基于配电网低载线路合并运行的降损分析研究

陆敏安，徐 萍，徐 琳，李 轶，王春光，周晓可

（国网上海青浦供电公司运维检修部，上海 201799）

引言

线损率是衡量供电企业电能供给水平及电能损耗水平的重要经济技术指标。低电压配网线损已经占据整个电网线损的40%左右[1]，因此降低配电线路线损率已经成为刻不容缓的目标。目前国内已有不少对于配电网线路损耗的分析研究，这些研究大多集中于线路损耗计算方法[1-4]，对于低压台区技术降损的研究还较少。

本研究针对配电网中供电负载率低且供电范围临近的线路，提出了在满足配网运行可靠性的前提下通过将轻载线路低压侧合并运行，减少轻载台区运行数量的方法，从而减少台区损耗以达到降低线损率的目的。

1 线路损耗分析

1.1 影响线损的因素

配电网中，产生线路损耗的原因主要分为两种：一是在电力销售过程中产生的电量损失，称为管理线损；二是电能在传输过程中，由于输电线路、变压器等设备发热产生的电能损耗，称为技术线损。

1.2 降损的方法

配电网直接面向用户，网络结构非常复杂。针对影响线损的因素，可以从管理层面和技术层面采取降损措施。管理层面的降损措施主要包括采取有效的激励手段、开展线损治理专项整治工作等。技术层面上采取的降损措施主要有无功补偿、提高电网电能质量、改变电网运行方式、对电网进行技术改造等。

1.3 线损计算方法

配电网中低压台区的电能损耗主要是线路损耗，根据文献[5]得到线路损耗的理论计算方法如下：

式中，ΔEL为月总功率损耗；EL为月总功率；ΔPL(t)为台区瞬时功率损耗；I(t)为台区电流瞬时值；R为台区等值电阻；Irms为均方根电流；ρ为线路电阻率；l为线路供电半径或线路总长度；A为线路截面积；T为月总小时数；K为三相不平衡系数；PL(t)为台区瞬时功率；U(t)为台区电压瞬时值；λ(t)为台区瞬时功率因数；UN为运行电压；λN为功率因数；Iav为日平均电流。

2 供电可靠性

供电可靠性指供电系统对用户的持续供电能力[6]。衡量电力系统供电可靠性的主要指标如表1所示[7,8]。

表1 供电可靠性指标

本研究提出的线路合并运行方案中，合并运行前的多条线路的低压负荷转移至其中一条线路，其余线路停电处于冷备用状态，线路运行方式改变，需要重新计算供电可靠性。

3 线路合并可行性分析

假设两条线路供电范围临近，且负载率都比较低，可通过低压侧线路倒闸操作或电网改造等方式将两条线路上的低压用户合并到一条线路，通过停运另一条线路上的10 kV台区达到降低损耗的目的。

3.1 线路合并模型

每条线路都有其固定的台区数量，线路损耗与台区运行数量正相关，以n代表线路数量，m代表第i条线路上的台区数量，j代表第i条线路上的第j个台区，fij(x)代表第i条线路上的第j个台区的线路损耗，LOSS代表总的线路损耗，则目标函数为：

约束条件包括电压、电流、变压器功率约束三个部分：

（1）线路电压约束：

式中：Ui为第i条线路的电压，Uimax为线路i正常运行时的电压上限值，Uimin为线路i正常运行时电压下限值。

（2）线路电流约束：

式中：Ii为第i条线路的电流，Iimax为线路i正常运行时的最大载流量。

（3）台区变压器功率约束：

式中：Pij为第i条线路上的第j台变压器的有功负荷，PijN为第i条线路上的第j台变压器的额定功率。

本研究对象皆为负载率较低的轻载线路，线路合并后不会造成线路电流、配电变压器过载以及线路电压越限的现象，因此在分析案例时可以不考虑电压、电流、功率不满足电网运行要求的情况。但在实施线路合并时应满足配电网规划导则中有关供电半径、开关站、环网柜进出线回路数等的有关规定。

3.2 案例分析

国网某地市级供电公司供电辖区内线路A（紫色）、线路B（绿色）两条线路供电范围邻近，网络结构相似，且都存在负荷水平低，设备利用率不高的现象。两条线路的网络拓扑图如图1所示。

图1 线路A、线路B网络拓扑图

通过倒闸操作可将线路A、B合并为一条线路运行，合并后所有运行台区由线路A供电。当线路A上级电源失电或线路故障时所有用户将失电，停电范围扩大，需重新进行线路可靠性分析。经分析研究，线路合并前后供电可靠性指标如表2所示。由表2可以看出，线路合并后依然可以满足电力行业供电可靠性要求。

表2 线路合并前后可靠性指标

两条线路合并运行后，可以停运9个台区，从而减少9个台区的线路损耗达到降低线损率的目标。线路A、线路B合并前的线损率分别如表3、4所示，两条线路合并后的线损率如表5所示。

表3 线路A 5、6月份线损率

表4 线路B 5、6月份线损率

表5 线路合并后的线损率

从表中可以看出，线路合并运行对于减少台区运行、降低线路损耗具有较为明显的效果，值得进一步的深入研究和推广。此外，对于供电范围邻近，但两条线路低压侧无联络开关不能进行倒闸操作的情况，在进行线路合并运行前需进行电网的升级改造，由此产生的人工、设备费用需纳入成本计算，进行经济性分析研究。

4 线路合并前景分析

新建小区和商业楼从送电开始到用电需求高峰会存在长期轻载甚至空载的现象，造成线路损耗严重偏高。另外旅游度假区在旅游旺季用电量激增，旅游淡季负荷水平较低。供电单位可考虑用电低迷时期线路合并运行的方式以减少线路损耗降低电网运营成本。

5 结束语

分析了配电网中线路损耗产生的原因和降损方法，针对配电网中负载率较低的线路，提出了在满足配电网供电可靠性的基础上，将供电区域邻近的线路合并运行以减少线路损耗的运行方式。研究结果表明该运行方式对于降低线路损耗具有显著效果。此外，线路合并运行方案具有较强的工程可行性，便于实施，投资回收期短，对于供电公司实现技术降损具有重要的实践指导意义。