改进前推法与优化网络结构在10kV配电网线损计算中的应用研究
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[摘 要]电能在电力网络中，从发电单位开始，一直到输送到负荷终端时，经过了电力输送及供应的多个阶段，产生了一定量的损耗。因为在此工程中，电流流经很大数量的各种电器元件，既包括各导线线路、各个变压器，也有许多电器调整或计量设备，它们都有着相应数量值的电阻和电抗，电流的通过必然产生电能的损耗。此外，不可预知的电能的泄漏和相关管理工作的不足也会造成一定的电能损耗，线损率是衡量电力系统运行的一个重要经济指标，降低线损是提高电力企业经济效益和社会效益的主要手段。
中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0162-01
供配电网线损管理一直是电力企业各项线损管理中的重难点，而其中10KV的供配电网线损占据主要部分，成为供配电网降损措施研究的重点难题。有效地降低供配电网电能损耗现已成为电力企业的工作目标，线损率代表着电力企业电力系统规划的完美程度、生产经营的合理性以及其经济效益水平，成为检验电力企业综合发展水平的重要指标。
一、线损的分类与构成
（一）按线损的特点分类
此方法能够将线损分为可变损耗、不变损耗和不明损耗三大类，可变损耗：导电线路的损耗、变压器铜损、其他电器设备铜损；不变损耗：变压器铁损、电抗器、互感器、消弧线圈等设备的铁损、电缆和电容器介质损失以及电晕损失；不明损耗：计量装置误差、电表的抄录错漏及时间误差、供用电过程中的跑电、漏电、违章用电（窃电）等。可变损耗为电流通过该电阻单元中引起（正比于电流二次方，损耗随电流增大而增大。不变损耗值的大小不与电流变化有关，只要设备带有电压就会有电能的消耗。一般工作在某一电压下，这个损失就固定了。
（二）按线损的性质分类
此方法能够将线损分为技术线损、统计线损和管理线损三大类：技术线损：不变线损与可变线损；统计线损：电能表指数计算、总供电量与总售电量之间的差值；管理线损：管理不善和失误等原因造成的线损、设备误差和抄表时间不一。
二、改进前推法
用实时数据计算，准确度高，以线路实际情况为基础条件，无假设条件。
（一）总体设计思路
本方案根据配电网现有的数据采集条件，以各末端负荷节点实际负荷情况已知为前提，提出一种结合实测数据进行理论线损计算的方法。本方法计算条件为末端负荷点功率及电压已知，进一步对上一级节点进行计算。经过计算获得了与末端节点同类型的负荷数据，并且得出两点之间线路的电能损耗。按照相似的计算过程，依次前推对配电网各节段逐个求解。
（二）算法的基本原理
配电网线路的各节段中远离电源的一端，若该点的详细功率情况及电压为已知，并且有该节段的阻抗参数，则根据改进前推法可以精确计算出近电源端的负荷数据，同时得到该节段上的线损值。
（三）算法的理论基础
回代过程：起初时，整个配电网各段线路电压保持相等，忽略线路压降。由最末端负荷功率开始向线路始端计算，整个过程，只要求分别计算出各个节段的功率损耗与电流情况，最终获得母线出口处功率；
前推过程：以上一步计算结果为条件，结合母线始端电压，开始朝配网末端依次求出各个节点的电压。
将以上两步多次计算，以规定的各负荷点功率数值偏差为停止信号。用经典的前推回代法进行线损计算，有多次前推回代过程，计算量大而且必然要考虑收敛性问题，这给线损计算带来了不便。为了解决这些问题，需要对该方法进行改进。
我国配电网一般为闭环设计、开环运行结构，节点多、分支多、网络结构复杂。从电源点到各供电节点在拓扑结构上为辐射状结构。改进前推法针对这样的配电网结构，在已知最末端负荷节点的有功功率、无功功率、电压有效值的前提下，由末端节点向上一层节点推算功率损耗和电压变化，以此向始端逐段计算。这样一次前推计算就可以得到各段线路的功率损耗和各节点电压，避免了重复计算。
（四）变压器损耗
配电变压器电能损耗由固定损耗和可变损耗两个计算部分组成。固定电能损耗的计算公式是：
其中：，第配电变压器额定空载损耗（）；运行时间（h）；配电变压器台数。
可变电能损耗的计算公式是：
式中：、…分别为1、2、…n台配电变压器的额定短路损耗，KW。、、…分别为第1、2、…m台配电变压器的负荷率；T，运行时间（h）。
需要的数据：
线路阻抗参数，负荷节点的有功功率、无功、电压有效值，低压母线侧的电流实测值，变压器的参数。
三、10kV电网损耗分析
以某地10kV电网为例，由于10kV配电网节点、分支线和元件较多，并且一些元件不具备测录运行参数的条件，因此精确计算10kV电网线损困难，以满足实际计算精度为前提，该次理论计算10kV电网采用了改进前推法进行计算。该次线损理论计算中10kV电网线损率为3.01%，分压损失占比达到了34.12%，在各电压等级中最高，说明该电压等级是重损层。造成这种现象的原因较多，如高损耗设备多、供电半径大、线径小、无功补偿不足等，10kV是需要重点考虑降损的电压等级。对线路进行改造升级，优化电源布点是降低损耗的有效手段。
该次理论计算中，损失电量占比均随供电量占比变化，趋势相同。10kV供电量与同期相比下降了2.71%，各地区农网低压负荷主要为居民负荷、一般工商业负荷、农业排灌负荷等。居民负荷比重大的台区由于电量较小，表计损耗占比高，相对线损率偏高；一般工商业负荷比重大的台区由于电量大，配电变压器利用率高，所以线损率相对较低，但如果三相平衡调整不好，也会抬高台区线损率；农业排灌负荷比重大的台区，一般用户较少，台区的三相不平衡度低，台区线损率一般较低。
四、措施及建议
10kV电网为重损电压等级，10kV线路重损原因：一是线路投运时间长，出现老化现象，二是导线线径配合不合理，存在“卡脖子”现象，三是线路走径不合理，供电半径大，存在迂回供电情况。建议更换老旧设备，对重损线路升级改造，优化配电结构。
理论线损可以按照物理特性和逻辑关系分析一个电网的线损状况，可以分析电网线损的变化趋势和重损原因，通过应用改进前推法对某地电网理论线损计算结果的分析，挖掘降损空间，提出具有针对性的改造、升级建议，可以对电网的发展建设提供重要理论支撑。
参考文献
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