1、 中压配电网线损的负荷曲线计算方法研究艾青伟，黄特（南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 ）摘要：我国中压配电网的线损计算面临着算法繁琐、准确性不足的问题，原因在于目前的线损算法的需求数据和采集数据匹配程度较低。针对此现象，提出了基于负荷曲线的线损计算方法，首先根据实际用电数据建立负荷曲线模型，计算出日负荷标幺值、日负荷有功功率、日负荷无功功率，再使用前推回代法精确计算日线损值和线损率，最后根据江苏省某市某供电企业的实际配电线路进行算例分析，验证了该计算方法的有效性。关键词：中压配电网；线损；负荷曲线；前推回代中图分类号：，（，）：，：；收稿日期：引言目前我国配电网的管理相对粗放，电网辐射范围
2、较广、基站建立较多、电网系统冗余较多，直接导致配电网的线损增加比例远超预估范围，对电网造成压力，增加电网安全隐患的同时，增加用电成本、降低整体经济效益，不利于供电企业的长期可持续发展。因此，业内专家学者提出多种办法计算线损，常见的有均方根电流法、等值电阻法、基于负荷实测数据计算线损的方法、基于实测数据利用改进均方根电流法计算线损的方法、遗传算法、核心向量机算法等。这些算法要么是以实测数据为基础，需消耗大量数据采集时间，计算过于繁琐；要么是以人工智能为基础，但目前线损关键因素与人工智能的结合不足，计算结果的合理性无法得到保证。基于此现象，本文提出基于分类负荷曲线的线损计算方法，计算环节相对简单，
3、还能通过前推回代法进行潮流计算，进而保证线损结果的准确性。分类负荷曲线模型 负荷曲线模型的分类总结根据 年江苏省某市 线路的实际用电数据，建立了负荷曲线图，用以观测负荷曲线的变化规律。由于不同用电方式的用电数据差异较大，本文将负荷曲线模型划分为工业、商业、居民，具体负荷典型曲线模型如图所示。图工业负荷曲线图电工技术系统解决方案图商业负荷曲线图图 居民负荷曲线图由图可知，实际负荷曲线的标幺值并不相同，个别时间可能会出现不规则变化，但总体波动趋势朝一个方向发展，具有一定的规律性。由图可以得出，工业负荷的曲线波动幅度平缓，大部分集中在 区间，说明工业用电表现较为持续、稳定；由图可以得出，商业负荷的曲
4、线波动幅度较大，用电低、平、高峰较为明显，规律周期性较强，晚上商场关门，负荷率较低，从：开始负荷率开始上升，：负荷率到达峰值，转变为负增长；由图可以得出，居民负荷曲线图的分散性较低，波动规律性更加显著，从：后负荷率逐步降低，：到达低谷并转向正增长，：到达峰值并转向负增长，然后以：和：为节点出现增长率波动，总体呈“”形发展。建立种负荷曲线模型总结出工业、商业、居民种负荷曲线的发展变化规律后，本文使用层次类聚法，以近年内种用电方式的历史用电数据为基础进行聚类，进而利用聚类中心建立工业、商业、居民种负荷曲线模型，如图所示。图聚类中心工业负荷曲线图聚类中心商业负荷曲线图 聚类中心居民负荷曲线 基于日负
5、荷分类曲线的线损计算方法我国目前大部分供电企业的中压配电网信息分为种。一种是用电信息，此类信息的准确性较高，但受限于不同用电区域数据的冗余程度不同，信息的完整度较低，需在数据采集工作的后端增加人工复检环节，通过人工审查增强数据的完整度，对于规模较大的中压配电网，会耗费较多的人力资源。另一种是配电网初期的建设数据，例如拓扑信息、电网结构、接线方式、供电设备型号、配变参数等，此类信息的完整性较高、变化较少，但需进行户变关系梳理后，才能成为可用信息。本文将中压配电网的种信息有机结合，把信息更新频率缩短至天，进一步提升信息的准确性和实时性，并以日用电信息为抓手，对图的种聚类中心负荷曲线进行完善，进而建
6、立日负荷曲线。基于种聚类中心负荷曲线模型和日用电信息的负荷曲线生成方法 计算配变的日负荷标幺曲线根据中压配电网信息，配变和类负荷为已知量，代入日负荷标幺曲线计算公式中，可得到配变的日负荷标幺曲线。日负荷标幺曲线计算公式为：（）式中，为负荷类型数；为时刻下的平均日负荷标幺值；为配变和类负荷的比例系数；为类负荷中平均负荷的标幺值。系统解决方案电工技术 计算配变的实际日负荷有功功率曲线将由式（）获得的配变的日负荷标幺曲线代入实际日负荷有功功率曲线计算公式（式（）中，可以得到配变的日负荷有功功率曲线。（）式中，为每日采集数据的点数；为配电的实际日用电量；为时刻下，配变的有功功率。计算配变的实际日负荷无
7、功功率曲线将由式（）获得的实际日用电量代入实际日负荷无功功率曲线计算公式（式（）中，可以得到配变的日负荷无功功率曲线。（）（）式中，为时刻下配变的无功功率；为时刻下配变的功率因数。基于日负荷分类曲线的线损计算步骤（）从中压配电网建设资料中获得拓扑信息和线路参数，并进行户变关系梳理，将拓扑信息和线路参数转变为可用数据。（）从中压配电网用电信息采集系统中调用当日的实际配变用电量和不同类型负荷数据。（）根据采集的数据信息建立负荷曲线模型，并分别利用式（）（），计算获得日负荷标幺曲线、日负荷有功功率曲线、日负荷无功功率曲线，进而得到平均负荷标幺值、实际日用电量 和无功功率。（）获取相应数据后使用前推回
8、代法进行潮流计算，最终得到中压配电网的线损。基于前推回代法的潮流计算前推回代法分为前推和回代部分，在实际计算过程中部分交替进行，最终得到需要的定值，具有计算效率高、准确性高的特点，同时计算过程中没有矩阵，正适合本文的潮流计算。由于目前大部分供电企业的中压配电网对地导纳作用对线路的影响不大，因此在构建计算设备模型时可简化为电阻和线圈串联的等值电路，从而计算线路阻抗。在此基础上并联变压器，形成变压器等值电路，从而计算变压器损耗、变压器短路电压百分比、变压器空载电流百分数等参数。基于变压器等值电路前推回代法的具体计算过程如下。（）变压器等值电路的初始电压为额定电压，在此基础上计算各节点间的电流值：（
9、）式中，为节点的电流值；为节点的有功功率；为节点的无功功率；为节点的电压向量。（）将各节点电流值集合成支路电流：（）式中，为支路电流；为节点总数。（）获得节点电流和支路电流后，计算各节点电压：（）（）（）（）式中，（）为前推值；（）为回代值；为节点的电压；为节点的电压；为支路阻抗；为支路电流值。（）获取节点电压值后，计算出电压幅值修正量，本文取修正量的最大值。（）（）（）（）式中，（）为节点电压的前推值；（）为节点电压的回代值。（）（）应小于设定的阈值，若超过阈值应持续进行潮流计算，最终得到符合标准的支路潮流，从而得到中压配电网的潮流分布。算例分析本文以江苏省某市某供电企业的实际配电线路为例进
10、行分析，等值电路图共有 个节点和 条支路，每条支路上都配有相应的阻抗，根据上述前推回代法进行计算，得出该配电线等值电路的日线损为 ，线损率为 ，具体配电线数据见表。表 配电线数据支路序号电阻电抗 支路序号电阻电抗 为验证本文算法的准确性，基于同样的配电线数据使用牛顿法、快速分解潮流算法、扩展潮流计算方法展开计算，并与本文算法展开对比，对比结果见表。表 计算结果对比算法线损（）线损率牛顿法 快速分解潮流算法 扩展潮流计算方法 本文算法 电工技术系统解决方案根据表可得出，牛顿法和本文算法比较接近，计算精度较高，但牛顿法需求的数据较多，计算相对繁琐。快速分解潮流算法和扩展潮流计算方法具有较大偏差，原
11、因在于快速分解潮流算法使用的数据是日用电量的平均值，缺少峰值和低谷值的考量；扩展潮流计算方法在计算过程中没有考虑不同时段用电设备功率的变化，均使用同样的负荷系数进行计算。由此可得出，本文提出的算法可在需求数据较少的情况下，将日线损计算的误差控制到最小，其计 算 的 有 效 性、准 确 性、便 捷 性 均 能 通 过 对 比 得 到验证。结语本文基于日负荷分类曲线对线损进行计算，并通过前推回代法的潮流计算提升计算的精度，以江苏省某市某供电企业的实际配电线路算例进行分析，将结果与牛顿法、快速分解潮流算法、扩展潮流计算方法展开对比后，验证了本文算法的有效性和准确性。该算法能够更加便捷地计算出中压配电
12、网的日线损，解决了用电信息采集系统采集数据出现问题或数据不全情况下的配电网损耗计算问题，为我国供电企业的精细化管理提供新手段。参考文献 辛建江基于分层负荷数据的负荷聚类与负荷概率预测方法研究杭州：浙江大学，刘晓峰，康进，马翔，等 基于快速动态时间弯曲和最小覆盖球的多日负荷曲线聚类方法 电力自动化设备，（）：孙园，李秋雨，黄冬梅，等基于粒计算和双尺度相似性的负荷曲线集成聚类算法电力建设，（）：魏志文，罗煜，曾远方，等 中压配电网柔性互联示范工程技术方案设计 电力建设，（）：程从智，徐晨，戴珂基于 的 中压配电网谐振阻尼技术 高电压技术：李梓畅，刘亚东，严英杰，等 一种中压配电网单相断线接地复故障
13、诊断方法电机与控制学报，（）：黄炜，严永文，李辉，等 满足电压质量条件下分布式光伏电源接入中压配电网的研究云南电力技术，（）：喻锟 国内领先的 千伏配电网真型实验室 大众用电，（）：曾祥君，王福恒，李理，等 中压配电网接地故障快速安全处置技术供用电，（）：，李晓坤，傅志芳配电管理常态化抓实供电所提升中国电力企业管理，（）：张斌，于力，白浩，等基于一致性算法的农村中压配电网光储系统 与 通 信 网 络 协 调 规 划 可 再 生 能 源，（）：（上接第 页）度。因此，在实际智能站中使用 标准格式进行描述，也能够增加虚端子的相似度，进而展现出更高的判断精度。在实际应用过程中，应重视预处理步骤，优化
14、 距离，并严格遵循最大相似度匹配原则，从而实现高效率、高质量的虚端子判断，找出相似度较低或连接错误的虚端子，相比于依靠现场整组传动试验验证虚端子连接正确性的方法，该方法实现起来更加简单方便，工作量更少。参考文献 李广渊，李钟凯，阚世洋，等一起智能站所用变故障原因分析及反措 电工技术，（）：，戴志辉，耿宏贤，韩健硕，等基于矩阵算法和 神经网络的智能站二次系统故障定位方法 华北电力大学学报（自然科学版），（）：周彪智能站继电保护远程控制方案的设计与应用电子技术与软件工程，（）：倪伶俐智能站设计在变电二次继电保护中的作用技术与市场，（）：高海龙基于智能变电站继电保护装置检修的管理策略研究南宁：广西大学，孙梦婷基于故障场景模拟的智能变电站保护设备测试方法研究郑州：郑州大学，谭凤杰智能站设计在变电二次继电保护中的作用机电工程技术，（）：王昕，朱峻永，曾治安，等智能变电站继电保护改扩建的三项原则研究重庆电力高等专科学校学报，（）：彭湃智能变电站工程调试中若干故障的分析与解决农村电气化，（）：倪赛赛，张坤贤，苟永耀智能站配置文件规范性分析与整改措施研究 电气自动化，（）：，系统解决方案电工技术