基于实测数据的配网理论网损计算方法
王刚军1,2，王承民1,李恒2，郭志忠1,2（1．哈尔滨工业大学哈尔滨150001；2．北京许继电气有限公司北京100085）摘要：配电网的理论网损计算对配电网的规划和运行具有特别重要的意义。随着配电系统自动化程度的提高，实际网络中装设了大量的监控终端，所采集的数据越来越丰富，给理论网损的计算带来了方便。文中提出了2种计算配电网理论网损的方法，即回路电流法和电流电压法。这2种方法不依赖于对网络的拓扑分析和设备参数，充分利用了监控终端的实测数据，是计算配电网理论网损较理想的方法。
关键词：配电系统自动化；网损；理论网损计算
1引言
电力系统的网损率指标是考核供电企业运营状况的一项重要的技术经济指标。网损的计算是确定电力系统规划、运行方式、网络技术改造及设备维修等的重要依据。
配电网网损可以分为管理网损和理论网损2种。也有文献将网损的种类划分为统计网损、理论网损、管理网损、经济网损和定额网损等[1]。文献[2]将配电网网损的种类分为统计网损、理论网损，并指出二者的差异主要是由于计量装置误差、漏抄、错抄、违章用电和窃电等因素引起的。网损是电能在传输过程中的损耗量。它是由固定损耗、可变损耗与其他损耗等构成的。固定损耗可近似地认为是空载损耗，与元件和配电网的负荷情况无关；而可变损耗则可认为是负荷损耗，它与元件和配电网的负荷情况有关，随负荷的大小而变化。
配电网理论网损计算的主要困难是计算可变损耗。以往的方法，如均方根电流法、平均电流法[3,4]等都是以整条馈线为单位进行计算的，所采用的数据仅是馈线首端的实测数据，计算精度较低，也较复杂。随着配电系统自动化程度的提高，应用了大量的监控终端，所采集的数据越来越精确，给理论网损的计算带来了方便。文献[5]采用了基于现场监控终端的理论网损计算方法，但该方法不仅需要线路上各节点的实测数据，而且需要详细的网络信息，分析和计算较麻烦；文献[6]的方法是基于潮流的计算方法，过于复杂，难以被采用。
本文提出了2种计算理论网损的方法，即回路电流法和电流电压法。这2种方法充分利用了监控终端（FTU、TTU）的实测数据，以区段为单位进行理论网损的计算。这2种方法的突出优点是不依赖于对网络的拓扑分析和设备参数，回路电流法需要TTU的实测数据，计算精确；而电流电压法仅需要区段首端FTU的实测数据，计算较粗糙，但简单、实用。
2回路电流法
传统的理论网损计算需要馈线始端变电站内RTU的实测数据，以馈线为单位进行计算。随着馈线自动化和配电系统自动化的发展，大量的FTU被使用，在馈线上可以测量多点的数据，网损可以以区段为单位进行计算；另外，随着TTU的大量使用，可以检测馈线上的节点数据。充分利用这些数据，可以大大提高理论网损计算的精度和效率。
以配电网的一区段为例说明回路电流法的计算过程。如图1所示，该区段上有2条分支，分别接有2台配电变压器及相应的TTU。当采集各节点电压及支路电流后，将整个区段划分为3个回路，分别以回路末端的支路电流i1、i2和ie作为回路1、回路2和回路3的电流。根据叠加原理，整个区段的可变网损计算公式为式中i1、i2和ie分别为支路1、支路1和支路e的电流矢量；u1、u2、us和ue分别为节点1、节点2、节点s和节点e的电压矢量；上标*表示共轭。假设1个区段含有N条分支线路，每条分支线路上装设1台TTU，区段的回路数为N 1，则此区段的网损为其中△si为第i回路的网损，有式中us为区段首端电压矢量；ue为区段末端电压矢量；Ie为区段末端FTU所测的末端支路电流矢量；ui(I=1,2,…,N)为各分支线路末端节点电压矢量。
在上面的计算过程中，所需要的数据仅为实测的电流和电压。在以往的网损计算过程中，往往需要详细的网络拓扑结构，这给计算带来一定的复杂性。在本文方法中，只要确定区段的首、末端电压和电流，利用TTU上传的数据，运用式(6)(7)就完全可以简化网损计算。
须注意，如果现场的TTU安装得较少，则应用此方法计算时产生的误差较大。
3电流电压法
回路电流法是建立在各FTU、TTU数据采集完整的基础上的，当系统没有装设TTU或TTU较少或当TTU采集的数据不完整时，以TTU采集数据为基础的网损理论计算是不可行的。本文仍以区段为理论网损的计算单位，提出一种近似计算配电网理论网损的实用方法——电流电压法。图2为图1的简化电路图。图中只列出了区段首端和末端的FTU。假设线路负荷沿线均匀分布，则线路的平均电流可以近似地认为
式中is为区段首端FTU的实测电流值；ie为区段末端FTU的实测电流值；β为线路的负荷系数。
当确定了线路的平均电流后，由于线路的节点电压也是已知的，则线路的压降为β为经验系数，主要与本区段的分支线路数量、配电变压器的容量有关。当此区段分支线路较多，且每一分支上所接的配电变压器容量大致相等时，b»1。在近似计算中，可以取b=k，k为形状系数，在文献[1][3]中已有详细描述，在此不再赘述。
上面介绍的是以回路电流法和电流电压法对一区段上可变网损进行的计算，其值再加上空载损耗即可得到区段的总网损。在实际计算过程中，计算所采用的电流、电压可以为1d内的平均电流和平均电压，也可以为正点的电流、电压，这样虽然增加了计算量，但是改善了计算精度。而馈线的网损即为各区段网损之和。
4实例分析
对于图1所示的区段，线路首端RTU所测的电压为10.5/0°kV，电流为185/28°A；线路末端电压为10.25/-15°kV，电流为105/13°A；节点TTU1所测的电压为10.4/-8°kV，支路电流为35/20°A；节点TTU2所测的电压为10.35/-10°kV，支路电流为58/61°A。
按回路电流法，计算此区段的可变理论网损为428.96 j584.41kvarh。区段首端的有功功率为2970.61kWh。由此可见，此区段的负荷较重，电压降较大，所以网损也较大。
应用电流电压法，取b=1，计算所得的可变理论网损为415.40 j368.52kvarh。同回路电流法相比，有功损耗相差不大，而无功损耗相差较大，这是由于此区段的负荷分配不平衡所致。
5结论
本文提出了计算配电网理论网损的回路电流法和电流电压法，其中回路电流法计算较精确，电流电压法计算较粗糙。这2种方法都是以区段为计算单位的。
这2种方法的突出优点是充分利用了现场监控终端采集的数据，不需要网络的设备参数，又可以不计网络复杂的拓扑结构，因而计算简单、方便，是计算配电网理论网损较理想的方法。参考文献
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