一种考虑温度的电力线路损耗计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力稳态计算领域，尤其涉及一种考虑温度的电力线路损耗计算方 法。
【背景技术】
[0002] 线路损耗即线损，是电导、电阻消耗的有功功率，即是以热能形式散发的能量损 失。通过理论计算可发现电能损失在电网中分布规律，能够暴露出管理和技术上的问题，对 降损工作提供理论和技术依据，提高节能降损的效益，使线损管理更加科学。理论线损是从 理论计算中得出的损耗电量，计算的根据主要是电力网负荷情况、潮流分布、运行方式及供 电设备的参数。
[0003] 电热产生的温度变化会影响电力系统的线路损耗，但在常规的理论线损计算中， 尽管支路的电阻值对温度很敏感，但是电阻值却一直按照常值来处理，但在常规的损耗计 算中，输电线路上的电阻一直按常值来处理。为了保证理论线损的结果具有良好的实际效 果，需要一种更精确的方法来计算线路损耗。在线损理论计算中，需要将该电热温度因素考 虑其中，避免因计算方法不当而产生实际值与理论值的较大误差。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决上述问题，提出了一种考虑温度的电力线路损耗计算方法，该方 法具有计算速度快、内存需要小、计算结果具有良好的可靠性和可信度；考虑线路电热温度 影响，可提高线损理论计算精度，有利于合理规划电源容量及接入点和网架，还可以提高故 障计算和稳定计算的精度。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种考虑温度的电力线路损耗计算方法，包括：
[0007] 步骤（1):根据电力网络及其电力线路数据，获取包括电力网络中各支路上电力 线路的温度在内的电力网络参数信息；
[0008] 步骤（2):在考虑电力线路的温度的情况下，根据潮流计算模型，求取电力网络的 有功功率、无功功率和温度的修正方程，得到有功功率、无功功率和温度的不平衡量；
[0009] 步骤（3):判断有功功率、无功功率和温度的不平衡量是否达到预设收敛标准，若 达到预设收敛标准，则进入步骤（4);若未达到预设收敛标准，则根据电力网络的有功功 率、无功功率和温度的修正方程及其雅可比矩阵，修正电力网络中各节点电压、相角和温 度，进而修正电力线路中各支路上的电阻值，并返回步骤（1);
[0010] 步骤⑷：根据步骤⑴~步骤⑶得到的电力网络参数信息，对每条电力线路支 路上的复功率的实数部分均进行求和，最终得到电力网络中每条电力线路支路上的功率 损耗。
[0011] 所述电力网络参数信息还包括节点编号、节点数、支路数、支路阻抗和节点负荷功 率。
[0012] 所述步骤（2)中求取电力网络的有功功率、无功功率和温度的不平衡量的过程 为：
[0013] 步骤（2. 1):设定电力网络中的平衡节点、PQ节点和PV节点，在考虑电力网络中电 力线路支路中的电阻与温度的关系的情况下，根据电力网络参数信息来构造电力网络的导 纳矩阵；
[0014] 步骤（2. 2):根据电力网络的导纳矩阵，得到的电力网络中节点有功功率方程、无 功功率方程和温度方程；
[0015] 步骤（2. 3):根据电力网络中节点有功功率方程、无功功率方程和温度方程，得到 的电力网络中节点有功功率、无功功率和温度不平衡方程，进而得到电力网络的有功功率、 无功功率和温度的不平衡量。
[0016] 所述步骤（2.2)中的电力网络中节点有功功率方程Pi(S，V，T)、无功功率方程 Qi ( S，V，T)和温度方程氏」（S，V，T)分别为：
[0020] 其中，Vi、s i分别为节点i的电压幅值和相角、Vp S #别为节点j的电压幅值和 相角，GijCT)、⑴分别为导纳矩阵中随温度T变化的电导和电纳，Tij、gij⑴、R 0，ij分别 表示线路ij上的温度值、随温度变化的电导、电阻系数，TAmb为外界环境温度。
[0021] 所述步骤（2. 3)中的电力网络的有功功率、无功功率和温度的不平衡量的表达式 分别为：
[0022] A Pi = (P Gen，厂匕-，）$ ( 0，V，T) (5)
[0023] AQi= (QGen,i-QL〇ad,i)-Qi(S,V,T) (6)
[0024] 八化=O-HJS^T) (7)
[0025] 其中A Pp A Qp A氏」分别代表节点i处的有功功率不平衡量、无功功率不平衡量、 从节点i到节点j的温度不平衡量；分别为节点i处的发电机输入有功功率、无 功功率，分别为节点i处的负载输出的有功功率、无功功率。
[0026] 所述步骤（3)中的有功功率、无功功率和温度的不平衡量达到预设收敛标准的条 件为：
[0027] max{|AP"AQpA氏』|} <e
[0028] 其中，APp AQp AHu分别代表节点i处的有功功率不平衡量、无功功率不平衡 量、从节点i到节点j的温度不平衡量；e为不平衡量的容许误差。
[0029] 所述不平衡量的容许误差e的取值范围为1(T3~KT7。
[0030] 所述步骤（3)中修正电力线路中各支路上的电阻值的过程为：
[0031] 步骤（3. 1):求解电力网络的有功功率、无功功率和温度的修正方程，得到电力网 络中各节点电压的变化量、相角的变化量和温度的变化量；
[0032] 步骤（3. 2):根据各节点电压的变化量与该节点修正前的电压求和，各节点相角 的变化量与该节点修正前的相角求和，各节点温度的变化量与该节点修正前的温度求和， 分别得到修正后的节点电压、相角、温度，进而得到修正后的各电力线路上的电阻值：
[0033]
(9)
[0034] 其中，氏」为从节点i到节点j的电力线路电阻；T是修正后的电力线路节点温度； TKrf是参考温度；RKef是在参考温度T Kef下的电力线路电阻；T F是温度常值。
[0035] 所述步骤（3. 1)中电力网络各节点相角的变化量、电压的变化量和温度的变化量 为：
[0036]
[0037]其中，J( S，V，T)为电力网络的有功功率、无功功率和温度的修正方程的雅可比矩 阵，A S p AA L分别代表节点i处的相角的变化量、电压的变化量、从节点i到节点j 的温度的变化量；A Pp A Qp A 分别代表节点i处的有功功率不平衡量、无功功率不平 衡量、从节点i到节点j的温度不平衡量。
[0038] 所述步骤⑷中电力线路上的功率损耗为：
[0042] 通过化简得到，
[0043]
[0044] 其中，S ,分别为节点i的电压幅值和相角；分别为节点j的电压幅值 和相角；Rij为从节点i到节点j的电力线路电阻；X u为从节点i到节点j的线路电抗；y Iu、Su分别为节点i到节点j的线路导纳、复数电流、复功率；I pSm分别为节点j到节点 i的复数电流、复功率。
[0045] 本发明的有益效果为：
[0046] (1)本发明采用的是在传统的潮流计算模型的基础上，建立了一种新颖的考虑温 度的线路损耗计算模型，它考虑了电力设备的普遍模型，除了需要给定电力注入功率以外， 还要给定系统的热耦和外界环境数据，最终的结果有效地计算了电力系统线路损耗，有效 降低了因忽略电热温度因素计算的线路损耗与实际线损的误差。
[0047] (2)本发明方法原理简单，便于工程实现，是一种易于在电力系统稳态运行状态下 实现的计算方法。
[0048] (3)本发明适应于稳定运行下的离线计算，同时方法的计算速度较快、计算效率 高；调整参数可控，适应于输电网络和配电网络的线路损耗计算。
【附图说明】
[0049]图1为电力元件热阻模型示意图；
[0050] 图2为本发明的整体流程图；
[0051] 图3为本发明IEEE39节点系统的结构示意图；
[0052] 图4为本发明与传统牛顿一拉夫逊方法计算线路损耗的对比示意图；
[0053] 图5a)为本发明在外界25°C温度下得到的线路温度示意图；
[0054] 图5b)为本发明在外界15°C温度下得到的线路温度示意图；
[0055] 图5c)为本发明在外界5°C温度下得到的线路温度示意图；
[0056] 图5d)为本发明在外界35°C温度下得到的线路温度示意图；
[0057] 图6为本发明在不同外界温度下得到的相对损耗比示意图。
【具体实施方式】
[0058] 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
[0059] 如图1所示，电力元件热阻模型中，对于阻性损耗来说，温度上升正比于产生的热