配電網經濟運行區域的確定與降損分析

尹勝蘭，陳少華，莫 哲，何海帆

(1.廣東工業大學 自動化學院，廣東 廣州 510006;2.廣東電網公司 清遠市供電局，廣東 清遠 511515)

配電網經濟運行區域的確定與降損分析

尹勝蘭1，陳少華1，莫 哲1，何海帆2

(1.廣東工業大學 自動化學院，廣東 廣州 510006;2.廣東電網公司 清遠市供電局，廣東 清遠 511515)

針對復雜電網中確定配電網是否經濟運行的難題，給出了以經濟運行負荷和經濟運行時間來劃分配電網經濟運行區域的兩種解析方法，闡述了各類運行區域的特點，分析了配電網技術改造的要點。并分析對比了兩種方法，提出了以經濟運行時間確定配電網經濟運行區域更為準確，為降損改造提供了依據。最后通過實際線路計算驗證了該方法的準確性以及降損的可行性。

配電變壓器;優化配置;有功功率;無功功率;降損

0 引言

電網電能損耗簡稱為線損。線損率是電網中損耗的電量與供應電量的百分數，是反應電網規劃設計、技術裝備和經濟運行水平的綜合性技術經濟指標，是電網經營企業衡量電能損耗的經濟技術指標［1，2］。

而電網的復雜性給分析和確定配電網是否優化配置帶來很大的困難，所以本文給出了一種以經濟運行時間 ［t］ec來確定配電網是否優化配置的方法。該方法原理簡單，準確實用，并且依據該確定方法提出了有效降損措施，大大提高了改造電網降低電網損耗的效率。

1 配電網經濟運行區域的確定

1.1 傳統的以經濟運行負荷確定經濟運行區域的方法

配電網的損耗隨配電網運行負荷的改變而改變，配電網的網損由兩部分組成:一是配電網所有配電變壓器鐵心上的損耗，與運行負荷無關，因此稱固定損耗;二是配電線路和配電變壓器電阻上的損耗，直接與配電網的運行負荷相關，因此稱可變損耗［3］。總損耗為兩者之和，計算方法為:

式中:ΔW為配電網損耗總和，kW·h;∑ΔP0i為所有變壓器空載損耗總和，kW;t為配電網運行時間，h;K為系數，其值為均方根負荷與平均負荷之比，取1.1;PL為計算期內平均運行負荷，kW;U為配電網的額定電壓，kV。

配電網的網損率是指網損電量與供電電量之比，由PLt+ΔW=WP，當ΔW很小時，近似有PLt=WP，將式 (1)兩邊同除以供電量WP，可得網損率的計算公式:

式 (2)表明，當經濟運行負荷為Pec時，整個配電網的網損率最低，經濟效果最佳，只要電網結構不變，Pec為一定值。通常經濟運行區域取網損率為最小網損率的θ(θ取1.2倍)［4］時所對應的運行負荷區域，推導可得:［P］ec=Pec(θ±

1.2 以經濟運行時間確定經濟運行區域的方法

供電量一定的情況下，當配電網運行時間控制在經濟運行時間內，可以有效降低線損率，設WP，WQ分別為供電時間t內的有功和無功供電量，kW·h。

時，ΔW取最小值，當線路首端計量的是有功電度和功率因數cosα時，式 (3)可改寫為:

同樣以經濟運行區域取網損率為最小網損率的θ(θ取1.2)倍時所對應的運行時間區域，推導可得:

1.3 兩種方法的關系與比較

因為近似有PLt=WP，所以PL與t成反比關系，且 ［P］ec與 ［t］ec是相對應的。配電網損耗ΔW，運行負荷PL，運行時間t三者關系曲線如圖1所示。

圖1 損耗ΔW，運行負荷PL，運行時間t的關系Fig.1 Relationship of ΔW，PLand t

［P］ec所對應的t區間為 ［t1，t2］，所以當t∈ ［t1，t2］時，配電網運行在經濟區域;t∈［t3，t1)時，配電網運行在過載區域;t∈ (t2，+∞)時，配電網運行在輕載區域。

因為負荷大小是從線路出口電流表定時觀察采集的，而電流表屬于瞬時值指示儀表，準確級別低，且很少作定期校驗。而電能表屬于指示累計值儀表，準確級別比電流表高，且要求定期校驗。所以從實際工程應用上來講，以經濟運行時間確定配電網經濟運行區域，比以經濟運行負荷確定配電網經濟運行區域的準確程度更高［5］。

2 配電網經濟運行區域的應用

配電網經濟運行區域的劃分，對配電網運行管理、技術改造及負荷調整等網損管理工作具有重要的指導意義［6］，現分析如下:

(1)當t∈ ［t1，t2］時，配電網運行在經濟區域，此時電網運行參數和負荷變化范圍是合理的，無需進行負荷調整和技術改造。

(2)當t∈(t2，+∞)時，配電網運行在輕載區域，電網改造重點是降低配變鐵損，可采取加快高能耗配變更新改造、更換“大馬拉小車”配變、提高配電網的運行負荷［7］等。

(3)當t∈ ［t3，t1)時，配電網運行在過載區域。這時負荷較重，應考慮更換大容量變壓器或轉移負荷。

3 依據經濟區域的降損流程圖

流程圖如圖2。

圖2 依據確定方法的降損流程圖Fig.2 Flow chart of reducing losses based on determine method

4 算例分析

以某地區運行的某線路為例進行分析，額定電壓為10 kV，功率因數取0.86。線路結構如圖3所示。表1為一天24h內采集的有功電量以及依據公式 (3)計算所得的經濟運行時間區域。表2，3為圖3中各變壓器參數和各段導路參數。

圖3 線路結構圖Fig.3 Line structure

表1 有功電量 (每3h采集)和經濟運行時間區域Tab.1 Active power and economic operation time

表2 變壓器參數Tab.2 Transformer parameters

表3 線路參數Tab.3 Line parameters

改造前，根據理論線損計算軟件可以得到的計算結果如表4所示。

表4 理論線損計算結果Tab.4 Result of theory loss calculation

分析:

(1)由表1知，3～6 h段配電網不在經濟運行時間內，t＞［t］ecmax，結合圖1知配電網運行在輕載區域，可通過更換高耗能輕負載配變降低鐵損，經過觀察，表2中變壓器S5的供電環境是負載相對較小的單班制公司，存在“大馬拉小車”現象，所以更換成鐵損相對小的變壓器S11－80，線損率由 1.74%降為1.68%，降損效果明顯。

(2)由表1知，18～21 h段配電網不在經濟運行時間內，t＜［t］ecmin，結合圖1知配電網運行在過載區域，可以通過調整或轉移負荷降低線損。由理論線損計算軟件，在18～21 h段適當調整運行負荷，使配電網運行在經濟運行時間內，線損率可由1.68%最低降到1.66%。降損效果明顯。

改造后，根據理論線損計算軟件可以得到結果如表5。

表5 理論線損計算結果Tab.5 Result of theory loss calculation

5 結語

目前，判斷和分析復雜配電網是否經濟配置一直是電網規劃和改造過程中的薄弱環節，綜合考慮負荷的性質，本文給出兩種配電網經濟運行區域的確定方法。而以 ［t］ec確定配電網經濟運行區域更為準確，該方法原理簡單，準確實用，并通過實際的案例驗證了該方法的正確性以及依據該方法降損的可行性，具有一定的工程實用價值，為線路的改造、制定降損措施提出有價值的建議。

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Zhao Xuejun．The latest network losses theoretical calculation and analysis and practical manual of reducing losses measures［M］． Beijing: China Power Industry Press．2005．

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Yu Weiguo，Xiong Youjing，Zhou Xinfeng，et al．Analysis on technical line losses of power grids and countermeasures to reduce line losses［J］．Power System Technology，2006，30(18):54－57，63．

Determine for Economic Operation Area of the Distribution Network and Analysis of Reducing Losses

Yin Shenglan1，Chen Shaohua1，Mo Zhe1，He Haifan2
(1．Faculty of Automation，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006;China;2．Qingyuan Power Supply Bureau，Guangdong Power Grid Company，Qingyuan 511515，China)

To determine whether distribution network is optimal in complex distribution network is difficult．Presenting two theoretical calculation methods for dividing economic area with economic operation load or economic operation time．Described the characteristics of various types of operation area and analysis of the main points of distribution network transformation．Analysis and comparison of the two methods，proposed economic operation time is more accurate for determining whether distribution network is optimal．It has practical significance to improve the economic operation of distribution network．The actual line computation confirms each kind of analysis or computation method accuracy and usability．

distribution transformers;optimal;active power;reactive power;reducing losses

TM731

A

2010－12－01。

尹勝蘭 (1984－)，男，碩士研究生，研究方向為電力系統繼電保護與配電網自動化，E-mail:yins0912@163．com。