有关低压台区线损计算两点改进
时间：2020-08-08 11:07:10 来源：达达文档网 本文已影响 人 
关于低压台区线损计算的两点改进中国农业大学电气工程学院王凌 许跃进阅读次数：141 摘要：针对现行低压台区计算处理方式中的不足，该文提出了两个方面的改进算法。其一，用构造法获得运行数据、负荷曲线的方式；其二，对低压电网三相不平衡为线损带来的影响，进行了分类修正。通过理论论证与实例分析，证明该文提出的改进算法有效且可行。关键词：线损；低压台区；负荷曲线；三相不平衡中图分类号：TM764 文献标志码：A 文章编号：1003-0867（2008）05-0040-03低压台区的线损计算工作中，有两个问题的处理方式常会给运算结果带来较大的影响，分别是：如何较为准确地估测运行数据；如何合理的推算中性线损失。对于运行数据获取的传统方法，可分为两种：一是确切获得代表日24个时刻的运行数据值；二是只需获得代表日某种运行数据的平均值或最大值，再由查表的方法获得等效系数。方法一的缺点是获得数据工作量大，实际操作困难；方法二的缺点是平均值或最大值的确定过程本身即存在误差，加上等效系数确定过程中的误差，容易造成最后结果的较大偏差。中性线损失是只在三相负荷不平衡的情况下出现，但在低压电网中是普遍存在的。以往的两种处理方式为：一是将中性线损失忽略不计；二是推算一个简单的修正系数，并将其用来估算所有情形下的中性线损失。在准确度的提高上，仍有较大余地。本文将就以上两个问题，提出较为优化的处理方式，从而提高线损计算的准确程度。1 理论基础1.1 曲线拟合的最小二乘法在实际研究中，设f（x）是未知的（并非复杂的）函数关系，当已知一组实验数据（xi,yi）（i=0,1,…m），函数逼近与曲线拟合的任务是寻找自变量x与y之间的函数关系y=F（x）。由于观测数据有误差，因此不要求y=F（x）经过所有点，而只要求在给定点上的误差：
按某种标准最小。度量标准不同，将导致不同的拟合结果，当以Σei2=min为准则时，称为最小二乘法。对采样信息的掌握要兼顾宏观和微观，必要情况下，要借助经验信息来确定多项式次数。并不一定是次数越高，得到的效果越好，实践经验证明，n≥7时拟合结果开始出现不稳定的缺点。1.2 电网运行中的三相不平衡现象随着经济的发展，电力系统中逐渐出现大量的不对称负荷，因而导致了电网运行的不平衡现象。农村低压电网大多是采用三相四线制供电方式，接线方式如图1所示。
图1 低压电网三相四线制接线方式当三相负荷完全平衡时，三相电流Ia=Ib=Ic=Icp，Icp为平均电流，中性线电流I0=0；当三相电流不平衡时，中性线上有电流通过，三相不平衡度β定义为
式中Imax——负荷最大一相的电流值；Icp——三相负荷完全平衡时的相电流值。对实际运行中的不平衡状况，近似划分为以下三种情况。1.2.1 一相负荷重，两相负荷轻假设A相负荷重，B、C相负荷轻，则Ia=（1+β）×Icp，Ib=Ic=（1-β/2）×Icp，在三相相位对称的情况下，中性线的电流I0=3βIcp/2。1.2.2 一相负荷重，一相负荷轻，第三相负荷假设A相负荷重，B相负荷轻，C相负荷为平均值，显然Ia=（1+β）×Icp，Ib=（1-β）×Icp，Ic=Icp，则在三相相位对称的情况下，中性线的电流。1.2.3 一相负荷轻，两相负荷重假设Ia=（1-2β）×Icp，Ib=Ic=（1+β）×Icp，则在三相相位对称的情况下，中性线的电流I0=3βIcp。后面多处涉及三相不平衡问题的讨论，都沿用本节中的假设和定义方式。2 构造法获取负荷曲线2.1 方法形成的先决条件在实际数据调研与线损计算分析的过程中发现：几乎所有负荷特性曲线的变化有共同点，即每天的6、9、11、13、17、21点左右是负荷变化的最大时刻，即掌握这几个时刻的运行数据，就相当于掌握了负荷运行的大致情况。为使曲线的效果更为明确清晰，添加0与24两点，如图2所示。
图2 台区A2月25日有功功率及电流值从而形成算法的构想：即采用合理的数学方法，利用较少的测量点，构造较为准确的负荷曲线及电流曲线，以弥补传统算法的不足，也可为负荷分类研究提供参考。2.2 方法的实现与算例分析总结以上的分析过程，可以将要解决的问题描述为：已知8个采样点的自变量与函数值，推算出一个最为近似的函数关系，进而得到25个点的函数值，要求与实际数据尽可能接近。为解决这个问题，使用1.1中介绍的曲线拟合的最小二乘法。根据从台区主变压器处可以人工观察获得的监测信息，将处理方式划分为两类：2.2.1 方式一：电压与电量信息相结合·获得8个点的电量、电压采样数据；·使用曲线拟合的最小二乘法，估测其他17个时刻点电量、电压值，根据变化趋势的不同，电量值与电压值分别由二次和五次多项式拟合；·计算各时刻点有功功率；·综合有功功率、电压、功率因数以及台区三相不平衡类型，估算三相电流值；·计算相线线损。2.2.2 方式二：电压与三相电流信息相结合·获得8个点的电量、三相电流采样数据；·使用曲线拟合的最小二乘法，估测其他17个时刻点三相电流、电压值，根据变化趋势，两者均采用五次多项式拟合；·计算三相不平衡度与相线线损。以台区B2005年12月16日测量仪收集数据作为依据。测量项目包括：该日各时刻整点三相电流、电压与电量的测量值。以方式一进行实例计算。该地区默认为欠发达台区，负荷不平衡类型“两重一轻”，功率因数取0.90，不平衡度取0.33。该方式下采样数据如表1所示。表1 台区B 2005年12月16日采样数据
设某分支支路，导线型号LGJ-95，长度0.3113km，则该条线路的电阻R=ι×ρ/s=0.3113×31.5/95=0.103Ω采用几种方法分别计算24小时内相线的电能损耗，结果如表2所示。表2 不同算法计算结果比较
可见，拟合构造数据法的计算效果理想。该方法的优势在于所使用值尽量接近实际值，并且计及了三相不平衡给线损值带来的影响，从而有更优的计算结果，且适用更为广泛的负荷类型。3 三相不平衡的结果修正3.1 电流三相不平衡对相线损失的影响在文献[7]中，对这个问题已有较为合理的讨论，本文中也将沿用其中的处理方式。针对图1这样的一个简单三相电路，将其中有可能出现的不平衡现象划分为三种类型，分别讨论在这三种类型下，给相线有功损失值所带来的影响。设不平衡状态下单位长度线路有功损耗与平衡时刻的比值为“功率损耗增量系数”，其值为K。一相负荷重，两相负荷轻情况下，
一相负荷重，一相负荷轻，第三相负荷为平均负荷情况下，
一相负荷轻，两相负荷重情况下，
显然，对于三相四线制的运行方式，负荷不平衡度b相等时，可以得到以下结论：·三相负荷平衡时，相线损失最小；当一相负荷重两相负荷轻的情况下线损增量较小；当一相负荷重、一相负荷轻、一相负荷为平均值的情况下线损增量较大；当一相负荷轻两相负荷重的情况下线损增量最大。·当三相负荷不平衡时，无论何种负荷都是负荷不平衡度越大，线损增量越大。3.2 电流三相不平衡带来的中性线损失3.2.1 情形一：中性线电阻值等于各相线电阻值的二倍按照规程规定，农村低压台区采用三相四线制运行时，中性线电阻值设定为相线电阻值的二倍，即当A、B、C每一相的电阻值为R时，零线阻值为2R。不平衡类型不同时，相线损失与中性线损失的比各不相同：
当分别计算出各个相线损失值后，根据相线损失和中性线损失的比例关系，即能推测出零线损失值。3.2.2 情形二：中性线电阻值等于各相线电阻值在实际电路架线过程中，某些低压台区为了工程上的便利，中性线与相线采用相同导线型号，这样，中性线电阻与相线电阻相同，在这种条件下对相线与中性线比再做讨论：
由于有这样多种类型区别，在实际计算之前，用户选择中性线电阻的取值和三相不平衡的类型，从而对其分别进行计算与分析能取得较为准确的计算结果。4 结束语本文就农网低压台区的线损计算提出了两个方面的改进算法。在负荷的获取方式上，根据低压台区的特点，提出了由构造数据方式获得负荷曲线的方法。用较少的测量数据通过数学方法获得近似实际的负荷曲线分布，通过具体的算例分析，效果优于一般的传统方式。其次，对于低压电网普遍存在的三相不平衡现象，本文在借鉴已有讨论的基础上，特别提出了对零线损失的分类修正，可以在一定意义上提高线损计算精度。参考文献[1] 翟世隆.线损知识问答[M].北京：水利电力出版社，1990，1～142.[2] 侯其锋，许跃进，等.低压线损计算的“改进竹节法”[J].农村电气化，2005，4：30～31.[3] 王成山，刘姝，林勇，等.基于区间算法的配电网线损理论计算[J].电力系统自动化，2002，1：22～27.[4] 陈得治，郭志忠，等.基于负荷获取和匹配潮流方法的配电网理论线损计算[J].电网技术，2005，29（1）：80～84.[5] 杨霖，王卫东，陈得治，等.基于测量的中压配电网线损计算研究[J].继电器，2005，33（3）：28～33.[6] 董继征，陈洪云，何怡刚，等.基于负荷分类的台区线损测算方法[J].现代电力，2006，23（1）：44～48.[7] 蔡树锦.三相负荷不平衡对线损的影响[J].农村电气化，2002，4：23～24.[8] 朱发国.基于现场监控终端的配网线损计算[J].电网技术，2001，25（5）：38～40.[9] 杨崇德，刘安香，等.农网改造中的三相负荷不平衡问题[J].农机化研究，2005，5：303.[10] 卓鸿.谈三相负荷平衡降损的原因及其应用.农村电气化，2003，1：31～32.[11] 王刚军，王承民，李恒，等.基于实测数据的配网理论网损计算方法[J].电网技术，2002，26（12）：18～20.作者简介王凌（1982-），硕士研究生，主要研究方向为电力网线损计算，wangling_0819@。许跃进（1958-），教授，主要研究方向为电力系统规划，xyj@。
