淺談10kV配電網線損精細化管理及計算模型研究

劉道新　胡航海　曹占峰　高媛

摘 要：10 kV及以下配電網由于其點多面廣的特點，其損失電量比重超過40%，遠高于其他電壓等級，是降損重點。該項目研究在智能電表被大力推廣、采集系統信息化日漸成熟的大背景下，針對10 kV配電網特點，從配電網結構、構成要素角度出發，探索10 kV手拉手線路和含開閉所的10 kV線路線損模型的構建，為線損工作深化精益化管理提供理論依據，有力支撐公司加強智能電網、現代配電網建設。

關鍵詞：母線不平衡 線損 模型 手拉手線路

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（b）-0037-04

線損是電網電能損耗的簡稱，是電能從發電廠傳輸到用戶過程中，在輸電、變電、配電和用電各環節中所產生的損耗。線損率是綜合反映電網規劃設計、生產運行和運營管理水平的關鍵技術經濟指標，線損管理是電網企業重要的管理內容，強化線損管理是節約成本、提升效益最直接有效的手段，按2014年數據測算，每降低線損率1個百分點，可節約公司年購電量370億kW·h，節約購電成本150億元，相當于增加公司年度利潤150億元。10 kV及以下配電網點多面廣，從國家電網公司歷年電量與線損統計數據來看，其損失電量比重超過40%，遠高于其他電壓等級，是降損重點。通過分析，線損高的主要原因是管理線損。管理線損是指由計量設備誤差引起的線損以及由于管理不善和失誤等原因造成的線損。

近幾年，國家電網公司大力推廣智能電表及用電信息采集系統，深入開展營配調一體化專項工作，智能化和信息化的快速發展為10 kV配電網精細化管理提供了有利的條件。該文針對10 kV配電網特點，從配電網結構、構成要素角度出發，探索10 kV手拉手線路、含10 kV開閉所線路線損計算模型，并采用實采數據進行了測算，為后續模型的實用化奠定了理論基礎。

1 10 kV手拉手線路場景描述

10 kV手拉手線路，也稱10 kV聯絡線路，是供電方式的一部分，正常情況下聯絡線僅有功率平衡的作用，但遇到電源故障時，可通過聯絡線給用戶供電，因此提高了供電可靠性。目前我國城鄉配電網，絕大多數采用輻射狀供電模式，由輻射網改造為環網，手拉手環網方式由于其易于實施及結構簡單而成為一種常用的環網方式，如圖1所示。

從調研情況來看，由于各省管理水平、管理重點不一，部分省公司在10 kV手拉手線路聯絡開關處有不裝表的情況，該節依據裝表和不裝表兩種情況，將圖1所示“手拉手”環網接線進行分解簡化，構建10 kV手拉手線路線損計算模型，具體如下。

如圖2的示例，兩條變電站出線經由開關K5聯絡，以K1所在的出線開始，經由K2專變、K3所在的公變、K4所在的小電源、聯絡開關K5視作考核單元一；以K6所在的出線開始，經由K7專變、K8所在的公變、K9所在的小電源、聯絡開關K5視作考核單元二。我們考慮聯絡開關K5處裝表和不裝表兩種情況，構建10 kV手拉手線路線損模型。

2 含10 kV開閉所線路線損模型研究

隨著國民經濟的發展，城市負荷密度不斷增加，用戶對供電質量和供電可靠性提出了更高要求，因而在城鎮供電網絡改造中，往往需要這樣一種配電站——開閉所，雖然該變電站內沒有變壓器，但它以保證供電可靠性為前提，可以優化網絡接線、降低電網損耗、減少10 kV供電電纜或架空線路的使用量并實現電能的第二次合理分配。因此加強開閉所監控，進行開閉所母平計算極有必要。該節針對10 kV線路從變電站出線側開始，經開閉所分支后，到達配變之間的線路這一場景，構建線損模型，具體如下。

2.1 含10 kV開閉所線路場景描述

如圖3所示，兩條變電站出線經開閉所分配后，分為4條10kV線路向配變供電，鑒于該文只考慮變電站出線到開閉所進線、開閉所出線到配變之間的線損，為簡化模型，將開閉所出線所帶配變統一打包成負荷處理。

同樣地，考慮開閉所進出線開關裝表和不裝表兩種情況。

2.2 含10 kV開閉所線路線損模型說明

當開閉所進出線開關處裝表時，將線損模型分解為變電站出線到開閉所進線、開閉所母線不平衡、開閉所出線到負荷3部分考慮。假設流出母線為正、流入母線為反，模型構建過程如下。

（1）變電站出線到開閉所進線部分模型，如K1～K3，其他類似。

線損電量L1i=（K1正+K3正）-（K1反+K3反） （1）

線損率LR1i=[（K1正+K3正）-（K1反+K3反）]/（K1正+K3正）×100%（2）

（2）開閉所母線不平衡模型。

線損電量L2=（K3反+K4反+K5反+K6反+K7反+K8反）-（K3正+K4正+K5正+K6正+K7正+K8正） （3）

線損率LR2=[（K3反+K4反+K5反+K6反+ K7反+K8反）-（K3正+ K4正

+K5正+K6正+K7正+K8正）]/（K3反+ K4反+K5反+K6反+K7反+K8反）×100% （4）

（3）開閉所出線到負荷部分模型，如K5～K9，其他線路類似。

線損電量L3i=K5正-（K9+K5反） （5）

線損率LR3i=[K5正-（K9+K5反）]/K5正×100% （6）

當開閉所進出線開關處未裝表時，將變電站出線到負荷打包處理。模型構建如下：

線損電量L=（K1正+K2正）-（K1反+K2反+K9+K10+K11+K12） （7）

線損率LR=[（K1正+K2正）-（K1反+K2反+K9+K10+K11+K12）]/（K1正+K2正）×100% （8）

理論線損模型及計算方法同第一小節，此處不再贅述。

3 仿真算例

由于篇幅有限，該文只針對第一節中的手拉手線路模型進行仿真分析。仿真計算采用的軟件為ETAP，根據相關基礎數據，計算得到ETAP計算參數。

國網北京大興供電公司舊宮供電所管轄范圍內，某開閉站的兩條出線，在供電過程中為保證供電可靠性形成了拉手線路，且在拉手開關處已經安裝計量裝置，下面以這兩條線路為例進行仿真建模。

3.1 設備參數

設備參數見表1、表2。

3.2 仿真模型

10 kV手拉手線路仿真模型如圖4所示。

3.3 計算分析

從用電信息采集系統中獲取2015年9月8日計量表抄表數據，各配變當日的平均負載率約為38%，負荷功率因數為0.9，根據以上數據對這兩條線路進行計算分析。

（1）仿真模型理論線損計算如表3所示。

（2）按照第一節中的模型進行管理線損計算。

①一線所在考核單元。

線損電量=5219-5211=8 kW·h；線損率=8/5219×100=15.3%。

②二線所在考核單元。

線損電量=4332-4323=9 kW·h；線損率=9/4332×100=20.7%。

③假設在拉手開關處未裝表，則將一線、二線合并處理。

線損電量=9551-9534=17 kW·h；線損率=17/9551×100=17.8%。

4 結語

該文研究的10 kV手拉手線路和含10 kV開閉所線路線損計算兩個模型，從管理線損和統計線損兩個方面進行考慮，是對線損精益化管理的一次探索創新。從計算原理可知，裝表的計算方法比不裝設時更復雜，需要的數據量也更多，但計算結果更精細準確。從計算結果可知，裝表時可分別算得各段線路的線損率，對比同期線損與統計線損能及時發現營配貫通、跑冒滴漏等管理線損問題；同期線損與理論線損對比側重元件線損對比，挖掘技術線損，提供降損決策依據。該模型具有較強的實踐意義，可在有條件地區進行實際應用，更好地指導實際的降損工作。

參考文獻

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