程 石 潘麗珠

（安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責任公司，安徽 合肥230000）

配電網(wǎng)線損屬于電力系統(tǒng)實際運行中的重要經(jīng)濟指標，能夠準確反饋出某一電力網(wǎng)的管理運營水平和規(guī)劃設計。因為無法準確得到配電網(wǎng)相關負荷系數(shù)，采取典型理論線損計算結(jié)果不能在考核指標中進行直接應用。為此本文通過對極限線損進行深入研究，為優(yōu)化電網(wǎng)負荷提供有效參考。

1 研究背景

近幾年隨著我國電力系統(tǒng)相關配電自動化的發(fā)展，供電企業(yè)針對各個子公司也推出了綜合線損率指標科學化、規(guī)范化的要求，而國內(nèi)外相關研究學者和各個電力企業(yè)也進一步提高了對配電網(wǎng)線損的重視。10kV配電網(wǎng)相關線損因為區(qū)域供電半徑的不合理規(guī)劃、用電負荷復雜多樣、饋線線路冗雜等特征，進一步加大了配電網(wǎng)相關線損計算難度，整體操作更為復雜化，為此應該進一步明確配電網(wǎng)相關線損計算方法，對配電網(wǎng)相關降損潛力進行深入挖掘，進一步提升供電企業(yè)整體管理實力，促進電路系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟性運行目標，為此需提高配電網(wǎng)線損計算準確性。

國內(nèi)外相關研究學者也針對配電網(wǎng)線損的降損、計算提出眾多處理方案。比如王小北等曾經(jīng)提到過配電網(wǎng)在固定拓撲下，對綜合線損率最低值進行計算，但卻沒有將配電網(wǎng)線損整體變化區(qū)間準確給出，因此也無法根據(jù)線損最低值，給出供電企業(yè)綜合線損率指標。劉偉等人立足于配電網(wǎng)線損具體影響，對當下配電網(wǎng)線損相關計算方法進行比較，但卻未對配電網(wǎng)的線損優(yōu)化空間實施數(shù)值分析。因此應該準確把握配電網(wǎng)降損潛力，為供電企業(yè)提供有效指導，促進綜合線損率的全面優(yōu)化[1]。

2 線損內(nèi)涵

電能損耗主要是在某種限定時間內(nèi)電流經(jīng)過電流系統(tǒng)內(nèi)各個設備元件所形成的電能與電力消耗?；螂娔軗p耗即電能運營傳輸中，從電廠上網(wǎng)端口至客戶終端計量表整個過程形成的損耗。電能損耗涵蓋電網(wǎng)在整個配電、變電和輸電中全部電力設備的電量損耗和電力營銷中所形成的不明損失。線損電量內(nèi)某部分損耗能夠利用理論計算方法獲得，該部分損耗涵蓋低壓電網(wǎng)內(nèi)電能損耗、配電線路中的輸電線路損耗等，降壓主變器以及配電變壓器內(nèi)能量損耗，電抗器設備以及無功補償裝置中的電能損耗等。結(jié)合損耗特征分析，線損包括固定損耗、可變損耗以及其他損耗。其中可變損耗也是負載損耗，主要是電網(wǎng)于輸變電以及配電操作中，相關電力設備形成的損耗。固定損耗也是不變損耗，和運行電壓相關，如果把電壓當成固定不變的，該部分損耗也可以被當做固定不變的[2]。

3 配電網(wǎng)傳統(tǒng)線損計算方法分析

配電網(wǎng)傳統(tǒng)線損相關計算方法如下：第一是均方根電流法，即利用有功負荷以及電流有效值定義，電力元件于一定運行時間內(nèi)所形成的的電能損耗，和該元件在相同時間內(nèi)恒定電流有效值所形成電能損耗相同。均方根電流法應用到配電網(wǎng)的線損計算工作中，整體優(yōu)勢是應用思路簡單，日損耗相關計算結(jié)果具有較高精確度，對于沒有電量或負荷實測配電變壓器，變壓器均方根電流通常都是根據(jù)容量實施比例分配，如此無法將各個負荷節(jié)點真實負荷狀況準確反饋出來。均方根電流法于應用實踐中，因為整理數(shù)據(jù)較多，且單獨饋線各個變壓器相關符合曲線獲取難度較大，所以很難進行全網(wǎng)計算。

第二是平均電流法，即引入電力負荷后，在限定時間內(nèi)相關負荷曲線變化系數(shù)K，促進該負荷在具體時段內(nèi)實現(xiàn)均方根電流至平均電流的順利轉(zhuǎn)化，已知平均電流后，求解形狀系數(shù)，能夠準確計算電網(wǎng)損耗。平均電流法主要優(yōu)勢是可以將電量充當計算參數(shù)，因為電量獲取容易，具有較高計算進度，因此所得線損計算結(jié)果也具有較高精確度[3]。

4 極限線損

4.1 均方根電流法。10kV配電網(wǎng)相關線損計算中，均方根電流法的應用范圍較廣，均方根電流法的基礎原理是相同周期內(nèi)電能消耗為線路流通均方根電流所形成的電能損耗，相關計算公式如下：

其中的ΔA是電量損耗，而R 是線路等效電阻，t 是運行時間，Ijf是均方根電流。

4.2 極限線損約束條件。目標函數(shù)相關約束條件下，配電網(wǎng)負荷內(nèi)全部荷載于全部時段內(nèi)是吸收有功功率，即都是正值。因為線路設計和拓撲結(jié)構等方面的影響，各個時間段內(nèi)相關荷載點不能超出該線路內(nèi)最高限制。聯(lián)系供電企業(yè)內(nèi)實際發(fā)展狀況，能夠了解到各個時間段中入口區(qū)域荷載總值和與出口部分的最高荷載。對于部分時段內(nèi)極限線損可以進一步細分成不同時段中的局部線損問題，全天的極限線損主要是不同獨立時段中的局部極限線損總和。

5 算例分析

5.1 算例分析。結(jié)合某一工業(yè)區(qū)內(nèi)10kV配電網(wǎng)重載荷以及正常荷載下的輻射線路一天負荷有功功率信息，對于兩個線路內(nèi)的荷載選擇節(jié)點都是20，出口設置S11-800/10-0.4 型號的變壓器，結(jié)合MATLAB 算法優(yōu)化內(nèi)相關GA-GENETIC 算法實施迭代計算，其中的初始種群數(shù)量是200，對EXCEL內(nèi)導入數(shù)據(jù)各個節(jié)點于最小和最大線損的最優(yōu)有功功率，具體如圖1 所示。

圖1 正常荷載線路中不同節(jié)點的極限線損功率

正常荷載線路內(nèi)不同節(jié)點相關有功功率數(shù)值變化能夠準確反饋出不同線路節(jié)點降損潛力真實數(shù)值，該線路中的1 到6 節(jié)點于線路極限線損的最大值遠遠超出極限線損中的最低值，證明相關線路內(nèi)的極限線損變化和1 到6 節(jié)的功率屬于正相關關系。立足于降損層面分析，1 到6 節(jié)荷載相對較重，可以選擇降低負荷，或進一步擴展其他供電線路，但15 到20 節(jié)點，該種節(jié)點屬于線路末端，相關有功功率數(shù)值和線路中的線損變化之間處于一種負相關的關系，該種節(jié)點整體負荷較低，基于恒等式約束下，極限線損計算結(jié)果降到最低條件下，該種節(jié)點為進一步迎合等式要求，呈現(xiàn)出一種負相關的發(fā)展趨勢，而該種節(jié)點的荷載狀況屬于一種理想狀態(tài)，降損潛力較低。10 到13 節(jié)點相關功率變化相對穩(wěn)定，證明該種節(jié)點不會對線路降損產(chǎn)生太大影響，整體負荷類型較好。重載線路中不同節(jié)點相關極限線損計算中的功率變化如圖2 所示：

圖2 重載負荷線路內(nèi)不同節(jié)點極限線損的功率值

上圖內(nèi)重載線路不同節(jié)點于極限線損最低和最高值條件下，和正常荷載線路存在較大差異。總體而言，不同節(jié)點相關功率最低值和最高值的差距較小。重荷載節(jié)點于原有極限線損基礎上對各個節(jié)點增加最小功率約束，和正常線路相比，最終計算結(jié)果不會再產(chǎn)生9.7kW的最低荷載計算結(jié)果。對于單獨節(jié)點而言，和線損極限值的相關性趨勢與正常荷載線路相似，主要可以分成三種層次。結(jié)合兩個線路一天中的有功功率對線路極限線損進行準確計算，同時把一天分成四個時段。

通過分析不同節(jié)點功率值，結(jié)合有功功率相關信息對線路中的極限線損進行準確計算，把全天細分成四個時段，最終線損區(qū)對比結(jié)果如圖3 所示：

圖3 四種時段中線路內(nèi)極限線損值和真實數(shù)值比較

通過分析上圖能夠發(fā)現(xiàn)，全天內(nèi)的四個時段中，重載線路內(nèi)真實線損遠遠超出正常線路中的線損值，在計算極限線損數(shù)值過程中，重載線路內(nèi)的極限線損最低值在約束限制下，明顯超出正常線路的最低極限線損值，同時重載線路內(nèi)的最低極限線損最低值整體穩(wěn)定性要比正常線路內(nèi)最低極限線損值要低一些。1/2 時段中線損實際數(shù)值比極限線損的最低計算值要低，證明此重載線路內(nèi)的線損實際測量數(shù)值存在明顯誤差，同時3、4 時段以及正常線路內(nèi)時段線損值都處于極限線損計算范圍內(nèi)，從某種條件下能夠準確反饋出極限線損計算區(qū)間準確性和可靠性，為供電企業(yè)進一步控制理論線損提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

對于四個時段中極限線損的波動趨勢，其和實際數(shù)值之間的差距相對較小，證明極限線損可以將負荷變化狀況準確反饋出來，其入口段區(qū)域的負荷約束在極限線損模型求解方面發(fā)揮關鍵作用。把四個時段中線路損耗進一步轉(zhuǎn)化成線損率，準確評價極限限速相關計算結(jié)果，具體如圖4 所示：

圖4 極限線損率和實際線損率之比

在上圖中的四個時間段內(nèi)線損率計算中，和圖3 計算的線路損耗數(shù)值相比，整體線損率計算結(jié)果會更加穩(wěn)定一些，進一步證明極限線損相關計算結(jié)果準確性與可靠性，和重載線路相比，正常線路的線損率要略低一些，但3、4 時段內(nèi)相關計算結(jié)果的變化趨勢和極限線損率最終計算結(jié)果存在一定差異，重載線路中的極限線損率區(qū)間也遠遠超出正常荷載線路中的極限線損率，重載線路中的線損率真實數(shù)值也超出最低極限線損率，證明相關重載線路降損空間有限。

5.2 研究結(jié)論

相關計算結(jié)果證明重載線路和正常荷載線路相比，整體降損潛力下降，同時重載負荷線路的真實線損率和極限線損率最低值更為接近，重載線路內(nèi)的線損變化趨勢和極限線損計算結(jié)果更為相似。正常線路中存在較大線損，通過計算結(jié)果對該線路內(nèi)節(jié)點進行有效歸類，而其中和極限線損趨勢處于正相關關系的節(jié)點擁有較大的降損潛力，但整體功率變化較為平穩(wěn)的以及負相關節(jié)點整體降損空間有限的，不建議針對后者進行降損處理。最終精確計算出極限線損波動變化區(qū)間，對正常線路和重載線路中的降損潛力進行準確計算，為供電企業(yè)有效控制縮減理論線損提供有效的數(shù)據(jù)支持。

綜上所述，因為配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)量較大，配電網(wǎng)整體結(jié)構較為復雜，電網(wǎng)企業(yè)針對配電網(wǎng)實施理論線損計算中，通常無法準確反映出電網(wǎng)實際運行狀態(tài)。在分時域10kV配電網(wǎng)中引入極限線損進行計算分析，能夠?qū)O限線損變化區(qū)域進行精準化計算，深入分析重載以及正常線路中的降損潛力，從而進一步為供電企業(yè)控制理論線損提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。