黃旭 李愛元 李軒

摘 要：地區(qū)電網(wǎng)線損管理水平是衡量現(xiàn)代供電企業(yè)經(jīng)營發(fā)展業(yè)績的關(guān)鍵指標(biāo)之一。在既定電網(wǎng)規(guī)劃投資建設(shè)背景下，挖掘電網(wǎng)潛在運(yùn)行能力，通過對電網(wǎng)主設(shè)備如輸電線路、變壓器以及無功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)化控制以合理調(diào)整電網(wǎng)潮流分布，同時(shí)開展站用電節(jié)能整治和負(fù)荷需求側(cè)管理，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行控制策略優(yōu)化和線損管理水平提質(zhì)，電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平和節(jié)能效果顯著。

關(guān)鍵詞：線損；優(yōu)化控制；節(jié)能；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0158-04

Abstract： The level of line loss management in regional power grid is one of the key indexes to measure the performance of modern power supply enterprises. In the context of given power grid planning investment and construction， the potential operation capacity of power grid is excavated， and the power flow distribution of power grid can be reasonably adjusted by optimizing the control of main power equipment such as transmission lines， transformers and reactive power compensation equipment. Energy saving regulation and load demand side management are carried out， which realizes the optimization of power grid operation control strategy and the quality improvement of line loss management. The economic operation level and energy saving effect of power grid are remarkable.

Keywords： line loss； optimal control； energy saving； economic operation

1 概述

由于環(huán)境與資源約束，尋求綠色低碳發(fā)展已成為國際社會(huì)的共識。作為主要的能源消耗以及污染物排放大戶，電力行業(yè)節(jié)能減排對于綠色低碳發(fā)展意義重大。近年來，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益堅(jiān)強(qiáng)，保護(hù)與安全自動(dòng)裝置的日益完善，在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，使挖掘電網(wǎng)潛能，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行策略，減少電網(wǎng)運(yùn)行損耗的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案成為可能。

電網(wǎng)線損管理是衡量供電企業(yè)經(jīng)營業(yè)績發(fā)展業(yè)績的關(guān)鍵指標(biāo)之一。株洲供電公司堅(jiān)持“分層分級、管控前移、責(zé)任下沉、獎(jiǎng)優(yōu)罰劣”的線損管理理念，同時(shí)立足地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際和歷史運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，基于保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行為前提、以電網(wǎng)運(yùn)營提質(zhì)增效為目標(biāo)，通過技術(shù)手段和管理手段開展降損策略研究，以此降低電網(wǎng)損耗。

2 降損控制策略研究

電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消納是一個(gè)完整的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)運(yùn)行有機(jī)體。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對于地區(qū)供電公司110kV網(wǎng)絡(luò)，輸電線路的損耗和變壓器的損耗成為供電企業(yè)降損的主要考慮對象。因此，在滿足地區(qū)供電負(fù)荷的要求和保證地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，公司主要通過優(yōu)化輸電線路、變壓器、無功設(shè)備運(yùn)行方案、強(qiáng)化站用電節(jié)能整治和負(fù)荷需求側(cè)管理，來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.1 線路優(yōu)化運(yùn)行方案

110kV輸電線路的損耗主要取決于線路的材質(zhì)、類型、長度、截面積和流通的電流大小，對于雙回路供電的變電站，在供電負(fù)荷相同的情況下，主供回路和備供回路的選擇除了充分考慮線路運(yùn)行年限及運(yùn)行狀況的同時(shí)兼顧線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性成為運(yùn)行方式人員首要考慮的問題。

對于供電企業(yè)而言，首先，110kV網(wǎng)絡(luò)基本呈輻射狀分布，結(jié)合目前電網(wǎng)運(yùn)行方式的安排，對株洲地區(qū)110kV變電站的進(jìn)線電源供電方式重新進(jìn)行梳理，根據(jù)各110kV變電站的重要程度及負(fù)荷水平，開展主供、備供電源回路理論線損計(jì)算分析，以線損最小來校核當(dāng)前運(yùn)行方式安排合理性，開展電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式?jīng)Q策分析，以求優(yōu)化電網(wǎng)正常運(yùn)行方式安排，使電網(wǎng)潮流分布更加合理，降低電網(wǎng)運(yùn)行損耗。

其次，對于株洲城區(qū)河西、河?xùn)|大面積10kV供電線路配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)改造后，對10kV配網(wǎng)線路負(fù)荷分布情況可實(shí)時(shí)量化分析，根據(jù)供電線路的供電范圍、負(fù)荷特性、重要程度通過對多聯(lián)絡(luò)配網(wǎng)線路的運(yùn)行方式重新進(jìn)行調(diào)整，使10kV配網(wǎng)線路供電半徑更加合理，供電區(qū)域負(fù)荷更加均勻，配網(wǎng)運(yùn)行效率得到有效提升，電能質(zhì)量得到較大改善。

最后是對頻繁跳閘、故障異常多的線路進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行“四張圖”管理。通過2015年異常線路統(tǒng)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行全線精益化巡視，確保臺(tái)區(qū)四張照片（桿塔、線路走廊、臺(tái)區(qū)全貌、配變近景）齊全，根據(jù)照片的全線展示，為每條線路制定綜合整治方案。使線路跳閘率明顯下降，有效減少了故障損耗。

2.2 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案

實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器的可靠性水平較高，相較線路而言，出現(xiàn)故障的幾率非常低。而變電站中變壓器的損耗是網(wǎng)損主要組成部分，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究，變壓器長期運(yùn)行在額定容量的75%左右是變壓器最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，而實(shí)際供電企業(yè)運(yùn)營管理中，基于安全性的考量，變壓器運(yùn)行在50%-60%左右是比較理想的情況，不僅可以保證安全充裕性要求，也能有效降低變壓器損耗，提高變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。

結(jié)合株洲電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷的實(shí)際情況，合理預(yù)測近期供電區(qū)域負(fù)荷水平，結(jié)合迎峰度夏和防凍融冰等周期性工作的開展，通過有效的負(fù)荷轉(zhuǎn)供方式調(diào)整，提高變壓器不同時(shí)期的負(fù)載運(yùn)行水平。依托《2017年公司月度降損工作小結(jié)》及《2015年公司網(wǎng)損分析報(bào)告》，針對月度高損耗的主變進(jìn)行綜合評價(jià)，找出變壓器高損耗的原因，實(shí)行“高損耗變壓器-原因分析-措施管控-合理損耗”的跟蹤管控模式，調(diào)控與運(yùn)檢部門通力配合，制定了不同情況下的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行流程及主要措施：

（1）在穩(wěn)定性和安全性的前提下，確保變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷水平和三相負(fù)荷平衡。

（2）對于兩臺(tái)主變的變電站，根據(jù)負(fù)荷的重要程度及負(fù)荷水平，開展了一臺(tái)變壓器運(yùn)行，一臺(tái)變壓器備用的分析研究；對于三臺(tái)變壓器的變電站，在保證滿足N-1及負(fù)荷不過載的情況下，#1和#2，#1和#3、#2和#3及三臺(tái)主變并列運(yùn)行四種方案進(jìn)行綜合考慮，根據(jù)不同時(shí)期不同負(fù)荷水平下的運(yùn)行損耗分析對比，給出了主變最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。

目前縣域110kV主變運(yùn)行方式安排采用變壓器三側(cè)運(yùn)行方式，特別為應(yīng)對短期的高峰負(fù)荷要求，對于主變?nèi)萘坎灰恢碌闹髯內(nèi)圆捎煤檄h(huán)運(yùn)行方式，給變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。目前縣域主變?nèi)蚤L期三側(cè)運(yùn)行主變，對縣域110kV主變長期并列運(yùn)行主變?nèi)绫?所示：

為求分析簡便，下面給出通過調(diào)整容量相同及容量不同主變并列運(yùn)行方式前后，解放路變、茶埠塘變損耗改善仿真效果如表2所示。

從上述計(jì)算結(jié)果可以看出：在主變?nèi)萘肯嗤闆r下，合環(huán)運(yùn)行將會(huì)產(chǎn)生一定合環(huán)損耗，在非特殊供電可靠性要求下，應(yīng)不采取合環(huán)運(yùn)行方式。而對于容量不一致的主變合環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)較差，在合理調(diào)整線路供電方式下，應(yīng)禁止長時(shí)間合環(huán)運(yùn)行。因此，在滿足縣域內(nèi)特殊負(fù)荷供電可靠性的要求下，統(tǒng)籌安排地縣區(qū)域內(nèi)110kV及以上線路、主變運(yùn)行方式可在一定程度降低主網(wǎng)網(wǎng)損，滿足電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行要求。

（3）根據(jù)月度變壓器損耗統(tǒng)計(jì)情況，及時(shí)向發(fā)策部門及主管領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行反饋，開展高損耗變壓器的運(yùn)行情況整治，實(shí)現(xiàn)了變壓器的降損運(yùn)行。以下給出變電站高損主變降損運(yùn)行分析跟蹤管理流程，如圖1所示。

2.3 站用電節(jié)能管理

株洲地區(qū)所轄變電站均實(shí)現(xiàn)了無人值班的運(yùn)維模式，對于冬、夏季用電高峰期，變電站站損的增加對主網(wǎng)損耗的影響更加顯著，2014年株洲地區(qū)115座變電站，年站用電電量大約為620萬千瓦時(shí)。采取節(jié)能、節(jié)電措施可為整個(gè)株洲電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來可喜的運(yùn)營收益。

根據(jù)月度變電站損耗及母線不平衡分析，通過跟蹤站損的異常，及時(shí)分析及處置變電站站內(nèi)損耗異常設(shè)備，規(guī)范變電站站內(nèi)設(shè)備管理，杜絕不合理用電，積極引導(dǎo)站用電節(jié)能。在加強(qiáng)變電站節(jié)能改造以減少變電站固有的用電水平的同時(shí)，正在探討對于變電站損耗的可控站用電實(shí)行居民用電運(yùn)營模式，予以一定程度的用電補(bǔ)償代替不受限制的用電管理方式。

為此株洲公司專門行文《公司站用電管理辦法》，對變電站、開閉所及配電房的站用電的負(fù)荷接入、節(jié)能使用進(jìn)行了規(guī)范，要求空調(diào)溫度統(tǒng)一設(shè)置為26度，并對照明進(jìn)行了聲控式改造，做到人走燈滅。2017年全公司站用電月度損耗由620萬千瓦時(shí)下降至550萬千瓦時(shí)，節(jié)約電費(fèi)5.168萬/每月。

2.4 無功補(bǔ)償設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行管理

為加強(qiáng)地區(qū)無功電壓控制的管理，在地區(qū)自動(dòng)電壓控制AVC系統(tǒng)做了大量的研究工作。

首先，實(shí)施基于供電區(qū)域負(fù)荷特性分析的優(yōu)化AVC控制策略實(shí)施。以220kV樞紐站的輻射式電網(wǎng)供電區(qū)域開展電網(wǎng)負(fù)荷特性研究可準(zhǔn)確的體現(xiàn)AVC系統(tǒng)分層分區(qū)、就地平衡控制需求，將整個(gè)電網(wǎng)分成若干彼此間無功電壓電氣耦合度很弱的區(qū)域電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)220kV站之間的無功弱耦合控制、110kV廠站的無功適度交互控制，在運(yùn)行控制策略中加入了經(jīng)濟(jì)決策分析依據(jù)，對變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)進(jìn)行了控制，有效的保證了電網(wǎng)中無功的不合理流動(dòng)，同時(shí)加強(qiáng)了變電站10kV電壓的精益化管理，通過采取分時(shí)段、分區(qū)域調(diào)整AVC的投入、退出策略，即保證了地區(qū)電網(wǎng)供電電能的質(zhì)量，也有效的提升了電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

其次，實(shí)施地、縣一體化AVC優(yōu)化運(yùn)行控制策略。依行政區(qū)域進(jìn)行劃分的地、縣電網(wǎng)是以區(qū)域220kV廠站以及縣域110kV廠站輻射的供電區(qū)域，AVC系統(tǒng)的地、縣電網(wǎng)廠站全覆蓋可以對供電區(qū)域內(nèi)220kV-110kV-35kV-10kV系統(tǒng)更好實(shí)施分層分區(qū)、就地平衡控制需求，精準(zhǔn)、深度控制各級電壓水平，在地、縣電網(wǎng)中實(shí)施地、縣AVC優(yōu)化控制策略進(jìn)行設(shè)定，滿足地、縣調(diào)無功電壓管理和地、縣電網(wǎng)無功電壓控制需求，實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)無功調(diào)壓設(shè)備及優(yōu)化控制次數(shù)、控制手段的優(yōu)化。

2.5 負(fù)荷需求側(cè)管理

首先，對于負(fù)荷臺(tái)區(qū)方面，以理論線損計(jì)算為依據(jù)，株洲公司針對低壓臺(tái)區(qū)負(fù)荷逐個(gè)進(jìn)行排查，對于高損臺(tái)區(qū)進(jìn)行負(fù)荷不平衡專題分析，采用定期巡視、開展不平衡分析、提出解決措施執(zhí)行、閉環(huán)的工作模式有效的對高損三相不平衡臺(tái)區(qū)進(jìn)行了整治。

其次，同時(shí)開展配電變壓器無功補(bǔ)償裝置綜合治理，對臺(tái)區(qū)變壓器低壓側(cè)無功裝置進(jìn)行定期維修、更換，進(jìn)一步強(qiáng)化臺(tái)區(qū)低壓負(fù)荷功率因數(shù)管理，將電壓異常臺(tái)區(qū)電壓進(jìn)行有效控制。通過長期大范圍的排查，將存在補(bǔ)償問題的146個(gè)電壓異常臺(tái)區(qū)電壓合格率由91.5%上升至99.7%。

最后，開展10kV線路開展理論線損計(jì)算，對高損線路及高損變壓器集中進(jìn)行專項(xiàng)改造，對改造配電臺(tái)區(qū)，優(yōu)先選用S9及以上或非晶合金節(jié)能型變壓器，縣城電網(wǎng)負(fù)荷密度較大的可采用S13型變壓器，同時(shí)在配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，提高變壓器用戶的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡，降低導(dǎo)線上電量的損耗。

3 降損策略實(shí)施

為強(qiáng)化公司電網(wǎng)線損管理力度，有效推進(jìn)各部門線損管理工作開展，構(gòu)建起提質(zhì)增效、技術(shù)降損的管理組織架構(gòu)和責(zé)任管理體系。

公司發(fā)展部是綜合線損的歸口管理部門，統(tǒng)籌公司系統(tǒng)線損管理；公司是主網(wǎng)線損的責(zé)任主體，全面負(fù)責(zé)公司主網(wǎng)線損指標(biāo)分解與管理工作；運(yùn)檢部是10kV線損、站用電管理的責(zé)任主體，全面負(fù)責(zé)公司10kV線損、站用電指標(biāo)分解與管理工作；營銷部是0.4kV臺(tái)區(qū)、專線線損及辦公自用電管理的責(zé)任主體，全面負(fù)責(zé)公司0.4kV臺(tái)區(qū)、專線線損、辦公自用電指標(biāo)分解與管理工作。

并明確各相關(guān)單位（部門）主要負(fù)責(zé)人是本單位（部門）線損管理工作的第一責(zé)任人；線損分管領(lǐng)導(dǎo)是本單位（部門）線損管理工作的直接責(zé)任人。并建立降損管理流程如下所示（見圖2）。

4 結(jié)論

公司以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提、在既定電網(wǎng)建設(shè)投資水平下，通過開展降低線路、變壓器損耗以及無功電壓管理等電網(wǎng)調(diào)度經(jīng)濟(jì)決策輔助分析，優(yōu)化了電網(wǎng)運(yùn)行方式安排，加強(qiáng)了地區(qū)電網(wǎng)無功電壓管理水平，充分挖掘電網(wǎng)運(yùn)行潛在能力，在不增加電網(wǎng)建設(shè)投資的角度，依托目前電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際情況，通過技術(shù)降損手段，促電網(wǎng)提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)了株洲電網(wǎng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（1）地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行方式安排更加科學(xué)合理

通過對株洲地、縣區(qū)電網(wǎng)110kV及以上線路主、備供回路運(yùn)行狀況和線路損耗、主變分列與并列運(yùn)行損耗進(jìn)行重新校核評估，優(yōu)化了地區(qū)電網(wǎng)正常運(yùn)行方式安排。

以2017年株洲石峰區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷變化情況為例，伴隨著株化停產(chǎn)、株玻、塑料廠等高能耗大用戶的整體搬遷或用電需求下降，清水塘變最高負(fù)荷下降至25MW以下，經(jīng)過對白氮線、白清氮線、葉氮線、葉氮線、葉清氮線線路運(yùn)行狀況和線路損耗綜合分析比較，結(jié)合湘氮和清水塘變負(fù)荷情況，以線路損耗最小為依據(jù)，通過調(diào)整白氮線、葉氮線、葉清線線路供電方式，確立了白氮線主供清水塘變、葉清線主供湘氮的供電方式，既保證了電網(wǎng)可靠運(yùn)行，又有效降低了網(wǎng)損。

2017年2月，在株洲縣、醴陵公司等縣公司開展縣域35kV及以上主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)施方案試點(diǎn)，株洲縣公司當(dāng)月35kV及以上電網(wǎng)損耗由1.19%下降至1.03%，醴陵公司當(dāng)月35kV及以上電網(wǎng)損耗由0.88%下降至0.81%，共節(jié)省月度電量9.68萬千瓦時(shí)，全公司各變電站實(shí)施主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，共節(jié)省年度電量大812.96萬千瓦時(shí)。

（2）地區(qū)電網(wǎng)線損指標(biāo)得到較好改善

株洲公司通過加大技術(shù)降損力度，將技術(shù)降損與管理降損相結(jié)合，多部門協(xié)調(diào)配合，有效地的改善了公司線損指標(biāo)，使公司經(jīng)營業(yè)績得到較大的改善。株洲公司2017年線損指標(biāo)順利完成控制目標(biāo)，其具體完成效果如表3所示。

（3）地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平顯著提高

2017年公司地區(qū)總供電量實(shí)現(xiàn)101.6億千瓦時(shí)，在株洲地區(qū)負(fù)荷呈下降趨勢的同時(shí)，通過優(yōu)化主變及輸配電線路供電方式安排和優(yōu)化控制策略實(shí)施，實(shí)施AVC系統(tǒng)優(yōu)化控制策略，提高無功設(shè)備運(yùn)行利用效率，實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷和無功潮流的合理分布，株洲電網(wǎng)35kV及以上主網(wǎng)同期網(wǎng)損率下降至0.98%，地區(qū)110kV母線及以上電壓合格率為100%，10kV母線A類電壓合格率為100%，10kV供電線路功率因數(shù)達(dá)到95%以上，實(shí)現(xiàn)了株洲電網(wǎng)全年安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。

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