配电网损耗机理及理论线损计算研究述评

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1、配电网损耗机理及理论线损计算研究述评配电网损耗机理及理论线损计算研究述评　　近年来，我国坚持贯彻落实科学发展观，为应对气候变化，要求各行业大力开展节能减排工作。XX年，全国电网综合线损率达到%，比XX年下降了个百分点；其中，南方电网综合线损率已降至%，比XX年下降了个百分点，节约电量67亿千瓦时，效果显著[1-2]。然而，相比西方发达国家，我国电力行业能效水平依然很低，电力发、输、配、用环节的损耗依然较高，这其中，配电部分尤为明显。据统计，在整个电力系统中，我国配网侧电能损耗占总损耗的15%以上。因此

2、，我国电力行业要推动节能减排，首当其冲的是全面提高配网侧能效。　　电网损耗有其自身的规律和特点，只有从本质上掌握目标配网的损耗机理，才能提出有效的降损策略。与此同时，要实现对配网损耗的准确描述和定量评估，必须掌握线损计算的工具。在此，本文对当前在这一领域的研究现状及成果进行综述，以作为进一步研究的参考和依据。　　配网中的电能损耗主要分为设备损耗和运行附加损耗，其中设备损耗主要是线路损耗和变压器损耗。不合理的运行方式，如三相不平衡、运行电压不合理、谐波等因素会在配网中产生一定量的附加损耗[3-5]。　　

3、设备损耗　　线路有功损耗ΔPL　　线路有功损耗ΔPL计算式如下：　　(1)　　式中，RL为线路等值电阻；IL为线路输送电流；P为线路输送的有功功率；U为线路运行电压；cosφ为线路运行功率因数。　　变压器有功损耗ΔPT　　变压器有功损耗ΔPT计算式如下：　　(2)　　式中，ΔPCu、ΔPFe为变压器负载有功损耗和空载有功损耗；S、SN为运行视在功率和额定视在功率；U、UN为运行电压和额定电压；ΔPk、ΔP0依次为短路损耗、空载损耗。　　电容、电抗有功损耗ΔPC、ΔPE　　电容器在配电网中起到补偿无功的

4、作用，但电容器的投运本身也会产生一定的有功损耗：ΔPC=QCtana(3)　　式中，ΔPC为电容器有功损耗，QC为电容器的额定容量，tana为电容器介质损耗角。　　同样的，串联电抗器也会导致一部分有功损耗：　　(4)　　式中，ΔPE为电抗器有功损耗，ΔPK为电抗器的额定工况损耗，IN为电抗器额定电流。　　设备老化损耗ΔPold　　变压器、线路、开关、电容器等设备老化或接触不良将导致电网的等值电阻Req增大，产生接触电阻Rold，从而导致配网的有功损耗增大。不存在接触电阻时有功损耗为I2Req；存在接触

5、电阻时，有功损耗为I2(Req+Rold)，因此，这部分附加的损耗为：　　ΔPold=I2Rold(5)　　运行附加损耗　　三相不平衡附加损耗ΔΔPub　　三相不平衡时三相配电线路和配变三相绕组将产生附加损耗ΔΔPub，计算式如下：　　(6)　　式中，ΔPub、ΔPb分别为三相不平衡和平衡时的有功损耗；IA、IB、IC为三相电流，当三相平衡时则各相电流IA=IB=IC=(IA+IB+IC)/3。　　运行电压不合理附加损耗ΔΔPvr　　配电网的损耗实际上可分为可变损耗和固定损耗，前者包括线路损耗和配变铜

6、损，和电压平方成反比，后者主要是配变铁损，与电压平方成正比。具体如下公式：　　(7)　　式中，ΔP为配电网总有功损耗；Req配电线路等值电阻和配变负载等值电阻之和；ΔP0i为第i台配变铁损；U为配网运行电压。上式两边同时对U求导可得：　　(8)　　令上式等于0可得总有功损耗取得最小值ΔPmin时对应的电压值Umin。当运行电压偏离Umin值时，无论是电压升高或降低都将使配网将产生附加的运行有功损耗，如下式所示：　　ΔΔPvr=ΔP-ΔPmin(9)　　谐波附加损耗ΔΔPhw　　当配电网中存在谐波电流时

7、，非正弦周期电流的有效值IΣ等于其基波分量I1与各次谐波分量有效值Ih的平方和的平方根值：　　(10)　　从而谐波存在时，IΣ流过电阻为R的线路所导致附加损耗ΔΔPhw为：　　ΔΔPhw=IΣ2R－I12R(11)　　理论线损计算一直是电力系统研究的热点技术之一。在近几十年的发展中，理论线损计算方法已形成三个类别：传统算法，潮流算法，智能算法。　　传统算法　　传统算法以均方根电流法、平均电流法、最大电流法等为代表，常用的还有等值电阻法、分散系数法、回归分析法等[6]。　　均方根电流法是通过对目标电网或

8、元件进行代表日24小时负荷电流测量，得出实测负荷曲线，然后近似认为每小时负荷不变，逐小时计算线损，从而累加得到代表日日线损的方法。均方根电流法原理简单，易于掌握，对局部电网或单个元件损耗计算比较有效，是目前工程常用的计算方法。当考虑到日负荷波动频繁、代表日不可靠、计算精度要求高等因素时，均方根电流法显示出局限性。　　等值电阻法是对电网或元件电阻进行理论等值后，代入负荷电流进行损耗计算的一类方法。在实际电网中，这类方法往往造成较大误差，原因在于实际系统中存