本发明设计电网线损计算领域，具体为一种实测数据的理论线损在线精准计算系统。
背景技术：
随着社会的不断发展与进步，尤其是科学技术的飞速发展，人们从刀耕火种到了如今的电气化、信息化时代，而在现代社会的飞速发展过程中，电能为多数行业的发展提供了基础而又强劲的动能支持，并且社会发展对于电能的需求量和依赖性越来越大。而由于电网密布，电能在经过导线输送至终端过程中，会因为诸多原因而出现电能损耗，当所有的微小损耗累计到一起时候，也是一个庞大的损耗数字。
理论线损计算工作是电力企业每年必须做的工作任务，它是选取一年内某一天为代表日，计算这一天全网的线损率，进而分析全网各电压等级的线路、变压器以及元件的电量损失情况，找出电网重、轻损线路以及重、轻损变压器，发现电网运行中的薄弱环节，对检验电网规划及改造水平、提升电力企业的经济效益有着重要作用。进行理论线损计算除了要具有好的理论线损计算方法之外，最基础的是需要提供准确的电网信息，这些数据主要有电网拓扑结构、设备参数和运行数据，这是进行理论线损计算的数据源；只有准确、及时提供这些信息才能在理论线损计算系统中计算出正确的电网理论线损计算结果，才能准确反映电网的实际情况。
实测数据的理论线损在线精准计算系统是开展负荷实测工作的一种应用辅助工具。线损负荷实测与理论线损计算分析不仅可以为电网经营企业全面掌握电网及设备运行负载情况，合理评估电网结构，正确分析线损构成及变化，指导电网建设与改造，制定降损规划提供重要参考依据；同时也对进一步规范线损基础管理、提高线损人员的业务水平和工作能力有着积极的推动作用。
多年来负荷实测工作开展受制于电网自动化信息化系统的大环境因素较多，如专利申请号为cn201510574847-一种电网理论线损在线计算系统及方法，充分利用了电力企业各业务系统的功能，以服务接口的形式实现了图形拓扑结构的自动生成、设备参数的自动读取、运行数据的自动导入，并在系统中实现了数据的查询、校验和反馈功能，以及计算结果的图形化展示盒分析。该发明设计的理论线损在线计算系统实现各业务数据一致性同步，使当前计算的数据为实际业务数据，有效提高线损计算结果的准确率和工作的效率，减轻了计算人员搜集、处理数据的庞大劳动量，最终得到实时、准确、有价值的线损计算结果，能全面、正确的反映出输送电力过程中的电量损失情况。
但是还存在方法精度不高、分析手段单一性、多系统信息孤岛等诸多不完善的问题。
因此，提供一种现有负荷实测及理论计算工具基础上的完善，构建一个更加完整、科学的实测数据的理论线损在线精准计算平台，已经是一个值得研究的问题。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供一种实测数据的理论线损在线精准计算系统，主要是实时将其它系统数据导入到系统数据库中，如有功、无功、电压、电流等，以现有线损理论计算图形为依托，对线损理论计算数据和负荷实测数据进行整理、计算、分析、汇总及时提醒重载、重损设备；按照要求生成负荷实测和线损理论计算结果汇总报表；根据负荷实测和线损理论计算分析报告模板的格式生成报告。
本发明的目的这样实现的：
实测数据的理论线损在线精准计算系统，包括以下工序：1)、实测前准备工序；2)、数据实测工序；3)、数据整理工序；4)、线损计算工序；5)、结果分析。
所述的实测前准备工序包括：代表日选定；收集台账参数，绘制网络结构；人员组织计算、培训及实测安排；计量仪表重点检查分析；计量关口测点核定；负荷实测记录统一格式；
所述的数据实测工序包括人工正点抄表和自动抄表；被抄表供电网络包括35kv及以上供电网络、6-10kv配电网络和380v低压网络；
所述的35kv及以上供电网络抄表数据包括测点、电源关口点和负荷关口点的24小时正点有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、电压、电流以及全天累计电量或功率因素；所述的6-10kv配电网络抄表数据包括馈线出口、小电源点或有相应计量参数的高压负荷点的全天有功电量、无功电量、24小时正点电流、电压、公用变及专用变代表日抄见电量；所述的380v低压网络抄表数据包括选定的典型配电台区的总供电量、用户售电量，有条件时加测选定的若干配电各低压配电线的最高负荷及首末端电压；
所述的数据整理工序包括线路、变压器、电容器、电抗器、调相机、发电机电源点、负荷点及全天开关状态的数据整理；
所述的线路整理数据包括首末端节点、电压等级、长度、型号、电气参数及代表日24小时正点电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量以及全天、全月电量；所述的变压器整理数据包括变电站名、编号、各侧母线断合状态、额定容量、额定电压、短路电压、短路损耗、空载电流、空载损耗、24点运行档位变化及代表日24小时正定电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量以及全天、全月电量；所述的电容器整理数据包括所在节点、额定电压、电容器投运容量和投运时间、介质损耗常数；所述的电抗器的整理数据包括所在节点、额定电压、额定电流、电抗百分数、单相额定损耗；所述的调相机的整理数据包括所在节点名、辅机抄录电量；所述的发电机电源点整理数据包括所在节点名、节点类型、节点分类、全体及全月电量、24小时正点有功功率、无功功率、电流和电压；所述的负荷点数据整理包括：所在节点名、节点类型、节点分类、全体及全月电量、24小时正点有功功率、无功功率、电流和电压；
所述的线损计算工序，要求计算机人员、计算机以及相关软件到位；具体包括数据录入、代表日计算、数据输出和降损分析；
所述的数据输入包括图形或表格输入、自动采集数据格式转换、数据检错、网络拓扑分析；代表日计算包括形成线损计算数据和潮流线损计算；所述的数据输出包括结构参数和运行参数统计表、原件损耗明细表、分元件、分电压等级损耗表、结果汇总与上报；所述的降损分析工序包括网络改造、运行方式变化、运行参数变化、重损线和重损变分析、负荷率分布；
所述的结果分析工序包括与统计值或经验值比较和分析计算结果的合理性；具体为：a、实测数据的合理性与输入数据的正确性检查，检查有无重复输入和重复计算；b、是否存在计算数据不全而采用粗略的折算数据，包括通过平均功率因数折算无功功率；c、出力、负荷与规定方向反向可造成过程电量虚增的过网电量；d、网络简化分析；e、其他未计损耗，包括表计损耗、低压网损；f、汇总分析、降损对比分析，存在问题和措施建议。
积极有益效果：本系统在数据图形获取、数据计算方法多样性，计算结果分析以及计算结果报表和汇总报告的输出方面，都有很大的优势。本系统可以从其他系统直接抽取数据，导入系统进行计算，提高了数据获取的便捷性；在配网计算方面，提供多种计算方法，如电量法、容量法、均方根电流法、潮流精确算法、平均电流法等等，满足客户的多种需求；可以针对计算结果进行线损分析和降损辅助决策，实现输配电网无功优化、变电站经济运行、网损分摊、谐波负序分析、低压台区供电位置优化、高耗能配变更换、电压优化建议、导线更换、三相不均衡调整等降损辅助决策功能；可以根据客户的需求选择不同的计算结果报表、如日报表、月报表等等，并能根据负荷实测和线损理论计算分析报告模板的格式生成报告，方便后期填写报告，有效提高线损计算的准确性和工作效率。
附图说明
图1为本发明的负荷实测与线损理论计算过程图；
图2为本发明的负荷实测及理论计算系统流程图；
图3为本发明实测过程中业务拆分流程前后对比图；
图4为本发明的数据流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明：
如图1、图2所示，实测数据的理论线损在线精准计算系统，包括以下工序：1)、实测前准备工序；2)、数据实测工序；3)、数据整理工序；4)、线损计算工序；5)、结果分析。
所述的实测前准备工序包括：代表日选定；收集台账参数，绘制网络结构；人员组织计算、培训及实测安排；计量仪表重点检查分析；计量关口测点核定；负荷实测记录统一格式；
所述的数据实测工序包括人工正点抄表和自动抄表；被抄表供电网络包括35kv及以上供电网络、6-10kv配电网络和380v低压网络；
所述的35kv及以上供电网络抄表数据包括测点、电源关口点和负荷关口点的24小时正点有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、电压、电流以及全天累计电量或功率因素；所述的6-10kv配电网络抄表数据包括馈线出口、小电源点或有相应计量参数的高压负荷点的全天有功电量、无功电量、24小时正点电流、电压、公用变及专用变代表日抄见电量；所述的380v低压网络抄表数据包括选定的典型配电台区的总供电量、用户售电量，有条件时加测选定的若干配电各低压配电线的最高负荷及首末端电压；
所述的数据整理工序包括线路、变压器、电容器、电抗器、调相机、发电机电源点、负荷点及全天开关状态的数据整理；
所述的线路整理数据包括首末端节点、电压等级、长度、型号、电气参数及代表日24小时正点电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量以及全天、全月电量；所述的变压器整理数据包括变电站名、编号、各侧母线断合状态、额定容量、额定电压、短路电压、短路损耗、空载电流、空载损耗、24点运行档位变化及代表日24小时正定电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量以及全天、全月电量；所述的电容器整理数据包括所在节点、额定电压、电容器投运容量和投运时间、介质损耗常数；所述的电抗器的整理数据包括所在节点、额定电压、额定电流、电抗百分数、单相额定损耗；所述的调相机的整理数据包括所在节点名、辅机抄录电量；所述的发电机电源点整理数据包括所在节点名、节点类型、节点分类、全体及全月电量、24小时正点有功功率、无功功率、电流和电压；所述的负荷点数据整理包括：所在节点名、节点类型、节点分类、全体及全月电量、24小时正点有功功率、无功功率、电流和电压；
所述的线损计算工序，要求计算机人员、计算机以及相关软件到位；具体包括数据录入、代表日计算、数据输出和降损分析；
所述的数据输入包括图形或表格输入、自动采集数据格式转换、数据检错、网络拓扑分析；代表日计算包括形成线损计算数据和潮流线损计算；所述的数据输出包括结构参数和运行参数统计表、原件损耗明细表、分元件、分电压等级损耗表、结果汇总与上报；所述的降损分析工序包括网络改造、运行方式变化、运行参数变化、重损线和重损变分析、负荷率分布；
所述的结果分析工序包括与统计值或经验值比较和分析计算结果的合理性；具体为：a、实测数据的合理性与输入数据的正确性检查，检查有无重复输入和重复计算；b、是否存在计算数据不全而采用粗略的折算数据，包括通过平均功率因数折算无功功率；c、出力、负荷与规定方向反向可造成过程电量虚增的过网电量；d、网络简化分析；e、其他未计损耗，包括表计损耗、低压网损；f、汇总分析、降损对比分析，存在问题和措施建议。
负荷实测及理论计算系统指标参数：
1.日指标
2.月指标
3.年指标
4主变日指标
5.输电线路日指标
注：线路最大负载率大于等于80％为重载；小于30％为轻载；大于100％为过载；线路平均经济负载率大于100％为重损。
1.实测容载比(运行容载比)——投运容量
2.安装容载比＝安装容量/最大负荷(乘以0.95的系数)
3.实测容载比＝实测容量/最大负荷(乘以0.95的系数)
4.变化率：(本次-上次)/上次*100％
5.实测率：投运台数/安装台数*100％(线路按照条数算)
6.实测率＝实测的台数/安装的台数
负荷实测及理论计算系统计算公式：
在用计算机程序进行理论线损计算时，35kv以上输电网和6-10kv及以下配电网的处理方式是不同的。以下我们将分别介绍它们的计算原理。
一、35kv及以上电力网的计算原理
35kv以上电力网采用潮流计算法来处理。
以下我们以牛顿－拉夫逊法为例，简要介绍计算原理。
(一)首先是列功率方程：
在潮流计算中，我们把网络中的节点分为三类：平衡节点、pq节点、pv节点。我们知道电网中各点的功率为si＝pi+jqi，
我们还知道：si＝ui(uiyi)＝uiui(gi+jbi)、
节点电压的极坐标式ui＝uiejθ＝ui(cosθi+jsinθi)、
据基尔霍夫定理
则节点功率
其中：yij为节点间的互导纳，yij＝gij+jbij；
θij为节点间的电压相角差，θij＝θi-θj。
将上式(公式1)的实部、虚部分开，则得到两个方程：
显见，网络有多少个已知功率的节点，就可以列出多少个形如式(公式2)的方程，组成一个庞大的方程组，称为功率方程组。实际上，电网中的节点除平衡节点外不能列外，其它节点(pq节点和pv节点)都可以列出这样的式子。
对pv节点，我们再设定这样一个式子：
(二)列修正方程组
修正方程是迭代的限制条件。又称为误差方程。
设网络中共有n个节点，包括一个平衡节点，(m－1)个pq节点，(n－m)个pv节点。
首先需要把网络中除平衡节点外的节点，
即pq节点和pv节点，列形如：
然后再对pq节点，列形如：
最后再对pv节点列形如：
以上三部分式子组成了一个庞大的方程组，包括2(n－1)个独立方程式，称为初步的修正方程式，然后对这个修正方程式再进行一系列的数学处理。
二、6-10kv以下电力网的理论线损计算
在35kv以下配电网我们通常不采用潮流计算法，而采用“等值电阻法求电阻”及“k系数法求电流”，然后再利用计算机仿真计算程序来进行积分计算。
以下我们简要罗列几种计算方法的公式：
(1)均方根电流法
其中：ijf为线路首端代表日的均方根电流，
rd·∑为线路总等值电阻，是线路导线等值电阻与变压器绕组等值电阻之和；
ap·g为线路某月的实际有功供电量，kw·h；
arj为代表日平均每天的有功供电量，kw·h；
t为线路实际运行时间，h；nt为线路某月实际投运天数，nt＝t/24
均方根电流取代表日24点电流计算得来，所以它适用的情况为：供用电较为均衡，负荷峰谷差较小，日负荷曲线较为平坦的电网计算。
(2)平均电流法
其中：ipj为线路首端代表日的平均电流，
ap·g为线路某月的实际有功供电量，kw·h；k为线路负荷曲线特征系数，提前设定；
rd·∑为线路总等值电阻，是线路导线等值电阻与变压器绕组等值电阻之和。
(3)电量法
其中：ap·g为线路某月的实际有功供电量，kw·h；
aq·g为线路某月的实际无功供电量，kvar·h；
up·j为线路平均运行电压，kv；k为线路负荷曲线特征系数。
此法必须知道线路末端变压器的电量，用“电量求阻法”来求等值电阻。然后用线路首端电量、以及设定的k系数来求电流。由于线路有功供电量和无功供电量均取值于电能表，因此，此种方法不仅简便易行，而且精度较高，是现行常用的新方法。
具体完善内容如下：
1)负荷实测报告及理论计算分析报告分业务部门拆分填写进行汇总分析的业务流程内容创新。
通过负荷实测及理论计算工作开展涉及供电公司相关管理部门，从业务上对负荷实测及理论计算软件进行细致业务拆分。原有的报表、报告汇总模式：运维部门专责汇总出调度、运检、营销、发策各专员计算结果报告，然后把相关报表、报告下发给各部门相关专员进行分析，最后运维部门把调度、运检、营销、发策四个部门的报表、报告分析成分手工汇总到一个总的报告。现有的报表、报告汇总模式：调度、运检、营销、发策通过软件各自部门入口填写报表、报告相关内容，根据各部门填写报表、报告状态，运维部门专责汇总出总的报表、报告分析内容。
如图3所示的业务拆分流程图前后对比图所示：
负荷实测及理论计算软件进行细致业务拆分优势：
1、业务细分之后明确了各部门管理职责范围，规范了业务流程。部门分工明确，减少了部门间工作相互推脱，提高了负荷实测及理论计算工作效率，融合了各部门人员的工作成果。
2、通过软件系统入口填写报告内容，避免了各部门手工修改报告数据造成的各指标数据逻辑错误，保障了负荷实测及理论计算工作的真实性、有效性。
3、各部门专责负荷实测及理论计算工作进展情况，通过软件可以清晰明了的查看，各部门计算数据及报告分析内容可以精确定位到相关人员，方便汇总专责监控工作进度及定位相关责任人。
2)创建中间层数据存储中心融合各系统负荷实测及理论计算所需相关数据。
负荷实测工作开展涉及范围广泛，从高压到低压、从调度到营销，不仅包含输送电全过程还涉及到供电公司各相关管理部门。各个环节都有不同的相关管理系统，各系统之间数据并没有实现共享，而是像一个个孤岛一样存在。拓扑模型的建立、相关数据的导入存在工作重复、工作量大等弊端。
为解决上述弊端系统从应用层面创建了中间层数据存储中心，数据存储中心负责负荷实测及理论计算系统平台相关数据存储，整合调度scada系统、电能量系统、配电监测系统、pms2.0系统、用电采集系统等相关系统数据，对各系统数据进行抽取、转换、清洗，实现各系统负荷实测及理论计算相关数据实时高效共享，数据流程如图4所示：
3)电网基础数据规范化管理。
为保证负荷实测及理论计算工作的真实性、有效性，建立一套规范化的电网基础数据管理流程是非常必要的。
相关标准管理如下所示：
变电站参数：变电站编号、变电站名称。
母线参数：母线名称、母线电压等级。
线路导线参数：线路名称、线路编号、线路长度、导线型号、截面、电阻率、电抗率、电纳率、经济电流、允许最大电流、首端变电站编号、首端开关编号、末端变电站编号、末端开关编号、电压等级、是否投运。
发电机参数：所属变电站名称、发电机名称、发电机类型(pq、pv、平衡)。
负荷参数：所属变电站名称、负荷名称、是否过网电量、是否无损电量。
电容器参数：所属变电站、电容器名称、电容器组开关编号、额定容量(kvar)、介质损耗的正切值、是否计算损耗、额定电压(kv)、组数、投运容量、投运时间。
电抗器参数：电抗器名称、所属变电站、额定容量、额定电流(ka)、一相功率损耗(mw)、一相电抗器容量(mvar)、额定电压(kv)、电抗百分值(％)、是否投运。
电缆参数：型号、电阻率、电抗率、电纳率、截面。
配变台区参数：配变名称、所属线路、型号、容量。
变电站主变变压器铭牌参数：所属变电站、名称(编号)、变压器型号、空载电流、空载损耗、高压侧额定容量、中压侧额定容量、低压侧额定容量、高压侧额定电压、中压侧额定电压、低压侧额定电压、短路损耗高-中、短路损耗高-低、短路损耗中-低、短路电压高-中、短路电压高-低、短路电压中-低、变压器类型、档位信息、当前运行档位。
变压器三侧开关参数：所属变电站、高压侧开关编号、中压侧开关编号、低压侧开关编号、是否投运。
开关参数：开关编号、开关名称、所属变电站、运行状态。
实测日的气象条件，采用气象部门标准数据单位。参数包括：实测日期、最高气温、最低气温、气象描述。
过载标准设定：实测日期、变压器容量、电压等级、最大电流、最大负荷、额定负载、负载率。
变电站开关负荷实测数据：变电站名称、开关(编号)、实测年月日、电压等级、开关(电流、有功功率、无功功率)：t01(1点值)、t02(2点值)、…t24(24点值)，日有功电量、日无功电量。
变电站主变实测数据：变电站名称、主变名称、电压等级、实测年月日、类型、变压器三侧对应开关及实测数据(电流、有功功率、无功功率)：t01(1点值)、t02(2点值)、……、t24(24点值)日有功电量、日无功电量。
母线电压实测数据：变电站名称、母线名称、电压等级、实测年月日、t01(1点值)、t02(2点值)、……、t24(24点值)。
线路台帐数据：线路名称、首端变电站、首端开关编号、电压等级、导线型号。
本系统在数据图形获取、数据计算方法多样性，计算结果分析以及计算结果报表和汇总报告的输出方面，都有很大的优势。本系统可以从其他系统直接抽取数据，导入系统进行计算，提高了数据获取的便捷性；在配网计算方面，提供多种计算方法，如电量法、容量法、均方根电流法、潮流精确算法、平均电流法等等，满足客户的多种需求；可以针对计算结果进行线损分析和降损辅助决策，实现输配电网无功优化、变电站经济运行、网损分摊、谐波负序分析、低压台区供电位置优化、高耗能配变更换、电压优化建议、导线更换、三相不均衡调整等降损辅助决策功能；可以根据客户的需求选择不同的计算结果报表、如日报表、月报表等等，并能根据负荷实测和线损理论计算分析报告模板的格式生成报告，方便后期填写报告，有效提高线损计算的准确性和工作效率。