一种区域配电网降损潜力评估方法与流程

本发明涉及配电网节能领域，尤其是涉及一种区域配电网降损潜力评估方法。

背景技术：

电网损耗指标是供电企业的一项重要经济技术指标，也是电网规划、生产技术管理、电网运行和经营管理水平的综合反映。特别是在目前电力市场化改革、能源紧缺、电力企业向集约化转变的形势下，如何利用技术创新和管理革新，降低电网损耗，强化线损管理，对节能减排和提高电力企业经济效益具有非常重要意义。

分布式电源和可控负荷的接入、智能配电网建设的不断深入、售电侧市场的放开以及国家电网公司“三集五大”体系管理模式的变革等因素，逐渐改变了电网运行环境和管理环境，对配电网降损节能技术研究和管理工作提出了新的挑战。

近年来，配电网线损率总体上呈现下降态势，经营区域内降损工作取得了显著成绩，当配电网线损仍然是影响公司经济效益的关键因素。

目前，配电网的降损潜力分析主要是通过仿真或实际电网运用某种降损措施后，计算其节电量，以此来判断其降损能力，这种方法确实可以确定一项技术的降损能力，但在电力网有很多的设备，无法体现各项降损措施的效益，对节能改造和规划欠缺具体的指导意义。为此，从配电网自身出发，从其损耗的影响因子进行分析，从而得到其综合的降损潜力，形成降损潜力评估的系统理念和思路，并从而找出最优的降损技术或措施，对配电网的降损是十分有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种区域配电网降损潜力评估方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种区域配电网降损潜力评估方法，包括以下步骤：

1)选择区域配电网的主要线损影响因子，并将主要线损影响因子作为降损措施的实施对象；

2)获取区域配电网中各个子网络的综合降损潜力εz；

3)将各个子网络按照其综合降损潜力分为多个等级，每个等级按其中包含的子网络降损潜力值的平均值作为该等级的降损潜力，并获取区域配电网全网的降损潜力ε∑；

4)在考虑可行性的条件下选择区域配电网全网的降损潜力最高对应的降损措施作为最优的降损措施。

所述的步骤1)中，主要线损影响因子包括线路负载率、线路运行电压、变压器负载率、供电半径、三相不平衡度、导线截面积、线路功率因数、变压器功率因数和变压器型号。

所述的步骤2)中，各个子网络的综合降损潜力εz的计算式为：

其中，εi为第i项降损措施的降损潜力，ζ为折扣系数，取值范围为0.7～0.9。

所述的降损措施的降损潜力为降损措施实施前后的降损率，其计算式为：

其中，xafter为主要影响因子在降损后的数值，xbefore为主要影响因子在降损前的数值。

所述的步骤3)中，区域配电网全网的降损潜力ε∑的计算式为：

其中，n为等级的总数；为第k个等级的降损潜力值的平均值，rk为第k个等级的子网络数占全网子网络数的比重

所述的步骤3)中，将各个子网络按照其综合降损潜力由大到小排序，并且按数量依次等分为多个等级。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明以配电网为主要的研究对象，以配电网的九个损耗影响因子为基础，通过对其损耗的研究，提出了输电网损概率的评估方法，该方法考虑了分布式新能源大规模并网，以及计及分布式新能源出力不确定性的输电网损概率的研究方法，本方法的使用将强化线损管理、降低配电网损耗和较少经营成本，从而达到更好的经济效益，具有逻辑结构清晰、实用合理的优点。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为操作流程图。

图3为配电网损影响体系简图。

图4为数学模型说明图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种区域配电网降损潜力评估方法和能效提升的方法，包括以下

步骤：

s1根据区域内配电网线损影响因子的分类对其影响程度进行分析，步骤s1根据区域内配电网线损影响因子的分类对其影响程度进行分析，具体步骤为：

配电网损耗受各方面因素影响，主要可以分为三大类：电网规划类，电网运行类，以及电网管理类；电网规划类中，分布式规模与供电半径以及导线截面有关，变电站布局与供电半径有关，容载比分析与变压器选型与主变负载率有关，电力设备选型包括导线截面选择与变压器选择，无功装置选择包括变压器选型以及功率因数选择；电网运行类包括设备运行状态，与供电半径与功率因数有关，负荷曲线波动与导线界面有关，有功无功综合控制与变压器选型与功率因数有关，高次谐波与变压器选型和功率因数有关，三相不平衡度与变压器选型，主变负载率和线路负载率有关；电网管理类包括设备老化严重，主要与功率因数有关，抄表遗漏和不同步与主变负载率和功率因数有关，违章用电与线路负载率和主变负载率有关。定义影响程度为单位影响因子的改变量引起的线损率变化量。选取线路负载率、线路运行电压、变压器负载率、供电半径、三相不平衡度、导线截面积、线路功率因数、变压器功率因数和变压器型号等九个线损主要影响因子，按照理论线损的计算公式，如前所述的均方根电流法，对上述九个影响因子求导分析影响因子的灵敏性，求导得到的结果为影响程度的量化值。在合理的参数范围内依次改变影响因子的取值，通过理论线损计算得到相对应的线损率值，并对线损率值的拟合曲线求斜率，即得到该影响因子对线损率的影响程度。

由于在计算的电网元件电阻的24小时内三相有功功率损耗中的电流是变量，可以通过将时间段划分得足够小来等效，而其电流值是在代表日的24小时正点负荷实测得到的，再通过等效的方法，令其在一个小时内的电流保持不变，则可以得出其在全日内的电能损失。

变压器的有功功率损耗分为空载损耗和负载损耗两部分。空载损耗又称铁损，它主要是由主磁通在铁芯中产生的，因为主磁通只与外加电压和频率有关，当外加电压和频率为恒定时，铁损也为常数，与负荷大小无关，即可认为是固定损耗，应依据变压器生产厂家的出厂试验报告来确定。负载损耗也称为铜损。变压器在运行时，绕组内通过电流就会产生负载损耗，它主要由绕组和引线的电阻损耗构成，该值与负载电流平方成正比。

线损率与导线截面积成反比，且变化趋势为非线性。导线的导线型号、敷设方式、导线排列方式甚至接地方式等均对损耗有影响。导线截面增大时，电阻减小，将导致损耗下降；反之，损耗上升。导线敷设方式、导线排列方式，如水平排列、垂直排列及线间距离等，影响了线路参数如导纳、电容、电抗等，从而影响到线路损耗。

在线路参数、电压和功率因数保持恒定的情况下，线路损耗率与传输功率成正比，即与线路负载率成正比。

线路损耗率与运行电压成反比，当电压偏离额定值时，将加大网络中的功率损耗。因此应尽可能提高网络的电压水平，防止低压越限情况的发生。

线损率与供电半径成正比，在实际规划和运行中，由于种种客观因素所导致电网的不科学分配，比如“卡脖子”现象：由于负荷中心与电源点之间的距离过长，从而导致长距离输电，输电线路不合理的分布布局产生近电远供、迂回供电、供电半径过长等现象，不仅降低了供电的稳定性和安全性，同时还产生了过高的损耗，增加不必要的经济损失。进行电网改造，采取投入新的输配电线路，对旧线路进行整合改良，在考虑一系列条件下科学的对导线截面积进行加大等措施都有利于降低线损率，达到更高效率的运作。

线损功率与线路传输的视在功率的平方成正比，换言之，线路传输有功功率和无功功率都会造成有功功率的损耗。功率因数恒大于零；即功率因数越大，线路损耗越小。

农村单相负荷已成为电力负荷的主要方面，农村低压线路虽多为三相四线，但很多没有注意到把单相负荷均衡的分配到三相电路上，并且还有一定数量的单相两线、三相三线制供电。按一般情况平均测算估计，单相负荷的线损可能增加2至4倍，由此可知，调整三相负荷平衡用电是降损的主要环节。

对于变压器而言，对损耗影响最大的因素即是负载率。由前述内容可知，在负载率较低的情况下，空载损耗为变压器损耗中的主要部分，这显然是不经济的；在负载率极高的情况下，即使不考虑系统安全稳定运行的约束，损耗率也会大幅升高。

变压器损耗率随功率因数的增大而减小，其关系为非线性。电力系统无功电控制应严格遵循无功功率“分层分区平衡”的原则。

高压侧线路由于电压等级较高，在线路轻载条件下会出现大量剩余充电功率，若线路所配置高抗不足以平衡充电功率，则会传输至低压侧，降低变压器功率因数；实际中也可能存在另一种情况，即低压侧无功配置不合理导致大量剩余无功功率，反灌至高压侧系统，这种情况在系统运行中应尽量避免；

s2根据分析结果构建和求解差异化区域配电网线损综合评价体系，步骤s2根据分析结果构建和求解差异化区域配电网线损综合评价体系，具体步骤为：

本步骤中，电网结构模型为基础，其中包括变电站容量计算模型，变电站座数计算模型，输电线路长度计算模型，以及计及分布式计算模型，这与电网结构有关；电网经济费用模型是主题内容，其中包括建设投资，损耗费用以及停电损失，建设投资包括变电站投资建设投资模型，线路建设投资模型，无功补偿建设投资模型，损耗费用包括变电站损耗费用模型，线路损耗费用模型，无功补偿损耗费用模型以及分布式电源建设费用模型，停电损失包括负荷点年平均停电模型以及电网停电损失费用模型；电网性能优化指标模型为最终模型，其目标函数为单位供电面积最小的年费用；其约束条件为电压损失约束和优化变量的自然约束；其优化变量为供电半径，停电收益以及辅助服务。根据以上，考虑供电分区、负荷密度和负荷分布来建立差异化配电网损耗计算的数学模型。

步骤s3根据综合评价体系来计算区域配电网线损标杆值和研究降损节能优化策略，具体步骤为：

假设各项降损措施的降损潜力为εi，i代表所采取的降损措施的个数，网络的综合降损潜力计算公式如下：

式中：εz代表系统的综合降损潜力；ζ是折扣系数，用于消除多种降损措施综合作用时所导致的降损效果重叠部分，根据经验，ζ一般取0.7～0.9，具体取值根据系统的实际特点和参数而定。

对于较大的配电网，可选取若干具有代表性的子网络，计算这些子网络的综合降损潜力，并将其结果按照若干等级分类，每个等级按其中所有子网络降损潜力值的平均值代表其降损潜力，全网的降损潜力可按如下公式计算：

式中：ε∑代表全网的降损潜力；n代表等级的个数；代表每个等级降损潜力值的平均值；rk是各等级的子网络占全网的比重。

本文考虑的是技术降损潜力，主要研究降损措施作用于系统后能降低多少网损，所以下面直接以降损率代表降损措施的降损潜力。降损率指的是优化前后系统网损降低的百分比，是考察网络降损潜力的最重要指标，其为越大越好型指标。即目标区域的评估值越大，其降损潜力越大。

变压器的经济运行主要包含两个部分：改变变压器的运行方式以及更换损耗较低的变压器。所以，降损潜力应从这两个方面分别讨论。

配电网络重构就是在保证配网呈辐射状、满足馈线热容量、电压降落要求等的前提下，改变分段开关、联络开关的组合状态，即选择用户的供电路径，确定使配网某一指标最佳的配网运行方式。

在配电网中大多数负荷和网络元件都需要消耗无功功率。如果负荷和网络元件所需的无功功率都由发电机提供，则需要经过远距离输送，这样会增加电网网损，显然是不合理的。因此考虑在需要大量消耗无功功率的地方装设无功补偿装置，由补偿装置提供负荷所需无功功率，即无功补偿。

在以上基础上，可以根据地区配电网的实际情况适当增加需要参加评估的降损措施，以保证评估结果的合理性和准确性。