網(wǎng)PMS系統(tǒng)中10千伏線路、變壓器參數(shù)直接導(dǎo)入軟件，實現(xiàn)計算參數(shù)庫及時滾動更新，減少了大量人工操作，同時提升數(shù)據(jù)質(zhì)量；三是完善配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的快速調(diào)整，及時將配電網(wǎng)運行方式變化反映到計算模型中，有效提高計算的靈活性和準確性；四是增加臺區(qū)等值電阻法計算和數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能，不僅提高了計算精度還能節(jié)省人力物力。

2 本地區(qū)電網(wǎng)情況

2.1 線損理論計算有關(guān)情況

本次線損理論計算負荷代表日選取在正常天氣、電網(wǎng)正常運行方式下，代表電網(wǎng)較大負荷水平的代表日，本地區(qū)代表日的選取按照國家電網(wǎng)公司要求，由華中分部負責(zé)組織并統(tǒng)一確定負荷實測代表日。本次日負荷實測范圍包括全市所有變電站，實測方法為人工抄表與自動采集相結(jié)合。代表日實測數(shù)據(jù)分為變電站實測數(shù)據(jù)、關(guān)口電量數(shù)據(jù)和臺區(qū)實測數(shù)據(jù)。變電站實測數(shù)據(jù)包括：35千伏以上所有主變各側(cè)總表及各出線整點的有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、電壓、電流，變壓器分接頭位置和電容器、電抗器投運數(shù)據(jù)，全天站用電、母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)。關(guān)口電量數(shù)據(jù)包括：35千伏以上所有主變各側(cè)總表及各出線整點的有功電量、無功電量。臺區(qū)實測數(shù)據(jù)包括：選定低壓臺區(qū)首端24小時三相電流、全天有功電量、全天無功電量、電壓，臺區(qū)內(nèi)各用戶全天有功電量。實測數(shù)據(jù)中有關(guān)功率、電壓、電流等潮流數(shù)據(jù)均取自調(diào)度SCADA系統(tǒng)，有功電量和無功電量數(shù)據(jù)取自TMR系統(tǒng)，臺區(qū)實測數(shù)據(jù)取自用電采集系統(tǒng)。電容器組（含電抗器）缺少抄見數(shù)據(jù)，推薦按80%額定容量、全天投運20小時進行損耗計算。35千伏及以上變電站站用電量按實測電量進行計算，缺少抄見電量的110千伏變電站按1.5萬kWh/月·站統(tǒng)一計算，35千伏變電站按0.2萬kWh/月·站統(tǒng)一計算。

2.2 本地電網(wǎng)基本情況

本市屬典型丘陵地帶，山區(qū)林區(qū)較多，供電范圍廣。2016年本市電網(wǎng)有220千伏變電站14座，主變22臺，總?cè)萘?630兆伏安，110千伏變電站66座，主變99臺，總?cè)萘?548.5兆伏安，35千伏變電站129座，主變225臺，總?cè)萘?400兆伏安，10千伏配變33684臺，總?cè)萘?461兆伏安。本地區(qū)電網(wǎng)主要電源點位于中部500千伏變電站，境內(nèi)有110千伏上網(wǎng)電廠容量721.9兆瓦，其中光伏電站462.7兆瓦、風(fēng)電145.5兆瓦；35千伏上網(wǎng)電廠容量60.69兆伏安；10千伏上網(wǎng)電廠容量52.12兆伏安。本次理論計算代表日基本按正常方式運行，無臨時負荷轉(zhuǎn)帶現(xiàn)象。計算范圍包括220千伏主變22臺，線路32條，110千伏主變96臺，線路92條，35千伏主變207臺，線路223條，10千伏線路1209條；隨機抽取實測臺區(qū)137個，其中城網(wǎng)57個、農(nóng)網(wǎng)80個。2016年代表日全網(wǎng)發(fā)電1687.335兆瓦時，代表日全網(wǎng)無損電量4856.340兆瓦時。

3 本地區(qū)線損理論計算結(jié)果分析

3.1 線損情況

本市近三年電網(wǎng)代表日線損理論計算結(jié)果見表1。

從表1可以看出近三年公司線損率逐年遞減，尤其是110千伏電網(wǎng)、35千伏電網(wǎng)和10千伏電網(wǎng)，這得益于近幾年電網(wǎng)建設(shè)、電源點布局變化和農(nóng)網(wǎng)改造成效。2016年本市電網(wǎng)最大負荷2188.3兆瓦（日最高負荷），日供電量為42146.9兆瓦時；代表日最大負荷為 1417.6兆瓦，為最大負荷日最大負荷的64.80%；代表日供電量為 28812.62兆瓦時，為最大負荷日供電量的68.36%；代表日負荷水平基本代表電網(wǎng)較大負荷水平。2016年代表日負荷較2015年的代表日負荷32873.09兆瓦時（占最大負荷供電量的90.43%）略有減小，對總線損率有一定影響。通過對比國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)各電網(wǎng)代表日線損理論計算結(jié)果，本市電網(wǎng)線損總體管理水平較為落后，總線損率、35千伏線損率、10千伏線損率和低壓線損率都超出全國平均水平。

2016年代表日本市電網(wǎng)各電壓等級損耗電量百分比分布情況如圖1所示，各電壓等級線路和變壓器損耗占該層總損耗的比例如表2所示。

由圖1可知，線損率占比隨電壓等級降低而逐漸升高，主網(wǎng)損耗較低，表明電網(wǎng)規(guī)劃和電源分布基本滿足負荷發(fā)展要求，存在相當比例的躉售和直供用戶，無損電量占比較多。10千伏電網(wǎng)損耗占比33.33%，主要因為大部分10千伏線路位于農(nóng)村供區(qū)，線路運行年限較長、供電半徑大、線徑小，自動化水平和管理水平落后。0.38千伏低壓損耗占比最高為42.33%，反映出農(nóng)村用戶分布分散，低壓配變臺區(qū)三相負荷不平衡、供電半徑長等情況較為普遍，低壓集抄改造較為落后，臺區(qū)精益化管理水平亟待提高。由表2可知，220千伏線路損失率很小，主要是由于這一層面大部分用戶為無損用戶；110千伏線路損失率較上一年有所下降，這是由新投產(chǎn)變電站對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化引起；35千伏和10千伏線路損失率仍然很高，主要原因是大部分線路在農(nóng)村供區(qū)，接線模式主要為單鏈、單環(huán)網(wǎng)、單輻射，線路運行狀況差、老化嚴重。

3.2 電網(wǎng)問題分析

（1）本市東部電網(wǎng)負荷逐年增長，缺少500千伏電源布點，存在供電能力緊張問題。

（2）部分變電站主變配置或負荷分配不合理。兩臺主變需并列運行時，電壓嚴重偏高，存在電壓難以調(diào)節(jié)問題，或者當一臺檢修，另一臺就出現(xiàn)過載。

（3）單變（單線）變電站問題依然存在。目前主網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)還有6座單變的220千伏變電站，26座單變的110千伏變電站，供電可靠性差。

（4）部分220千伏、110千伏變電站容載比偏低問題還將長期存在。

（5）無功流動依然較大，部分地區(qū)無功嚴重不足、電壓嚴重偏低。農(nóng)網(wǎng)110千伏、35千伏變電站配置不合理，無功補償不足，輸電線路輸出距離長、線徑小、線路老化現(xiàn)象突出。

（6）農(nóng)網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱。尤其是35千伏變電站及線路主要分別在農(nóng)村供區(qū)，接線模式主要為單鏈、單環(huán)網(wǎng)、單幅射，運行年限超過30年的線路占比還很高。

（7）中低壓配網(wǎng)結(jié)構(gòu)差，卡口、低電壓臺區(qū)比例高。

（8）部分縣市公司對關(guān)口計量裝置和TMR系統(tǒng)管理維護不到位。關(guān)口計量故障未能及時處理，TMR系統(tǒng)數(shù)據(jù)不完整，TMR網(wǎng)損分析數(shù)字化平臺不夠完善。

4 電網(wǎng)發(fā)展管理建議

（1）工業(yè)錯峰讓電與合理利用資源。加強需求側(cè)管理，組織本市大型工業(yè)用戶在大負荷期間錯峰、減產(chǎn)，必要時停產(chǎn)；要求大中型水電廠做好蓄水工作，生物質(zhì)電廠做好燃料儲備，在負荷高峰時發(fā)電頂峰。

（2）科學(xué)預(yù)測負荷增長，合理規(guī)劃電網(wǎng)建設(shè)。扎實開展本地區(qū)電網(wǎng)迎峰度夏、迎峰度冬運行分析，實時統(tǒng)計大用戶業(yè)擴報裝情況，科學(xué)預(yù)測地區(qū)負荷增長情況，合理增加電源布點，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（3）合理安排電網(wǎng)運行方式。做好電力電量分區(qū)與整體平衡，對于網(wǎng)架較堅強的部分地區(qū)，優(yōu)先開展經(jīng)濟運行，安全運行和經(jīng)濟運行雙管齊下。根據(jù)負荷水平、負荷密度合理選擇配變新增布點或增容，同步優(yōu)化中低壓供電半徑和供區(qū)范圍。

（4）加快配電網(wǎng)建設(shè)，綜合治理農(nóng)網(wǎng)低電壓問題。加快農(nóng)網(wǎng)改造升級進度，通過配變增點增容改造和低壓線路改造解決現(xiàn)有存量低電壓問題臺區(qū)；完善低電壓綜合治理快速響應(yīng)機制，對低電壓問題做到及時發(fā)現(xiàn)、迅速安排、快速治理；加強配網(wǎng)運行維護管理，做好配變調(diào)壓及三相負荷平衡工作，提高配網(wǎng)臺區(qū)無功補償裝置配置率。

（5）合理安排電網(wǎng)檢修。統(tǒng)籌安排停電檢修工作，杜絕重復(fù)性檢修，加強檢修計劃性，縮短檢修時間，盡力優(yōu)化檢修方式，科學(xué)制定重載地區(qū)及線路負荷轉(zhuǎn)移方案，提高檢修技術(shù)水平，條件允話的話盡量實行帶電檢修。

（6）加強電壓無功監(jiān)督、調(diào)節(jié)工作。實行AVC與人工干預(yù)的雙重管理，根據(jù)電網(wǎng)潮流及時調(diào)整AVC控制策略，減小電網(wǎng)無功流動，降低主網(wǎng)損，盡量使用戶的無功補償設(shè)備投入使用。

（7）開展臺區(qū)精細化管理。開展線損實時監(jiān)控，充分依托用電信息采集系統(tǒng)，對低壓臺區(qū)線損實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)線損異常臺區(qū)，實時開展臺區(qū)線損預(yù)警工作；加快清理微小電量負損臺區(qū)；大力開展線損異常排查，督促各縣市開展線損異常整改。

（8）加強電能計量裝置管理。強化專變用戶和臺區(qū)關(guān)口計量裝置的配置、安裝、輪換等環(huán)節(jié)管理和監(jiān)控，嚴格開展計量裝置周檢和居民表計運行質(zhì)量抽檢，及時發(fā)現(xiàn)和排除計量隱患，推進采集系統(tǒng)自動化抄表功能深化應(yīng)用，保證計量裝置計量精確、抄表數(shù)據(jù)及時準確。

5 結(jié)束語

線損理論計算工作對于供電企業(yè)來講是一項很有指導(dǎo)意義的工作，通過線損理論計算找出電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱點，為電網(wǎng)規(guī)劃、降損方案制定提供數(shù)據(jù)支持；通過對電網(wǎng)潮流分析，為主網(wǎng)經(jīng)濟運行，調(diào)度運行方式安排提供依據(jù)；通過分線、分元件的線損理論計算結(jié)果與實際統(tǒng)計的分線、分元件結(jié)果對比，找出日常線損統(tǒng)計的正確與否，找出管理降損的空間[7-9]。線損管理是一項綜合性非常強的工作，涉及到電網(wǎng)管理的方方面面，節(jié)能降損措施的制定也是對供電企業(yè)其他職能部門工作成效的促進。

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