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配电网理论线损计算方法的分类及特点

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2016-01-25 20:54:14
配电网理论线损计算方法的分类
配电网线损是电力部门一项综合性的经济、技术指标。
准确合理的配电网线损理论计算是电力部门分析线损构成、制定降损措施的有力工具,对促进供电企业降低能耗,内部挖潜,提高经济效益,优化电网规划设计方案,加强运行管理具有重要意义。
目前,由于配电网结构的复杂性、参数多样性和资料不完善以及缺乏实时监控设备,准确计算配电网理论线损比较困难,一直是个难题。
配电网理论线损计算的主要目的是通过对电能在输送和分配过程中各元件产生的电能损耗及各类损耗所占比例的计算,来确定配电网线损的变化规律。
配电网理论线损计算方法主要分为两类:一类是依据网络主要损耗元件的物理特征建立的各种等值模型算法;另一类是根据馈线数据建立的各种统计模型和神经网络模型等算法。
传统计算方法,如均方根电流法、平均电流法等,计算结果精度不高,不便于降损分析。
针对这种情况,近几年来,部分学者将遗传算法(GA)、人工神经网络(ANN)和模糊识别等理论应用于配电网理论线损计算,研究计算速度快、计算结果精度高的数学模型,丰富和发展了理论线损计算方法,拓宽了研究思路。
1 传统的主要的配电网理论线损计算方法
1.1 均方根电流法
均方根电流法是基本计算方法。均方根电流法的物理概念是,线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。均方根电流法的优点是:方法简单,按照代表日24小时整点负荷电流或有功功率、无功功率或有功电量、无功电量、电压、配电变压器额定容量、参数等数据计算出均方根电流就可以进行电能损耗计算,易于计算机编程计算。缺点是:代表日选取不同会有不同的计算结果,计算误差较大。
1.2 平均电流法
平均电流法也称形状系数法,是利用均方根电流法与平均电流的等效关系进行电能损耗计算的,由均方根电流法派生而来。平均电流法的物理概念是,线路中流过的平均电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。平均电流法的优点是:用实际中较容易得到并且较为精确的电量作为计算参数,计算结果较为准确,计算出的电能损耗结果精度较高;按照代表日平均电流和计算出形状系数等数据计算就可以进行电能损耗计算,易于计算机编程计算。缺点是:对没有实测记录的配电变压器,形状系数不易确定,计算误差较大。
1.3 最大电流法
最大电流法也称损失因数法,是利用均方根电流法与最大电流的等效关系进行电能损耗计算的,由均方根电流法派生而来。最大电流法的物理概念是,线路中流过的最大电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。
最大电流法的优点是:计算需要的资料少,只需测量出代表日最大电流和计算出损失因数等数据就可以进行电能损耗计算,易于计算机编程计算。
缺点是:损失因数不易计算,不同的负荷曲线、网络结构和负荷特性,计算出的损耗因数不同,不能通用,使用此方法时必须根据电网实际情况计算损耗因数;计算精度低,常用于计算精度要求不高的情况。
1.4 等值电阻法
等值电阻法的理论基础是均方根电流法。等值电阻法的物理概念是,在线路出口处,假想一个等值的线路电阻,在通过线路出口处的总电流产生的损耗,与线路各段不同的分段电流通过分段电阻产生的损耗的总和相等。
等值电阻法的优点:在理论上比较完善,在方法上克服了均方根电流法的诸多方面的缺点;不用收集运行数据,仅与结构参数配电变压器额定容量、分段线路电阻有关,计算出等值电阻数据就可以进行电能损耗计算,适合于10 kV及以下配电网理论线损计算,易于计算机编程计算。
缺点是:需要假设计算条件,影响计算结果精度;对没有实测负荷记录的配电变压器,假设负荷分布按与配电变压器额定容量成比例,各节点负荷率相同,这种计算不完全符合实际负荷情况;假设各负荷点功率因数、类别系数和电压相同,但一般情况下,实际系统各个负荷点的功率因数、类别系数和电压都不相同,计算出的电能损耗值偏小。
2 配电网理论线损计算方法研究新进展
2.1 潮流新算法
文献指出,对于10 kV配电网理论线损计算,由于配电网表计不全,运行参数无法全部收集,或者网络的元件和节点数太多,运行数据和结构参数的收集整理很困难,无法采用潮流方法。近年来,部分学者在潮流算法方面进行了新的研究,丰富和发展了潮流算法,但都处于理论研究和探索阶段,距离实用化还有一段差距。
2.2 遗传算法与人工神经网络算法
为解决配电网理论线损计算困难,近年来,部分学者将遗传算法(GA)与人工神经网络理论(ANN)引入配电网理论线损计算方法中,虽然计算精度有明显提高,但由于受配电网结构类型多样性制约,需要建立学习样本并进行训练,比较复杂,通用性和实用化差,需进一步深入研究。
2.3 基于区间算法
对负荷曲线形状系数的区间性进行了详细分析和论证,给出了形状系数的区间值获取方法,指出基于平均电流法的配电网线损区间算法的计算结果是各损耗的区间值,为用户提供了更多信息,需进一步研究。
2.4 模糊识别技术应用
该方法采用模糊理论中的模型识别原理对支路电流的分配进行修正,使计算结果尽可能准确,即理论运行状态尽可能接近实际运行状态,提高了线损计算的精度。但该方法在对电流大小及变压器负荷率的大小进行模型判别时,隶属函数的选择较难,在实际应用中较困难。
3 展望
常规配电网理论线损计算方法,都是在现有数据(包括配电网元件参数和运行数据)基础之上,按照传统或现代的等值模型、统计模型进行计算的,缺少实时性和全面性。由于配电网外部环境和内部结构参数、运行方式、负荷不是固定不变的,因此计算出来的理论线损变得滞后、粗放和失真。
随着调度自动化系统(SCADA)、配电网自动化系统(DMS)和综合信息管理系统(MIS)等技术的不断发展和广泛应用,研究与之相结合的在线实时配电网理论线损计算方法 是未来发展方向和必然趋势,是配电网理论线损计算的发展要求。
4 结束语
配电网理论线损计算方法研究的目的是如何快速、精确地计算出配电网理论线损。本文综合介绍了各种计算方法和研究现状,展望未来发展方向。
通过不断深入地研究配电网理论线损计算,寻找出能够满足配电网线损理论计算要求的计算方法,快速、准确地计算出理论线损,促进降损节能,电网规划设计,优化电网结构,提高供电企业运行管理水平和经济效益。
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