可视化配网线损理论计算程序开发　　许　诺　　黄民翔　　徐瑞德　　（淅江大学电力经济与信息化研究所　杭州　310027）
摘要　本文介绍了配网电能损耗理论计算方法，并针对实际情况提出了一些改进措施，使计算结果更符合实际情况。采用优秀的软件技术，编制用户图形界面，实现输入、输出的可视化，达到使用方便，结果可靠的要求。关键词　配网电能损耗　理论计算　用户图形界面
1　引言　
　
　　配网的电能损耗率简称线损率，它是电力工业经济效益和技术管理水平的综合性指标。线损有统计线损和理论线损。统计线损是指某电力网电能的关口表所显示的实际输入到该电力网的电能值与该电力网所有用户用电计量表所显示的用电量总和之差，其结果仅仅是某电力网运行实际损耗的反映。理论线损是指依据电力网的电压、电流或有功、无功值按照一定的计算方法算出该电力网理论上应有的电能损耗。通过理论线损计算便于运行管理部门进行分析，从而采取切实可行的降损措施，以达到最大的经济效益。
　　10kV配电网与35kV及以上电网相比有以下特点：（1）配电线路条数多，且一般自变电所引出后沿线接有很多不同容量的配电变压器；（2）这
种线路一般仅在变电所母线引出端接有表计，可以实测电流，而在其他分支点无固定测量表计；（3）配网运行方式变化很大。线路由于切换和变压器装拆，使线路结构经常处于变化中。
　　由于以上特点，线损计算的数据需要量很大，若线路中含有小水电则计算更复杂。人工计算工作量大且易出错。因此，必须采用现代化计算工具进行理论计算。以达到输入方便、快捷，结果可靠、准确的要求，便于分析统计。
　　本文介绍了低压配电网线损计算方法以及对常用方法的一些改进，并介绍了线路结构图形输入、输出的可视化实现。2　低压配电网线损计算方法　　低压线路电能损耗主要为线路中导线、配变和计量装置等的损耗之和。其中，计量装置的电能损耗较小，可忽略不计。
　　10kV线损计算通常采用代表日的数据进行计算，并假定代表日每小时内负荷不变，忽略沿线的电压损耗对功率损耗的影响。在上述假定的前提下，本文介绍常用的二种方法。2．1　均方根电流法代表日的损耗电量可用下式计算：其中，Ii是变电所母线引出端各正点的负荷电流。
2．2　损失因数法（最大电流法）　　利用代表日电流负荷曲线的最大值与均方根值间的等效关系进行电能损耗计算的方法。
代表日的损耗电量可用下式计算：
式中：F—损失因素，其值可根据负荷曲线的特征系数即平均负荷率（简称负荷率）和最小负荷率确定；
　　Imax—代表日变电所母线引出端电流负荷曲线的最大值。
式中，Imin代表日电流负荷曲线的最小值。
　　当f＞0．5时，使用按直线变化的持续负荷曲线计算F值　F＝α＋（1－α）2／3；
　　当f＜0．5且f＞α时，按二阶梯持续负荷曲线计算F值　F＝f（1＋α）－α。2．3　电网元件的线损计算线损由两部分组成，导线线损和变压器线损。
导线损耗：　式中：
Ijf，n—第n条线段上流过的电流；
R—第n条线段每相阻值；
t—计算时间（一般取24）。
配变损耗：
　　ΔAT＝ΔATt＋ΔATr（5）
式中：ΔATt—代表日配变不变损耗，即铁芯损耗；
　　ΔATr—代表日配变可变损耗，与通过配变电流有关。
线路代表日损耗电量：式中：ΔAm∑-月线路损耗电量；
ΔAt∑-代表日线路固定损耗电量；2．4　配变电流分配的修正　　常用的网损计算程序中，通常假设各配变功率因数与出口端功率因数相等。在此基础上，根据出口端的均主根电流，按配变的容量或配变的电量计算各配变上的电流（10kV侧电流），然后在各分支点按代数和相加推出通过各线段的电流。这种假设虽然简化了计算过程，但运行中的实际情况表明，上述假定不能完全成立并产生相应的计算误差。
　　根据运行情况，本程序在计算中利用配网的现有数据对此传统假设进行了修正。考虑到各配变负荷功率因数（运行管理部门应有各配变功率因数统计值）的不同，将出口端的均方根电流，根据其功率因数分解为有功电流和无功电流两部分，再分别分配到各配变。
设出口端的均方根电流有功分量为Ijfp，无功分量为Ijfq；则分配到第i台配变的电流为：
　　
式中：Iip，Iiq—分配到第i台配变的有功电流和无功电流；
　cosφ—第i台配变功率因数；　　
　　Si—第i台配变容量。若已知各配变用电量，则可利用式（9）计算分配到各配变的电流值。式中，A为第i台配变容量，其它量含义同式（8）。
推得各配变的有功与无功电流后，即可在各分支点按代数和相加推出通过各线段的有功与无功电流。然后可计算各线段及配变上的电流及损耗。其计算结果更接近实际运行情况。2．5　多电源配电网线损计算　　对有小水电地区的10kV线路，除由变电所供电外，还接有多座小水电站，使该馈线成为多电源供电线路，且各小水电站的出口功率因数，与变电所出口母线的功率因数并不一致。本文根据这些实际运行情况，利用迭加原理，将电流分解为有功电流与无功电流分别进行迭加计算。使程序可以计算任意多电源线路网损（并考虑丰水期小水电向电网倒送电的情况）。2．6　简单的无功补偿设备优化配置　　根据代表日的运行条件（电源均方根电流及功率因数），为降低线损率，用户可以选择出口端期望达到的功率因数。程序自动地计算无功补偿容量，并把该补偿容量分别配置于线路各分支点上，按有功电流、无功电流进行迭加，补偿部分无功电流后，进行线损计算，求出线损率。计算结果按线损率由小到大排列，以供用户参考。3　线损理论计算程序的设计　　线损理论计算程序的总体体系主要分为三层，如图1所示：
　　存储管理层：实现数据的存储管理，采用Delphi自带的db数据库，完成线路结构数据、导线参数、配变参数、计算结果数据的存取。
计算管理层：将用户对线路结构、导线参数、配变参数、线路上动态参数的插入、删除等操作，转化为对数据库的操作；根据计算过程调用界面，进行相应的计算，将结果保存于相应的数据库中；根据输出要求将数据库中的数据按一定的格式提供给用户界面层。线损计算方法如前所述。
　　用户界面层：实现线路结构图，参数的输入、输出，查询等功能。详见下一小节。4　线损理论计算程序的实现　　本程序开发的用户图形界面（见图2）使配网线路结构图输入、输出方便、直观。用户通过使用线路结构图形输入界面，以图形的方式输入线路的结构数据、导线参数、配变参数等线损计算所必需的数据。而线路结构图形输出界面，使用户能以图形的方式查询线路的结构数据、导线参数、配变参数，既把线路结构和参数复原，又能呈现线损理论计算结果（配变不变损耗、可变损耗、导线损耗、总损耗等）。
　　本程序采用Delphi作为开发工具，利用Delphi创建用户自定义组件的便利性，将电力系统的常用元件：变电所母线、线路、配变、发电机作成相应的控件。将各元件的参数、计算结果定义为控件的有关属性，如线段两端的节点杆号、长度、型号、电流、损耗；配变的节点杆号、容量、型号、电流、损耗等。这样，对图形元件的操作，就转化为对控件的操作。绘制新的元件即创建一个新的控件，删除元件即销毁一个新的控件。将控件的创建与删除与相应的数据库联系起来，即可实现图形操作中的删除、恢复，复制、剪切、粘贴、保存等功能。对控件事件的设置，可实现对图形的移动，线路长度的改变，参数对话框弹出等功能。利用Delphi对控件的操作功能，可实现对整个图形的放大、缩小、上下、左右滚动、打印等功能。
　　当线路结构、参数变化时，用户可直接在图形界面上作相应的变化，程序将对相应的数据库作修改。
　　另外，由于线路计算连通性的需要，根据配电在。（因为若按顺序从变电所母线开始画线路，其后续节点号应为一个新的节点号），若该节点号已存在，则有可能形成环网，程序将给出提示。又根据连通性的要求，除了变电所母线外，一条线路的前继
节点，必是另一条线路的后续节点。否则，线路中存在断线的问题，程序将给出消息框，提示用户修改线路。5　结论　　本文介绍了配网电能损耗理论计算方法，并针对配网实际运行情况提出了修正方法。将有功电流，无功电流分别计算，并考虑了多电源情况，进行简单的无功优化配置。为了使配网线损计算程序输入方便、直观，采用Delphi作为开发工具，开发了图形用户界面，实现可视化。该程序在杭州临按局进行试运行，反映良好，具有使用价值。6　参考文献1　王拓，甘文泉，等．应用面向对象方法做电网（配网）电能损耗理论计算．电力系统自动化，1997，21（11）：22～242　朱振青，房朝阳，等．配电网线损的实用计算．中国电力，　　1997，30（2）：38～40
3　罗毅芳，刘巍，等．电网线损理论计算与分析系统的研制．中国电力，1997，30（9）：37～39
4　吴安官，倪保珊．电力系统线损．北京：中国电力出版社，1996．