基于計量管理系統的電網損耗數據模型論述

楊艷芳，弓俊才，劉佳易

（國網山西省電力公司計量中心，山西 太原 030032）

0 引 言

近年來，中國智能電網建設使電網損失率雖然下降。但全國各地的輸電網和配電網都存在損耗值偏大問題[1]。損耗偏大是由于輸配電網的輸送損耗而產生，而損耗較大是由于網線管理和傳輸技術的問題[2]。通過技術創(chuàng)新降低功耗可以有效節(jié)約電力成本，提高電網運行效率，降低能耗節(jié)約資金。為此，提出了基于計算管理系統的電網損耗數據模型論述，通過結合高級測量體系，擬采用理論公式推導和實際應用相結合的方法，降低電網的功率損失節(jié)約成本，從而提高電網運行經濟效益[3]。

1 采集運算裝置研發(fā)

通過研究計量裝置采集量測方式，改進裝置軟硬件，研制用于計算電力網損耗的智能終端，使其具備UI/U2/I2瞬時積分、負荷方差等負荷特征數據采集運算功能。本計量裝置能實現線損計算的智能化控制，能通過智能搜索引擎接入的智能電度表裝置，采集各類負荷特征數據便于用戶準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。可提高設備維護的易用性和效率，方便用戶設備維護。

IEC 61968系列標準中的公共信息旨在促進和支持分布式系統在網絡管理中的集成、異構、遺留或增加新應用系統的集成，舊版或新應用程序。過去，這些系統使用的語言、操作系統、法規(guī)和管理工具各不相同。因此，需要支持IEC 61968基于事件驅動數據交換的各種應用程序，實現使用代理、企業(yè)服務總線（esb）。用戶維護設備范圍較廣，包括負荷方差、電量功率因數及正反向有功總、尖、峰、平及谷電量含曲線等等方面。根據計量裝置遠程通信技術標準，建立基于原有電網規(guī)約的電網損耗負荷特征值數據傳遞新規(guī)約內容與方式，實現該類數據能夠基于現有的量測體系完整傳遞至主站系統，滿足電網損耗計算及遠程計算分析的需求。

2 電網損耗理論推導、軟件分析

通過結合電網損耗計算分析方法，開發(fā)了支持多種電網損耗計算和分析方法的軟件，滿足電網元件、配電網分線線損的準確計算及應用，實現各類數據的多維度定量參數比對，定性特征分析，合理分析電網損耗重點。

2.1 基于電量的等值電阻法公式推導

2.1.1 線路的等值電阻

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

化簡整理可得：

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間的有功、無功電量。可該段導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為首端計量得到的一段時間的有功、無功電量。

2.1.2 變壓器的等值電阻

對于線路的等值電阻，假想可以同樣用到變壓器的等值電阻公式推導于是有：

而每臺變壓器的電阻計算為所以：

在一段時間的等值電阻有：

經過整理化簡可得：

其中，UN為該臺變壓器的額定電壓；ΔPki為該臺變壓器的額定運行損耗；SNi為該臺變壓器的額定容量。注：因專變損耗不記入整個電網損耗計算中，所以變壓器的等值電阻不做計算。

2.1.3 損耗的計算

一段時間內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，見后面說明；ΔP0.i為每一臺變壓器的空載損耗（報表會給出來），專變的不用計算。

2.2 基于容量的等值電阻法公式推導

2.2.1 配電線路的等值電阻

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

變換式（4）可推出：

負荷與配電變的容量成正比，各節(jié)點電壓一樣。因此，有：

其中，SNi為每一段線路包含的變壓器容量。可該段導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為該臺變壓器的額定電壓；ΔPki為該臺變壓器的額定運行損耗；SNΣ為該配電饋線全部配電變壓器的額定容量總和。注：因專變損耗不記入整個電網損耗計算中所以變壓器的等值電阻不做計算。

2.2.3 損耗計算

2.3 均方根電流的計算

均方根電流：

其中，E為計算時段內的抄見有功電量，單位為MWh；Q為計算時段內的抄見無功電量，單位為Mvarh；U為計算時段內的線路額定電壓，單位為kV；T為計算時段，單位為h。

2.4 特征分析

多類線損理論計算方法對比：選取幾個典型日，對等值電阻法和電流回推法的計算結果在精度誤差、收斂性等方面進行對比。分析優(yōu)劣程度，找出誤差原因、找一個標準值對問題進行佐證。

分時段線損對比：選取幾個典型日，計算典型日各個時段的線損和該時段的總電量、平均負荷功率、負荷形狀系數等系數，和平均電流與均方根電流的比值等特征值，通過對計算結果分析查看各個特征量的靈敏度和相關性問題。

理論線損與統計線損比對：選定一個月，計算出這個月以及各日、各個時段的理論線損和統計線損，計算對應的狀態(tài)特征量，分析計算結果，找出理論線損與統計線損相差較大的日期和時段，從理論上解釋原因所在。

電力元件損耗評估：選示點的幾個典型日，計算各個典型日（工作日、周末和節(jié)日）各類元件的線損及其對應的參數特征量和狀態(tài)特征量。

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

3 結 論

筆者提出基于計算管理系統的電網損耗數據模型，通過結合改進的等值電阻法和電流回推法，采集運算裝置分別對配網線路的電能損耗和線損率及各部分電能損耗進行計算，分析計算結果的特征值。分析結果表明符合實際損耗情況，并提高了算法的可信度和準確度。