配電網(wǎng)線損原因及降損技術(shù)措施分析

李逸嵐，韓鐘瑤

（國網(wǎng)青海省電力公司澤庫縣供電公司，青海 澤庫 811400）

配電網(wǎng)在供電網(wǎng)絡(luò)與用戶之間起著連接的作用，保障用戶的供配電。由于配電網(wǎng)建設(shè)較為復(fù)雜，通常會(huì)采取輻射網(wǎng)架空線的建設(shè)模式，但存在主干線截面積小及供電電壓低的情況，這也導(dǎo)致配電網(wǎng)運(yùn)行中線損居高不下，存在資源浪費(fèi)問題。針對這種情況，應(yīng)采取降損增效的措施，將配電網(wǎng)線損維持在較低的水平，這樣不僅能夠減少電能浪費(fèi)，還有利于供電企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益的提升。

1 配電網(wǎng)線損的類型

線纜線損和變壓器線損是配電網(wǎng)線損的2 大組成部分，線纜線損主要是由于導(dǎo)線中電壓的波動(dòng)而導(dǎo)致的電能損耗，而且配電線路自身運(yùn)行過程中也會(huì)消耗一定的電能。配電網(wǎng)線損也可以按照線損的大小劃分為有載類和無載類線損。在實(shí)際配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，無載類線損多會(huì)在配電設(shè)備負(fù)荷出現(xiàn)較大變化時(shí)產(chǎn)生，但線路負(fù)載變化導(dǎo)致的線損較小[1]。對于三相供電線路而言，電壓變化引發(fā)的線損在無載運(yùn)行方式變化時(shí)也會(huì)發(fā)生改變，這種情況下線損較大。在配電網(wǎng)中，配電變壓器作為重要的設(shè)備，完成電能的轉(zhuǎn)換，然后將電能輸送給用戶。無載類線損設(shè)備，配電變壓器損耗以自繞組損耗和油損耗為主。絕緣油損耗的產(chǎn)生多是由于電磁感應(yīng)或是電流損耗，而且絕緣油損耗、繞組損耗和配電變壓器油損耗三者之間為正比例關(guān)系，這其中，以繞組損耗占配電變壓器線損的比例為最高。

2 電力配電網(wǎng)線損帶來的危害

2.1 加劇線路絕緣體老化

配電網(wǎng)線損是當(dāng)前電力系統(tǒng)中較為突出的問題，當(dāng)配電網(wǎng)存在線損時(shí)，損失的電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，造成線路溫度過高，線路中絕緣體會(huì)加速老化。無論是配電網(wǎng)線路還是配電網(wǎng)中的其他元器件，由于在絕緣材料設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮線損產(chǎn)生的熱能問題，線損發(fā)生后，絕緣體無法承受這部分熱能，而且在熱能持續(xù)作用下，絕緣體出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致其性能下降，甚至失效，引發(fā)配電網(wǎng)線路漏電事故發(fā)生。

2.2 造成電力能源的浪費(fèi)

目前電能生產(chǎn)以火力發(fā)電為主，一些地區(qū)也存在采用水電和風(fēng)電的方式。雖然發(fā)電方式多樣，但仍存在電力供應(yīng)緊張的問題。而且由于配電網(wǎng)線損情況的存在，更加劇了電能緊缺的情況。線損會(huì)造成電能損耗，同時(shí)在處理線路高溫時(shí)也需要利用電能，無形中增加了電能消耗。特別是在遠(yuǎn)距離傳輸中，因配電網(wǎng)線損問題的存在，電能損耗量更大。為了彌補(bǔ)線損導(dǎo)致的電能損耗，必然需要加大電能生產(chǎn)量，這會(huì)對生態(tài)環(huán)境帶來一定程度的破壞。

3 配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法

3.1 考慮影響因素的理論線損計(jì)算

對于配電網(wǎng)線損，導(dǎo)致線損出現(xiàn)的原因具有多樣性。部分供電區(qū)域配電網(wǎng)由于規(guī)劃欠缺合理性，配電網(wǎng)線路存在過長的問題，一些配電網(wǎng)還存在超負(fù)荷運(yùn)行的情況，這也導(dǎo)致電能輸送過程中損耗增加。實(shí)際配電線路中，接線多采用分支輻射的方式，這也導(dǎo)致線路中存在較多的負(fù)荷點(diǎn)，而且各負(fù)荷點(diǎn)分散。再加之供電半徑較長，用電負(fù)荷存在較大的波動(dòng)性，這也會(huì)導(dǎo)致線路線損增加。近年來，臺(tái)區(qū)居民用電負(fù)荷快速增長，在用電高峰階段，過負(fù)荷情況較為常見。特別是一些農(nóng)村臺(tái)區(qū)配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，由于存在較強(qiáng)的季節(jié)性特點(diǎn)，變壓器長時(shí)間處于輕載的狀態(tài)?；谶@些問題的存在，配電變壓器損耗也一直處于較高水平。

在針對配電網(wǎng)線損進(jìn)行計(jì)算時(shí)，理論線損計(jì)算需要考慮多種因素，線損計(jì)算方法也具有多樣性?；趶?fù)合電能質(zhì)量作用下的線損計(jì)算，線損推導(dǎo)過程中會(huì)應(yīng)用到疊加原理和對稱分量法。也可以借助于相關(guān)的參數(shù)和數(shù)據(jù)信息，通過臺(tái)區(qū)的自動(dòng)分層，以電壓和負(fù)荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計(jì)算損耗，再進(jìn)行匯總，獲得月度理論線損值。另外，也可以針對不同類型的負(fù)荷曲線，計(jì)算出配電變壓器的日負(fù)荷有功和無功，再利用相應(yīng)方法獲得配電網(wǎng)的線損值。

3.2 接入分布式電源的理論線損計(jì)算

隨著新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中占據(jù)份額的增長，這也使分布式電源開始規(guī)?；尤氲脚潆娋W(wǎng)中。分布式電源的接入，必然會(huì)對配電網(wǎng)損耗帶來一定的影響。因此，應(yīng)通過量化分析，促進(jìn)供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

分布式電源接入后，配電網(wǎng)線損計(jì)算時(shí)，宜借助分區(qū)域線損理論計(jì)算方法，針對具體接入位置和容量開展深入分析，并針對接入后配電網(wǎng)不同電壓等級的分布情況進(jìn)行計(jì)算。對于極限線損的計(jì)算，可根據(jù)線性潮流法，獲得發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、光伏和負(fù)荷的各階段變量，再基于GC組數(shù)的展開式進(jìn)行計(jì)算，獲取極限線損的區(qū)間限值[2]。風(fēng)力發(fā)電過程中，由于風(fēng)力存在一定的波動(dòng)性，線損計(jì)算也會(huì)出現(xiàn)誤差。因此在理論線損計(jì)算時(shí)，可以針對一些特征變量進(jìn)行聚類，科學(xué)對權(quán)重系數(shù)進(jìn)行確定，基于日理論線損值來獲取配電網(wǎng)的綜合線損。

3.3 采用智能算法的理論線損計(jì)算

對于線損的計(jì)算，傳統(tǒng)方法需要較多的電氣參數(shù)，計(jì)算過程過于繁瑣。為了能夠更便捷地計(jì)算理論線損，應(yīng)采用智能算法。計(jì)算時(shí)需要以樣本數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，通過對樣本數(shù)進(jìn)行有效處理，利用線損計(jì)算模型確定各參數(shù)，然后計(jì)算配電網(wǎng)線損。

3.3.1 深度學(xué)習(xí)智能線損計(jì)算方法

GRU 也稱為門控循環(huán)單元，其作為一種典型的深度學(xué)習(xí)模型，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在圖1 中，各函數(shù)分別代表t時(shí)刻隱含層的輸入、輸出、重置門、更新門及記憶狀態(tài)，具體xt為輸入，ht為輸出，rt為重置門，zt為更新門，gt為記憶狀態(tài)。具體可以根據(jù)互信息理論和層次分析法對線損計(jì)算中涉及的電氣參數(shù)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將歸一化后的電氣參數(shù)輸入GRU 網(wǎng)絡(luò)中訓(xùn)練，這種基于GRU 配網(wǎng)理論線損計(jì)算法計(jì)算性能具有一定的優(yōu)勢。

圖1 門控循環(huán)單元結(jié)構(gòu)

3.3.2 元啟發(fā)式學(xué)習(xí)方法

這是一種模擬生物活動(dòng)，并借助某種算法針對樣本數(shù)據(jù)開展訓(xùn)練，以此來獲得輸入量和輸出量。BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是最常見的元啟發(fā)式學(xué)習(xí)方法，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成為3 部分，即輸入層、隱含層和輸出層，各層之間連接需要借助激活函數(shù)。在針對線損計(jì)算時(shí)，可以采用相關(guān)算法對BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)各項(xiàng)參數(shù)對臺(tái)區(qū)進(jìn)行分類，利用分類后的臺(tái)區(qū)樣本計(jì)算線損結(jié)果[3]。

3.4 異常線損分析

配電網(wǎng)計(jì)算完成后，還要針對異常線損情況進(jìn)行分析，具體可以采取閾值比較法和聚類法。利用閾值比較法對線損是否異常進(jìn)行判定，但在時(shí)效和準(zhǔn)確性存在一定的局限性。因此利用閾值比較法時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)對閾值比較法進(jìn)行改造，獲得準(zhǔn)確的線損率數(shù)據(jù)，快速對異常線損的具體位置進(jìn)行識(shí)別。聚類算法中，K-means 聚類是一種常用的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，借助該算法，可以獲得臺(tái)戶的異常電表信息，最終獲得線損異常數(shù)據(jù)，針對線損異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此來識(shí)別線損率異常波動(dòng)或是持續(xù)偏高的臺(tái)區(qū)。

4 配電網(wǎng)降損增效的技術(shù)措施

4.1 完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

具體要結(jié)合電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際供電需求，積極對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。特別是針對一些地區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)變電站穩(wěn)定性差、基礎(chǔ)設(shè)施落后、變壓器容量不足的問題要采取有效措施解決。通過合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)布局，有效縮短電能供給半徑，避免長距離傳輸問題。針對長距離遠(yuǎn)點(diǎn)連接的情況，需要對電力網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化升級，這必然需要較高的費(fèi)用。因此，應(yīng)與實(shí)際情況相結(jié)合，選擇合理的配電變壓器，并將配電變壓器安裝在總負(fù)荷量相對較小的位置，減少電能的損耗。變壓器選擇時(shí)，盡可能選擇質(zhì)量好、技術(shù)先進(jìn)及節(jié)能的型號，并要及時(shí)處理變壓器容量問題，防止變壓器出現(xiàn)過載情況。

4.2 采用自動(dòng)化系統(tǒng)

在配電網(wǎng)中應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的現(xiàn)代化水平，這樣有利于處理線損問題。智能電表為當(dāng)前電網(wǎng)線損降損提供了技術(shù)支撐，具有較高的可靠性，可以有效完成電能數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)和傳輸?shù)热蝿?wù)。針對智能電表收集到的數(shù)據(jù)開展分析，測算出電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并分析線損情況和線損量，再根據(jù)智能電表反饋的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，優(yōu)化升級電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對電能損耗的有效控制[4]。通過廣泛應(yīng)用智能電表，線損檢測工作效率大幅度提升，降損工作效率和質(zhì)量提升，可以實(shí)時(shí)對配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，減少了電網(wǎng)運(yùn)輸過程中電能的損耗量。

4.3 升級電能計(jì)量裝置

對電能計(jì)量裝置進(jìn)行優(yōu)化升級，將一些落后的計(jì)量裝置淘汰，提高計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性和靈敏度，以此來減少電能計(jì)量裝置的電能消耗。電能計(jì)量裝置作為配電網(wǎng)中不可或缺的計(jì)量設(shè)備，能夠監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)用電量，而且電力網(wǎng)中電能計(jì)量裝置數(shù)量龐大。通過對電能計(jì)量裝置進(jìn)行升級，減少電能計(jì)量裝置的線損量，這對配電網(wǎng)降損增效也具有極為重要的作用。

4.4 強(qiáng)化配電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償

配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，電能損耗不可避免。對于電能損耗問題，應(yīng)采取有效的措施將損耗降至最低水平。同時(shí)還要通過無功補(bǔ)償降低電能的損耗，這也是保證配電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在實(shí)際進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，選擇分散補(bǔ)償或是集中補(bǔ)償，以此來降低電網(wǎng)電能損耗[5]。

4.5 嚴(yán)格落實(shí)配電線路檢修制度

在配電網(wǎng)降損工作開展過程中，需要做好配電線路檢修工作，實(shí)現(xiàn)配電線路檢修的定期化和標(biāo)準(zhǔn)化，確保檢修工作的全面性，避免因線路老化問題而引起漏電及用戶竊電的情況。針對配電線路開展檢修過程中，需要重視應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)手段和智能化設(shè)備，如可以利用智能機(jī)器人及無人機(jī)進(jìn)行檢修，可以有效提高檢修工作效率，還能夠避免人為操作失誤問題，確保檢修數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，全面提高線路檢修工作的質(zhì)量。

4.6 優(yōu)化配電網(wǎng)線損管理

配電網(wǎng)降損增效并不是短時(shí)間就能夠?qū)崿F(xiàn)的工作，這是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，需要在日常工作中加強(qiáng)對配電網(wǎng)線損的管理。配電網(wǎng)日常運(yùn)行過程中，應(yīng)采取有效措施針對配電網(wǎng)線損進(jìn)行控制，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。具體應(yīng)構(gòu)建完善的配電網(wǎng)線損管理制度，針對各供電所、校表室及供電分公司的用電進(jìn)行有效管理，并對各配電網(wǎng)線損測算管理制度進(jìn)行完善，實(shí)際測算配電網(wǎng)的線損情況[6]。同時(shí)，還要做好用電計(jì)量管理工作，在配電線路設(shè)計(jì)和安裝時(shí)應(yīng)加裝表箱的安全防護(hù)設(shè)施，減少偷電竊電行為發(fā)生，提高配電網(wǎng)管理工作的效率。針對單戶型用戶，安裝電表時(shí)，在做好電表安全防護(hù)的同時(shí)，還要定期對用電計(jì)量裝置開展校驗(yàn)和巡查維護(hù)，盡可能避免非正常因素產(chǎn)生的線損。

配電網(wǎng)降損增效工作具有長期性的特點(diǎn)，為了能夠進(jìn)一步降低電能資源的浪費(fèi)，需要定期針對配電網(wǎng)線損開展測量分析，并與當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的實(shí)際情況相結(jié)合，積極對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改造，使配電網(wǎng)中的可變線損降至最低。另外，還要針對配電網(wǎng)線損研究加大投入力度，采取更科學(xué)和有效的方式，確保達(dá)到降損增效的目標(biāo)。

5 結(jié)束語

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)新常態(tài)發(fā)展的環(huán)境下，各個(gè)領(lǐng)域開始落實(shí)節(jié)能減排的措施，以此來提高能源的高效利用。對于電力系統(tǒng)而言，配電網(wǎng)線損問題已成為普遍存在的情況，這不僅會(huì)對供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來不利影響，還與節(jié)能減排相違背，不利于能源的可持續(xù)發(fā)展。這也需要加強(qiáng)對配電網(wǎng)線損降損工作的重視，積極采取技術(shù)和管理等措施，將線損降至最低水平，減少電能消耗，提高電力資源的利用率。這無論是對于配電網(wǎng)降損增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還是供電企業(yè)的健康發(fā)展都具有極為重要的意義。