改进配电网线损计算方法分析

陆 阳 周红光 兰才进

（1.浙江省余姚市供电局，浙江 余姚 315400；2.浙江省淳安县供电局，浙江 淳安 311700；3.北京科华同力科技发展有限公司，北京 100012）

安全和降损是电力企业的两大主题，实际配电系统中的线损水平是衡量和考核供电企业生产技术和经营管理水平的一项重要综合指标，有效降损也是提高企业经济效益的重要手段和有效途径。当前市场环境下，电网管理正逐步引入市场竞争机制，发电单位和电力公司公开、公平地竞争选择电源，这意味着电力公司必须想方设法降低损耗，从而达到提高经济效益的目的。对配电网线损计算与分析已经成为了电力公司研究的重要课题，对配电网线损计算方法进行改进既具有理论意义，又具有很高的实用价值。

1 配电网线损的现状

配电网线损率是衡量一个国家电能损耗水平的一个重要指标，它是指实际的线损电量占供电总量的百分比。目前，我国的配电网络线损率相对于世界发达国家来说，还是比较高的，线损率比发达国家至少要高2%～3%距离我国电力部门预定的12%的线损率还有较大的差距。我国有些配电网质量较差的地区，线损率甚至在30%以上。国民经济水平的增加，对于电力的依赖及需求也越来越大，配电网承载的负荷也越来越高，尤其是我国城市的供电量大幅度增加，显然原有的纵贯式的低压配电线路已经不满足需求了。虽然，电力部门已经进行了多次整改，但是由于配电线路错综复杂，改造的难度非常大，需要大量的人力和物力，所以，我国有很多的地方仍然使用的是旧的配电线路和设备。这些陈旧的配电线路和设备对于电能的损耗非常大，线损率远高于其他发达地区，这也是为什么部分地区供电质量差的原因。因此，我国在配电线路损耗方面与发达国家还是存在较大差距的，具有巨大的节电潜力有待开发。不管是电力部门，还是电力公司，都有责任为降低线损率做出贡献，改善我国目前的配电网线损计算方法，研发出切实可行的降低配电网线损率的技术措施，这些工作对于整个电力系统供电质量的提高和供电企业经济价值的提升都具有重要的现实意义。

2 配电网线损计算方法存在的问题

1）均方根电流法

均方根电流法是计算配电网线损的根本方法。它利用的原理是“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。该方法的优点是操作简单，易于计算机编程计算。存在的问题：利用均方根电流法来计算配电网的线损时，必须要先将配电网沿线各个节点的负荷资料进行收集。但是由于配电网沿线的节点数目十分庞大，而且各个节点产生的负荷容易发生变化，所以很难测量准确，也没有办法对负荷资料进行全面的收集。在实际的运行过程中，均方根计算必须基于24h对各个元件进行负荷电流的测量，工作量特别大，代表日选取不同会有不同的计算结果，造成计算的也相对误差较大。

2）平均电流法

平均电流法又称之为形状系数法。它的计算原理是利用均方根法与平均电流的等效关系进行电能损耗计算，即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。该方法的优点是容易得到较为精确地电量作为计算参数，计算的结果也比较准确，易于计算机编程计算。存在的问题：由于基于平均电流的电能损耗计算结果偏小，而且没有实测记录的配电变压器，形状系数难以确定，所以容易造成误差。

3）等值电阻法

等值电阻法是根据均方根电流法发展而来的。它的理论依据是在线路的出口处，假设有一个等值的线路电阻，通过线路出口处的总电流所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。该方法的优点是不用收集运行数据，只需要计算出等值电阻数据就可以进行电能损耗计算，易于计算机编程计算。存在的问题：该方法需要预先设定计算条件，条件设定不正确容易影响精度，而且该方法的应用前提是要满足实际工程的计算精度，这样该方法才具备实用性和可行性。

4）最大电流法

最大电流法又称之为损失因素法，同样也是有均方根电流法演变而来的，它是利用困方根电流法与最大电流的等效关系进行电能损耗计算的。它的基本原理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。该方法的优点是只需要测量出代表日最大电流和计算出损失因素等数据，不需要太多的计算资料就可以进行电能损耗计算，易于计算机编程计算。存在的问题：损失因素不容易计算，而且由于不同的负荷曲线、网络结构等因素的不同，负荷因素也存在不同。该方法的计算精度较低，一般用于计算精度要求不高的情况，不适宜用于分析电力系统在运行过程中的降损措施与线损计算。

5）遗传算法与人工神经网络算法

这种线损计算方法虽然比较创新，对于提高计算精度有很大的帮助，但是由于配电网结构类型具有多样性，该方法需要尽心不断的实验与改进，目前实用性和可行性都比较差。

6）基于区间算法

该方法对负荷曲线形状系数的区间性进行了详细的分析和论证，提供了形状系数的区间值获取方法，其计算结果是各损耗区间的区间值，能够为用户提供大量的信息。但是，目前该方法尚不成熟，还有待进一步研究。

7）模糊识别技术

模糊识别技术的原理是对支路电流的分配进行修正，从而使计算的结果更加的精确，让理论状态尽可能的接近于实际运行的状态，这样能够大幅提高计算的精度。但是，该方法在实际的应用中难以选择隶属函数，实用性比较低。

3 配电网线损计算方法改进措施

对配电网理论线损计算方法进行研究的目的是为了如何快速、精确地计算出配电网理论线损。通过对上述配电网线损计算方法的研究，可以分析出各自存在的问题。各种配电网线损计算方法都不同程度地存在一定的问题和局限性。电力部门和电力企业都在想方设法降低线路损耗，但是有些降损工作并没有完全到位，这造成部分地区的降损压力巨大。所以，急需要研究人员对配电网线损计算方法进行改进。下文提出了一项科学可行的配电网线损计算方法，是在传统线损计算方法的基础上，通过利用数学模型的方法对上述线损计算方法进行改进。

考虑到我国当前配电网自动化不够完善，没有办法提供及时完整的数据进行线损分析，研究出了曲线基法。曲线基法的基本原理是利用数学模型，为每一种影响配电网线损的因素建立数学模型，然后根据数学模型绘制出该影响因素单独作用时的线损曲线，称之为曲线基。建立曲线基是该方法的重点，通过曲线基就能够找到产生线损的主要因素了。下面就通过求三相不平衡配电线路的线损来说明该方法的具体用法和效果。

首先，需要计算出三相配电线路的不平衡度β，不平衡度是指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。当三相电流相量的大小不等而相量和不为零时，即有零序分量时，称为电流不平衡。

负荷电流不平衡度的一般定义为

式中，Imax为最大相负荷电流；ImaxA、ImaxB、ImaxC指三相负荷最大电流；Iav指平均负荷电流。

可以根据不平衡度与线损的关系，以及配电变压器三相不平衡运行时的附加损耗与不平衡度的关系，做出其曲线基，如图1所示。

图1 三相不平衡曲线基示例图

结合曲线基法的基本原理，可以知道三相不平衡时，线损会明显的增大，而且导致线损增大的因素只与三相不平衡度有关，与其在各相区的分布无关。

通过上述分析，不难验证，曲线基法能够直观地判断出不平衡度与线损的关系，并且得出不平衡度是否超标等信息。如果不平衡度将要超标时，能够及时通知电力企业采取有效的措施降低线损，具有很好的实用性和可行性。经过分析之后发现，曲线基法还是存在一些缺点的，精确度不算高，而且目前还没有研发出相关的应用软件。

4 结论

本文对配电网线损计算方法、配电网线损现状、配电网线损计算方法存在的问题和相关改进办法进行了介绍分析，并对配电网线损计算方法未来的发展趋势进行了研究。对于不断深入研究配电网线损计算，寻找满足配电网线损计算方法，降低线路损耗，规划电网设计，优化电网结构，为供电企业提高配电网运行管理水平和经济效益具有重要的意义。

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