基于計(jì)量管理系統(tǒng)的電網(wǎng)損耗數(shù)據(jù)模型論述

楊艷芳，弓俊才，劉佳易

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司計(jì)量中心，山西 太原 030032）

0 引 言

近年來(lái)，中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)使電網(wǎng)損失率雖然下降。但全國(guó)各地的輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)都存在損耗值偏大問(wèn)題[1]。損耗偏大是由于輸配電網(wǎng)的輸送損耗而產(chǎn)生，而損耗較大是由于網(wǎng)線管理和傳輸技術(shù)的問(wèn)題[2]。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低功耗可以有效節(jié)約電力成本，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，降低能耗節(jié)約資金。為此，提出了基于計(jì)算管理系統(tǒng)的電網(wǎng)損耗數(shù)據(jù)模型論述，通過(guò)結(jié)合高級(jí)測(cè)量體系，擬采用理論公式推導(dǎo)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的方法，降低電網(wǎng)的功率損失節(jié)約成本，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益[3]。

1 采集運(yùn)算裝置研發(fā)

通過(guò)研究計(jì)量裝置采集量測(cè)方式，改進(jìn)裝置軟硬件，研制用于計(jì)算電力網(wǎng)損耗的智能終端，使其具備UI/U2/I2瞬時(shí)積分、負(fù)荷方差等負(fù)荷特征數(shù)據(jù)采集運(yùn)算功能。本計(jì)量裝置能實(shí)現(xiàn)線損計(jì)算的智能化控制，能通過(guò)智能搜索引擎接入的智能電度表裝置，采集各類負(fù)荷特征數(shù)據(jù)便于用戶準(zhǔn)確掌握目前線損率的狀況，提高大批量智能電表接入的效率?？商岣咴O(shè)備維護(hù)的易用性和效率，方便用戶設(shè)備維護(hù)。

IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)中的公共信息旨在促進(jìn)和支持分布式系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)管理中的集成、異構(gòu)、遺留或增加新應(yīng)用系統(tǒng)的集成，舊版或新應(yīng)用程序。過(guò)去，這些系統(tǒng)使用的語(yǔ)言、操作系統(tǒng)、法規(guī)和管理工具各不相同。因此，需要支持IEC 61968基于事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)交換的各種應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)使用代理、企業(yè)服務(wù)總線（esb）。用戶維護(hù)設(shè)備范圍較廣，包括負(fù)荷方差、電量功率因數(shù)及正反向有功總、尖、峰、平及谷電量含曲線等等方面。根據(jù)計(jì)量裝置遠(yuǎn)程通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立基于原有電網(wǎng)規(guī)約的電網(wǎng)損耗負(fù)荷特征值數(shù)據(jù)傳遞新規(guī)約內(nèi)容與方式，實(shí)現(xiàn)該類數(shù)據(jù)能夠基于現(xiàn)有的量測(cè)體系完整傳遞至主站系統(tǒng)，滿足電網(wǎng)損耗計(jì)算及遠(yuǎn)程計(jì)算分析的需求。

2 電網(wǎng)損耗理論推導(dǎo)、軟件分析

通過(guò)結(jié)合電網(wǎng)損耗計(jì)算分析方法，開(kāi)發(fā)了支持多種電網(wǎng)損耗計(jì)算和分析方法的軟件，滿足電網(wǎng)元件、配電網(wǎng)分線線損的準(zhǔn)確計(jì)算及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的多維度定量參數(shù)比對(duì)，定性特征分析，合理分析電網(wǎng)損耗重點(diǎn)。

2.1 基于電量的等值電阻法公式推導(dǎo)

2.1.1 線路的等值電阻

可以假想一個(gè)等值的線路電阻Rel，在通過(guò)線路出口的總電流Ijf產(chǎn)生的損耗，與各段不同的分段電流Ii通過(guò)分段電阻Ri產(chǎn)生損耗的總和相等，那么有：

化簡(jiǎn)整理可得：

若不考慮電壓，可得：

其中，Api、Aqi表示每一段線路所包含一段時(shí)間的有功、無(wú)功電量。可該段導(dǎo)線往后所有的終端電量相加得到。Ri為該段線路的電阻值。ApΣAqΣ為首端計(jì)量得到的一段時(shí)間的有功、無(wú)功電量。

2.1.2 變壓器的等值電阻

對(duì)于線路的等值電阻，假想可以同樣用到變壓器的等值電阻公式推導(dǎo)于是有：

而每臺(tái)變壓器的電阻計(jì)算為所以：

在一段時(shí)間的等值電阻有：

經(jīng)過(guò)整理化簡(jiǎn)可得：

其中，UN為該臺(tái)變壓器的額定電壓；ΔPki為該臺(tái)變壓器的額定運(yùn)行損耗；SNi為該臺(tái)變壓器的額定容量。注：因?qū)Ｗ儞p耗不記入整個(gè)電網(wǎng)損耗計(jì)算中，所以變壓器的等值電阻不做計(jì)算。

2.1.3 損耗的計(jì)算

一段時(shí)間內(nèi)線路的總損耗即為變壓器的等值電阻與線路的等值電阻之和乘于線路首端的均方根電流加上線路中所有變壓器的損耗。具體為：

其中，Ijf為首端的均方根電流，見(jiàn)后面說(shuō)明；ΔP0.i為每一臺(tái)變壓器的空載損耗（報(bào)表會(huì)給出來(lái)），專變的不用計(jì)算。

2.2 基于容量的等值電阻法公式推導(dǎo)

2.2.1 配電線路的等值電阻

假想一個(gè)等值的線路電阻Rel在通過(guò)線路出口的總電流Ijf產(chǎn)生的損耗，與各段不同的分段電流Ii，通過(guò)分段電阻Ri產(chǎn)生損耗的總和相等，那么有：

變換式（4）可推出：

負(fù)荷與配電變的容量成正比，各節(jié)點(diǎn)電壓一樣。因此，有：

其中，SNi為每一段線路包含的變壓器容量?？稍摱螌?dǎo)線往后所有的變壓器容量相加得到；SNΣ為該配電饋線全部配電變壓器的額定容量總和；Ri為該段線路的電阻值。

2.2.2 配電變壓器的等值電阻

配電變壓器的等值電阻：

其中，UN為該臺(tái)變壓器的額定電壓；ΔPki為該臺(tái)變壓器的額定運(yùn)行損耗；SNΣ為該配電饋線全部配電變壓器的額定容量總和。注：因?qū)Ｗ儞p耗不記入整個(gè)電網(wǎng)損耗計(jì)算中所以變壓器的等值電阻不做計(jì)算。

2.2.3 損耗計(jì)算

2.3 均方根電流的計(jì)算

均方根電流：

其中，E為計(jì)算時(shí)段內(nèi)的抄見(jiàn)有功電量，單位為MWh；Q為計(jì)算時(shí)段內(nèi)的抄見(jiàn)無(wú)功電量，單位為Mvarh；U為計(jì)算時(shí)段內(nèi)的線路額定電壓，單位為kV；T為計(jì)算時(shí)段，單位為h。

2.4 特征分析

多類線損理論計(jì)算方法對(duì)比：選取幾個(gè)典型日，對(duì)等值電阻法和電流回推法的計(jì)算結(jié)果在精度誤差、收斂性等方面進(jìn)行對(duì)比。分析優(yōu)劣程度，找出誤差原因、找一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)問(wèn)題進(jìn)行佐證。

分時(shí)段線損對(duì)比：選取幾個(gè)典型日，計(jì)算典型日各個(gè)時(shí)段的線損和該時(shí)段的總電量、平均負(fù)荷功率、負(fù)荷形狀系數(shù)等系數(shù)，和平均電流與均方根電流的比值等特征值，通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果分析查看各個(gè)特征量的靈敏度和相關(guān)性問(wèn)題。

理論線損與統(tǒng)計(jì)線損比對(duì)：選定一個(gè)月，計(jì)算出這個(gè)月以及各日、各個(gè)時(shí)段的理論線損和統(tǒng)計(jì)線損，計(jì)算對(duì)應(yīng)的狀態(tài)特征量，分析計(jì)算結(jié)果，找出理論線損與統(tǒng)計(jì)線損相差較大的日期和時(shí)段，從理論上解釋原因所在。

電力元件損耗評(píng)估：選示點(diǎn)的幾個(gè)典型日，計(jì)算各個(gè)典型日（工作日、周末和節(jié)日）各類元件的線損及其對(duì)應(yīng)的參數(shù)特征量和狀態(tài)特征量。

電網(wǎng)線損狀態(tài)整體評(píng)估：利用電流回推法，計(jì)算各段線路及變壓器在各個(gè)時(shí)段的線損、配網(wǎng)的總線損及各類元件的線損占比，計(jì)量周期的總線損和各類元件的線損所占比例；各個(gè)時(shí)段配電網(wǎng)的所有特征量以及計(jì)量周期的統(tǒng)計(jì)線損。明確配網(wǎng)線損的情況和理論線損與統(tǒng)計(jì)線損的偏差情況，分析該偏差可能是哪些原因造成的，是否合理。

3 結(jié) 論

筆者提出基于計(jì)算管理系統(tǒng)的電網(wǎng)損耗數(shù)據(jù)模型，通過(guò)結(jié)合改進(jìn)的等值電阻法和電流回推法，采集運(yùn)算裝置分別對(duì)配網(wǎng)線路的電能損耗和線損率及各部分電能損耗進(jìn)行計(jì)算，分析計(jì)算結(jié)果的特征值。分析結(jié)果表明符合實(shí)際損耗情況，并提高了算法的可信度和準(zhǔn)確度。