基于大數據的中壓配電網線損計算研究

摘要：由于中壓配電網存在結構復雜、測量系統不全等問題，工作人員很難進行有效的減損工作。因此，文章提出一種基于廣度優先的前推回代精準線損計算方法。該方法根據實際的饋線數據，將饋線拓撲進行分層，以層為單位利用前推回代法計算饋線損耗。通過實例分析得到：文章提出的計算方法具有精確的計算結果，通過指導完成對線路改造，合理利用資源，有效解決線損率偏高的問題，具有良好的應用價值。

關鍵詞：中壓配電網；線損；大數據；前推回代計算方法

中圖分類號：TM744 "文獻標志碼：A

0 引言

電能在傳輸過程，通過線損來衡量能量損耗，線損的多少與供電企業的管理密切相關，是考核供電企業業績的重要指標。中壓配電網因結構復雜、測量系統不全等問題，很難進行有效的饋線減損工作［1-3］。隨著大數據處理技術的不斷發展，多源的數據采集平臺為線損計算提供了大量數據，使工作人員不再依靠以往經驗進行分析，提高工作效率和準確率［4-6］。

文章結合大數據技術，對10 kV饋線進行研究，提出一種基于廣度優先的前推回代精準線損計算方法，該方法根據實際的饋線數據，將饋線拓撲進行分層，以層為單位利用前推回代法計算饋線損耗。所提方法能夠進行復雜計算且精度較高。文章根據計算結果指導工作人員完成對線路導線的改造，合理利用資源，有效解決線損率偏高的問題，具有良好的應用價值。

1 線損分類

中壓配電網的線損主要分為3大類，分別按線損的特點、線損的性質、線損的變化規律進行分類，中壓配電網線損分類如圖1所示。

（1）不變線損的大小與電壓的大小有關，和電流的熱效應無關，當電網電壓不變時，線損不變；可變線損正好相反，與電流的熱效應相關。

（2）統計線損的大小與供電電量和售電電量的差值相關，通常比理論線損大，統計線損率ηsta可表示為：

ηsta=Wsupport-WsellWsupport×100%（1）

其中，wsupport為供電電量，wsell為售電電量。

理論線損包括電網線路損耗和變壓器損耗，既可以通過各參數計算得到，又可以根據歷史數據建立預測模型，預測未來線損值，起到指導作用。管理線損通常是由抄表錯誤、抄表及時率低、偷竊電情況等引起的，工作人員可以通過加強管理，降低該部分損耗。

（3）負載損耗主要是指變壓器等設備的繞組損耗，空載損耗主要是指變壓器等設備的鐵心損耗。

2 基于大數據的中壓配電網線損計算方法

基于大數據技術，文章提出一種基于廣度優先的前推回代精準線損計算方法。該方法根據實際的饋線數據，將饋線拓撲進行分層，以層為單位利用前推回代法計算饋線損耗。具體計算步驟如下。

（1）拓撲分層。

將饋線拓撲的首端節點作為節點關聯矩陣的首層，然后搜索未進入首層的首端節點作為節點關聯矩陣的第二層，依次類推，把所有節點全部寫入節點關聯矩陣內。

（2）計算支路電流。

節點電流可表示為：

I（k）j=（PLoad-jQLoad）/（V（k-1）j）*（2）

支路電流可表示為：

I（k）l=I（k）j+∑m∈MI（k）m（3）

其中，I（k）j為支路l的節點j的注入電流，I（k）m為支路l的下層支路m的電流，M為與節點j連接的支路集合。

（3）計算節點電壓。

從首層開始逐層回代計算至最后一層，節點j的電壓為：

V（k）j=V（k）i-ZlI（k）l（4）

其中，Zl為支路l的阻抗值，I（k）l為支路l的電流，V（k）i為支路l的始端電壓。

（4）重復步驟（2）、（3），進行收斂判別。

收斂判據為：

max|V（k）-V（k-1）|lt;ε（5）

（5）線損計算。

根據上述步驟，線損的計算表達式為：

ΔPl=3×∑Li=1I2iRi（6）

其中，L為支路數，Ri為支路電阻，Ii為電流幅值。

（6）變壓器損耗計算。

當文章計算變壓器損耗時，假設只有電阻元件和電抗元件，計算過程為：

R=PkV2NS2N×103（7）

X=Vk%·V2N100·SN×103（8）

其中，Pk為變壓器短路損耗，VN為變壓器額定電壓，SN為變壓器額定容量，Vk%為變壓器短路電壓百分數。

變壓器損耗為：

ΔPT=P0+PR（9）

其中，P0為變壓器固定損耗，PR為變壓器等值電阻損耗。

（7）線損率計算。

計算線損率時，供電電量是饋線損耗與售電量兩部分之和，線損率λ為：

λ=ΔPl·T+ΔPT·TΔPl·T+ΔPT·T+Wes×100%（10）

其中，λ為線損率，Wes為總售電量，T為售電持續時間。

基于大數據的中壓配電網線損計算流程如圖2所示。

3 實例分析

文章選取甘肅某地的饋線信息為數據樣本進行線損計算，該條饋線的基本信息如表1所示。

由表1可得，該條饋線供電半徑比較短，但接入變壓器達到65臺且容量大，因此說明饋線的壓力較大。根據線損計算流程進行計算，得到饋線的分析結果如表2所示。

由表2可得，饋線的線損率達到7.25%，超出了標準。挑選出重過載線路，線路信息如表3所示。

由表3可得，5條重過載線路中，有2條支路過載比較嚴重。同時，發現這2條線路的導線與負荷不匹配，根據表4所示導線截面要求，將2條支路更換為240 mm2的導線。

綜上所述，通過對線路導線的改造，有效解決了線損率偏高的問題。

4 結語

基于大數據技術，文章提出一種基于廣度優先的前推回代精準線損計算方法，該方法根據實際的饋線數據，將饋線拓撲進行分層，以層為單位通過前推回代法計算饋線損耗，能夠進行復雜計算，具有較高的精度。通過計算結果指導工作人員完成線路改造，合理利用資源，有效解決線損率偏高的問題，具有良好的應用價值。

參考文獻

［1］艾青偉，黃特.中壓配電網線損的負荷曲線計算方法研究［J］.電工技術，2023（4）：200-203.

［2］張勤，馬瑋，付錦，等.中壓配電網規劃態線損計算方法［J］.電氣技術，2018（2）：42-45.

［3］賈沈翔.基于孤立森林算法的中壓配電網線損異常診斷方法研究［J］.電器工業，2023（11）：28-30，35.

［4］勞永釗，吳任博，肖健，等.中壓配電網線損實時同步監測系統設計方案研究［J］.南方能源建設，2022（增刊1）：139-146.

［5］陳海濤，周鑫，雷才嘉.基于激光點云的中壓配電網日同期線損檢測系統設計［J］.電網與清潔能源，2019（10）：28-33，42.

［6］繆建東.10 kV配電網的電能計量及線損管理分析［J］.無線互聯科技，2020（24）：63-64.

（編輯 王永超編輯）

Research on line loss calculation of medium voltage distribution network based on big data

LI" Shangqing

（Gansu Dingxi Vocational and Technical College， Dingxi 730500， China）

Abstract： Due to the complex structure and incomplete measurement system of medium voltage distribution networks， it is difficult to carry out effective loss reduction work. Therefore， an accurate line loss calculation method of first push back substitution based on breadth optimization is proposed. This method divides the feeder topology into layers based on actual feeder data， and calculates feeder losses using the forward backward substitution method on a layer by layer basis. Through case analysis， it is found that the calculation method proposed in the article provides accurate results. By guiding the completion of line renovation， rational utilization of resources，and effectively solving the problem of high line loss rate， the proposed method has good application value.

Key words： medium voltage distribution network; line loss; big data; forward push back substitution calculation method