李天玉

(東北電力大學(xué)，吉林吉林132012)

電網(wǎng)損失率特性曲線的分析

李天玉

(東北電力大學(xué)，吉林吉林132012)

電力系統(tǒng)安全運行和降損是電力企業(yè)的兩大主題，而配電系統(tǒng)中的線損水平則是衡量和考核供電企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及經(jīng)營管理水平的重要指標(biāo)，提高企業(yè)經(jīng)濟效益的有效途徑和重要手段之一就是有效降損。本文從實際出發(fā)，在介紹線損理論計算方法和降低線損的技術(shù)措施的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際配電系統(tǒng)進行了線損分析和研究，提出了降低線損的技術(shù)措施和改進方案，對提高供電企業(yè)的經(jīng)營管理水平和經(jīng)濟效益具有一定的理論和現(xiàn)實意義。

網(wǎng)損率曲線;移動;降損

1 引言

電網(wǎng)損失率是指電網(wǎng)在供電過程中其損失電量對總的供電量比的百分數(shù)，它是衡量電網(wǎng)運行效率的數(shù)據(jù)。計算公式如下:

其中:W%—網(wǎng)損率百分數(shù);

Ws—網(wǎng)損電量(kWh);

A—總的供電量(kWh);

總供電量:=A用戶的用電量+網(wǎng)損電量WS

網(wǎng)損電量:Ws=Xs+Bs+Ts+Js

其中:Xs—電流通過供電線路(輸電線)電阻上的損失電量;

Bs—電網(wǎng)中的變壓器高低壓線卷電阻的損失電量;

Ts—電網(wǎng)中的變壓器鐵芯損失電量;

Js—計量裝置損失電量，包括采樣裝置和電能表的損失電量。

網(wǎng)損率曲線是指在一定供電條件下(電網(wǎng)參數(shù)、變壓器及負荷特性和力率)，電網(wǎng)損失率W%隨供電量的變化關(guān)系，即W%=f(A)曲線。對于電力經(jīng)營企業(yè)可用一定時間(一個營業(yè)期，或一個抄表期)的電量A來計算損失率，但分析網(wǎng)損曲線的特性用時間跨度較長的時間電量來分析就不能完全剔除電網(wǎng)內(nèi)其它因素的影響，為此我們用單位時間的電量來分析就會精確度更高、研究效果更好些。即用功率來分析，W%= f(P)，式中P為供電的有功功率，單位是千瓦。

因Xs和Bs都是電流通過電阻的損耗，隨負荷電流的平方在變化，稱之為可變損失，用Rs=Xs+Bs，在一定條件下Rs與供電量按平方變化;Ts和Js基本不與負荷電流在變化，而與運行電壓U的平方在變化，對于依負荷變化(供電量A)的損失率可認為是固定損失，用Gs=Ts+Js，Gs基本不隨供電量變化。

由于Ws=Rs+Gs

如果用功率計算則:

R0—構(gòu)成Xs和Bs的等效電阻。

P0—構(gòu)成Ts和Js的額定電壓時等效損失功率，kW;

U—電網(wǎng)的運行電壓，kV;

Uf—變壓器運行分接電壓，kV;

P—供電功率(電網(wǎng)的有功潮流)kW;

cos?—電網(wǎng)運行的功率因數(shù)。

Kx—負荷曲線形狀系數(shù)。

則公式(1)可表示如下:

2 網(wǎng)損率曲線W%=f(P)

網(wǎng)損率曲線由兩部份構(gòu)成:

若電網(wǎng)運行條件一定時，則:U、cos?、R0、Kx、Uf、P0為常數(shù)則:

其曲線如圖1所示。

電網(wǎng)運行條件一定時，K1、K2基本為常數(shù)。曲線如圖1。曲線R%=f(P)，在P→0時由于線路分布電抗的影響使cos?下降故曲線會有升高不經(jīng)0點。

圖1 W%=f(P)構(gòu)成曲線

由圖1可見W%=f(P)為∪形曲線，曲線有一網(wǎng)損率最低點，其P=Pj為最優(yōu)運行功率，W%=Wj為最低網(wǎng)損率。該點稱為最優(yōu)運行點。電網(wǎng)運行的有功功率P是由用戶用電決定的，不可能總運行在Pj點，自然運行時不能總在最佳狀態(tài)，電網(wǎng)運行狀態(tài)可用實際運行功率P和最優(yōu)功率Pj之比來判定，所以Pj是電網(wǎng)很重要的一個特性數(shù)據(jù)。

電網(wǎng)優(yōu)化運行就是在保證供電質(zhì)量的前題下采取技術(shù)手段一:使Wj向下移動(降低);以及采用技術(shù)手段二:使電網(wǎng)的運行點P往最佳點移動，即P＞Pj時使W%=f(P)曲線右移;P＜Pj時使W%=f(P)曲線左移;P=Pj保持最佳運行狀態(tài)。無論曲線怎樣移動一定要保證用戶的供電質(zhì)量。電網(wǎng)的重、輕載是依據(jù)最佳功率Pj來判斷的;電網(wǎng)的過載和欠載是根據(jù)額定功率來判斷的。

判斷電網(wǎng)的運行狀態(tài)用狀態(tài)系數(shù)Kz。

Kz是電網(wǎng)運行狀態(tài)的主要判據(jù)，運行中根據(jù)當(dāng)時的可變和固定損失功率立刻就可算出此時的狀態(tài)系數(shù)，具有即時性。對于Rs和Gs可通過在線運行程序隨時算出。

①當(dāng)Kz＞1時，P＞Pj，電網(wǎng)為重負荷狀態(tài)，此時Rs＞Gs，那么此時降低電阻上的損耗是重點。

②當(dāng)時Kz=1時，P=Pj，電網(wǎng)為最佳運行狀態(tài)，此時Rs=Gs，是電力系統(tǒng)理想的運行狀態(tài)。

③當(dāng)時Kz＜1時，P＜Pj，電網(wǎng)為輕負荷狀態(tài)，此時Rs＜Gs，那么此時降低固定損耗是重點。

3 網(wǎng)損率曲線的移動

(1)W%=f(P)上下移動

①改造線路使R0降低(增大導(dǎo)線)由公式(3)可知K1會減小，R%=f(P)會向下傾斜，進而使W%=f (P)曲線下降，但這是需要增加投資的，更換導(dǎo)線的網(wǎng)損率曲線如圖2。由圖可知，當(dāng)導(dǎo)線截面積增大后網(wǎng)損率曲線W%=f(P)是往右下方移動，即曲線下移的同時也使最佳功率Pj增大。當(dāng)然改造迂回線路或減少線路長度也都會減小等值電阻的。

圖2 不同導(dǎo)線的網(wǎng)損率曲線

②更換節(jié)能變壓器

更換節(jié)能變壓器能夠使變壓器固定損失減少，即P0下降，由公式(4)可知K2減小，G%=f(P)曲線下移，會使W%=f(P)曲線下沉。如圖3所示。曲線下移是很明顯的。所以使用和推廣節(jié)能變壓器對于節(jié)能是很必要的。節(jié)能變壓器不單鐵損低而且銅損也低。所以網(wǎng)損率下降快。

圖3 不同型號的變壓器網(wǎng)損率曲線

③變壓器運行的分接電壓以10kV配電網(wǎng)為例，變壓器分接電壓有9.5kV、10kV、10.5kV三種，變壓器應(yīng)盡量運行在最高分接電壓，為保證用戶的電壓質(zhì)量應(yīng)按要求調(diào)整電源電壓或電網(wǎng)電壓，保證變壓器二次電壓。從理論上講電網(wǎng)電壓由10kV提高到10.5kV線損功率會降低10%還多。由公式(4)得知Uf提高會使G%=f(P)下降，致使W%=f(P)下移。提高變壓器運行分接只要使U/Uf為常數(shù)就會達到既降低網(wǎng)絡(luò)損耗又能保證用戶的電壓質(zhì)量的目的。變壓器不同分接時其網(wǎng)損率曲線如圖4所示。

圖4 變壓器不同分接時W%=f(P)曲線圖

④電網(wǎng)不同電容補償方案網(wǎng)損率曲線

由圖5低壓就地補償網(wǎng)損曲線在最下方，低壓就地補償就相當(dāng)提高了負荷的力率cos?，根據(jù)公式(3)，cos?越高其R%曲線就越往下傾斜。

圖5 電網(wǎng)不同電容補償方案網(wǎng)損率曲線

⑤電網(wǎng)不同標(biāo)稱電壓時的網(wǎng)損率曲線:

電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓升高后，其運行電壓U也按比例升高，由公式(3)，K1會降低，使R%曲線下降，在升壓中U/Uf為常數(shù)，則K2不變，故G%曲線沒有變化，所以W%曲線下沉，尤其重負荷時下降會較大。如圖6所示，負荷較小的電網(wǎng)進行升壓改造降損效果不太明顯，對于負荷大的電網(wǎng)一方面降損效果大，同時升壓后線路壓降也減少了。升壓改造主要是更換變壓器，若高耗變壓器更換數(shù)量大而且線路負荷也大，可優(yōu)先考慮升壓方案。

⑥不同負荷特性的網(wǎng)損率曲線

負荷性質(zhì)決定了Kx的大小，負荷高低相差越大其Kx越大，負荷在用電時間上越平直則Kx越趨近于1，由公式(3)可見網(wǎng)損率中的R%是與Kx的平方成比例的。在電網(wǎng)運行中對于負荷用電時間的管理(需求側(cè)管理)在節(jié)能降損中是一主要手段。圖7表示不同的負荷曲線用電時所產(chǎn)生的網(wǎng)損率曲線。

圖6 不同標(biāo)稱電壓的網(wǎng)損率曲線

圖7 不同負荷特性的網(wǎng)損率曲線

(2)W%=f(P)曲線左右移動:電網(wǎng)的運行電壓U既影響R%曲線也影響G%曲線，運行電壓升高會使R%曲線下降，但卻使G%曲線升高。因此運行電壓的調(diào)整是要根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)系數(shù)來進行(即抓主要的)。

圖8 兩種運行電壓的網(wǎng)損率曲線

根據(jù)公式(3)，U2＞U1所以U2的R%曲線要比U1的R%曲線向下傾斜，U2的G%曲線要比U1的G%曲線向上移動，結(jié)果U2的W%曲線要比U1的W%曲線向右移動了。反之電壓降低網(wǎng)損率曲線要向左移動。如圖8所示，下面以三種運行電壓時其網(wǎng)損率的變化來說明調(diào)整運行電壓的降損作用。

在圖9中當(dāng)電網(wǎng)運行電壓和變壓器分接相同時(10.5kV)其最佳功率應(yīng)為Pj=1108kW，當(dāng)電網(wǎng)負荷為352.6736kW如還保持10.5kV運行網(wǎng)損率W%= 11.62%;調(diào)至10kV運行W%=8.9%;調(diào)到9.5kV運行W%=7.79%，在保證用戶電壓的前題下盡量往下調(diào)，因為現(xiàn)在是P＜Pj，降低Gs是重點。當(dāng)電網(wǎng)負荷為1712.9861kW，如果運行在9.5kV則W%= 12.35%;運行在10kV時;運行在10.5kV時W%= 8.77%。由于P＞Pj因此需要提高運行電壓來降低Rs。究竟能提高到多少數(shù)值要由用戶端電壓最高允許值來決定，在用戶電壓保整時還提高運行電壓其網(wǎng)損率還會盡一步降低。

圖9 三種不同運行電壓的網(wǎng)損率曲線

4 結(jié)論

(1)網(wǎng)損率曲線對于每個電網(wǎng)它是客觀存在的，在一定范圍也是可控的，對電網(wǎng)改造、規(guī)劃、運行降損具有指導(dǎo)作用。

(2)網(wǎng)損曲線上下移動大多是需要投資的，投資和改造的重點應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)負荷運行范圍和網(wǎng)損率曲線的情況來確定。

(3)電網(wǎng)負荷曲線的管理和需求側(cè)管理雖然不需要太多的投資，但需要政府、用戶和供電企業(yè)共同參與，可用經(jīng)濟的和政策等手段來實現(xiàn)。

(4)對于負荷大的電網(wǎng)為了降損究竟進行升壓改造還是加密二次變電所布點縮短配電線路要根據(jù)負荷長遠的發(fā)展和經(jīng)濟對比來決定。

(5)網(wǎng)損率曲線左右移動是不需要投資的，而且只由供電企業(yè)就可操作完成，應(yīng)作重點實施，因為它既節(jié)能又保證電壓質(zhì)量。是經(jīng)濟、節(jié)能、保質(zhì)的優(yōu)先選擇。

(6)普及電網(wǎng)節(jié)能知識，綜合利用所有可能采用的手段同時利用，使節(jié)能效果最大。

(7)應(yīng)制定電網(wǎng)節(jié)能運行守則。

Parameter Identification of PMSM Based on the PSO Algorithm

LI Tian-yu
(Northeast Dianli University，jilin132012，China)

Safe system operation and power loss reduction are two major themes of power companies，and the distribution system line loss is to measure and assess the level of power production technology and management level of important indicators，effective way to improve economic efficiency of enterprises and important one means is to effectively reduce losses.This article from the reality，the calculation method and technical measures to reduce line loss on the basis of theoretical introduction line loss，combined with the actual distribution system line loss analysis and research，the technical measures to reduce line losses and improve programs to improve power supply enterprise management level and economic benefits has certain theoretical and practical significance.

network loss curve;moving;reduced loss

TM71

B

1004－289X(2016)04－0086－06

2015－10－25