基于等值電阻和回歸分析的配電網降損潛力研究

顧　江，陸　漣，楊　江，柴連營

（1.無錫供電公司，江蘇無錫214061；2.天地電研（北京）科技有限公司，北京102206）

基于等值電阻和回歸分析的配電網降損潛力研究

顧江1，陸漣1，楊江2，柴連營2

（1.無錫供電公司，江蘇無錫214061；2.天地電研（北京）科技有限公司，北京102206）

以配電網中10 kV線路層和0.4 kV臺區層為研究對象，綜合運用等值電阻法和回歸分析法，構建配電網線損計算模型。利用此模型對配電網不同降損措施的降損潛力進行計算分析，進而優選出降損潛力大、經濟效益好的降損措施，能有助于電力企業的項目決策。

配電網；線損；線損理論計算；降損潛力

在電力網的電能損耗中，配電網線損所占比例最大，因此，研究配電網的降損潛力對電力企業運營效益的提升具有重要意義。按照線損性質，配電網的實際線損分為技術線損和管理線損。分析配電網的技術降損潛力，需要找出影響配電網線損的技術因素，即配電網技術線損的薄弱環節，根據統計供電量和售電量，用其差值求得統計線損。因為含有部分不明損失（管理線損），故不能有針對性地制定最有效的降損措施。現有文獻大都集中在配電網線損計算方法的理論研究，或者是對單條10 kV線路（單個低壓臺區）理論線損率的實際計算上，而對于某一地區整體配電網線損率計算以及降損措施的優選，并沒有給出行之有效且簡便易行的方法和流程。為此，文中在配電網常規理論計算方法的基礎上，構建了基于等值電阻和回歸分析的配電網線損計算模型，并優選出適合本地區的最優降損措施。

1　配電網降損措施

根據配電網元件（線路或變壓器）中的功率損耗的關系式：

式中：I為通過各元件的電流；R為元件的電阻?？梢钥闯?，降低電力網的線損有2種途徑：減小流過元件中的電流和減少元件的電阻。在用電負荷一定的情況下：（1）減小流過元件中的電流，所采取的措施是提高供電電壓和負載的功率因數，提高供電電壓可將高電壓引入負荷中心，避免較低電壓等級的線路長距離供電；提高負載的功率因數則能是將電網中大量存在的無功負荷就地平衡掉。（2）減小元件的電阻，所采取的途徑是：加大導線的截面面積；對于變壓器和計量設備，要采取新型、節能型的設備［1-3］。

因此，降低配電網的技術損耗，可采取以下措施：（1）優化網絡結構；（2）合理選擇導線截面；（3）平衡配電網絡的三相負荷；（4）調整負荷做好削峰填谷工作；（5）變壓器經濟運行；（6）配電網無功補償；

對于某一地區的配電網，不同降損措施的降損潛力各不相同。為了優選出降損潛力大的降損措施，需計算不同降損措施實施前后整體配電網的理論線損率。

2　配電網線損計算模型

2.1配電網線損計算范圍

配電網包括10 kV電網層和0.4 kV電網層。因此文中將分別構建10 kV電網層和0.4 kV電網層的線損計算模型，運用此模型評估不同配電網降損措施的降損潛力大小。其中，10 kV電網層線損計算范圍包括10 kV線路和公用配電變壓器；0.4 kV電網層線損計算范圍為0.4 kV線路。

2.2配電網線損計算方法

目前較為實用的線損計算方法包括傳統計算方法和潮流計算方法兩大類，其中傳統計算方法有均方根電流法、平均電流法、最大電流法、最大負荷損失小時法、等值電阻法、回歸分析法等。

傳統計算方法和潮流計算方法在計算配電網線損時各有優缺點。潮流計算方法能夠比較精確的計算出配電網線損，但是配電網復雜的自身特點，使得潮流計算所需的基礎數據很難獲得，因此潮流計算的實用性不高。傳統計算方法在原理上采用了對配電網網絡和運行數據的一些等效、簡化，在滿足一定精度要求的情況下，能夠快速、方便的計算出配電網線損。

2.310 kV電網層線損計算模型

2.3.110 kV線路損耗計算模型

運用等值電阻法推導10 kV線路損耗計算模型。

（1）線路節段的定義。配電網階段劃分如圖1所示。將配電網中從母線（或T接點）到配電變壓器或從一臺配電變壓器到另一臺配電變壓器之間的那段線路稱為配電網線路的節段［4］。假設全網有n個節段，m臺配電變壓器，第i個節段的電阻為Ri，后面掛j臺配電變壓器。則流經此節段的負荷電流為：

式中：kj為第j臺配變的平均負荷率；Sj為第j臺配電變壓器的額定容量。第i個節段線路的可變損耗為：

圖1　配電網節段劃分示意圖

（2）線路等值電阻的定義。當配電網總電流流過某一電阻RLeq所引起的電能損耗等于配電網所有節段可變損耗總和時，則稱此電阻RLeq為線路等值電阻［5］。

（3）線路等值電阻的推導。根據線路等值電阻的定義，可得下式：

式中：Ieff為線路總負荷電流，可有全網配電變壓器負載率表示：

將式（5）帶入式（4），可推導出配電網RLeq為：

（4）t時段內配電網10 kV線路電能損耗為：

2.3.2配電變壓器損耗計算模型

配電變壓器損耗分為鐵損（空載損耗）和銅損（負載損耗）兩部分。鐵損對某一型號變壓器來說是固定的，與負載電流無關；銅損與變壓器負載率的平方成正比［6］。配電變壓器損耗計算公式為：

式中：P0為變壓器空載損耗，與變壓器型號、容量有關；β為變壓器負載率；Pk為變壓器額定功率下的負載損耗，同樣與變壓器型號有關；T為變壓器運行小時數；τmax為最大負荷損耗小時數，可根據Tmax大小查表取得。P0，Pk兩參數均可在變壓器參數表中查得。

由式（8）可以看出：變壓器損耗的主要影響因素為變壓器型號、容量和變壓器負載率。但是，配電網中變壓器型號、容量復雜多樣，變壓器的負載率也不等，若要逐一計算每臺變壓器的損耗電量顯然是不現實的。為解決上述問題，引入概率統計中的回歸分析法。

（1）選取同一型號、不同容量配電變壓器的空載損耗和短路損耗作為回歸分析的樣本；（2）對不同型號的配電變壓器所選樣本進行回歸分析；（3）分別建立不同型號配電變壓器的空載損耗和短路損耗的回歸方程；（4）統計配電網中同一型號配電變壓器的平均容量，并帶入回歸方程，求得此型號變壓器平均空載損耗和短路損耗；（5）將不同型號配電變壓器損耗代數求和，可求得配電網中所有配電變壓器的損耗。

假設某一配電網包含配電變壓器型號有S9型、S11型、SBH15型，則其電能損耗為：

其中，ΔWTS9，ΔWTS11，ΔWTSBH15分別為S9型、S11型、SBH15型變壓器電能損耗。

2.3.310 kV電網層損耗計算模型

在分別推導出10 kV線路和配電變壓器的損耗計算模型后，將兩者代數相加，即可構建10 kV電網層的損耗計算模型。

10 kV電網層電能損耗計算模型為：

2.40.4 kV電網層線損計算模型

0.4kV電網層理論線損計算的計算范圍為配電變壓器低壓側出線端至用戶電表進線端之間的低壓線路。同樣運用等值電阻法推導其電能損耗計算模型，表達式如下：

式中：N為電力網結構系數，單相兩線制供電時取2.0，三相三線制供電時取3.0，三相四線制供電時取3.5；Ij為線路首端均方根電流；Req為低壓線路等值電阻。

3　實例計算分析

以無錫市配電網為案例，對其10 kV電網的不同降損措施進行降損潛力分析。

3.1無錫市配電網及其線損現狀概述

至2013年底，無錫市10 kV配電線路3 609條，線路總長度22 194.53 km；配電變壓器65 487臺，總配變容量33 908.955 MV·A；中壓架空線導線截面積分布有70 mm2，95 mm2，120 mm2，185 mm2和240 mm2，中壓電纜導線截面積分布有185 mm2，240 mm2，300 mm2和400 mm2；配電變壓器型號主要包括S9型、S11型、SBH11型和SBH15型。

無錫市供電公司2013年供電量606.41億kW·h，售電量593.82億kW·h，供電最高負荷10 155 MW。10 kV電網線損率2.69%。

3.2無錫市配電網降損潛力分析

配電網降損潛力分析流程如圖2所示。首先，運用線損計算模型計算出無錫市配電網現狀理論線損率；其次，計算每項降損措施實施后的配電網理論線損率；然后，由降損措施實施前后的線損率求得此項措施的降損潛力；最后，對比每項降損措施的降損潛力大小，優選出適合無錫市配電網的最優降損措施。

圖2　配電網降損潛力分析流程

根據2.2節10 kV電網層線損計算模型，結合無錫市2013年配電網運行參數和設備參數，10 kV電網層現狀的理論線損率為2.63%，比實際統計值低了0.06個百分點。實施不同降損措施后，無錫公司10 kV電網層理論線損率的計算結果如表1所示。

表1　不同降損措施降損潛力一覽

由上述計算結果可知：對于無錫市10 kV配電網，更換小截面導線的降損潛力最大，后面依次為增加無功補償、減小供電半徑、削峰填谷、更換節能性配變。

不同地區的配電網設備水平、結構、運行方式等均不同，因此其不同降損措施的降損潛力亦不相同。同時，通過營銷稽查對用戶違約用電（超容）、竊電查處等工作的加強也是降低管理線損的主要途徑。

4　結束語

在傳統線損計算方法的基礎上，綜合運用等值電阻法和回歸分析法，構建了配電網線損計算模型。利用此模型不僅可以計算單條10 kV線路或單個低壓臺區的理論線損率，而且可以計算某一地區整體配電網的理論線損率。另外，通過此模型，能夠計算不同降損措施實施后，配電網理論線損率的減小量，進而評估不同降損措施的降損潛力，優選降損潛力大、經濟效益高的降損措施，為電力企業的項目決策提供理論支撐。

［1］余衛國，熊幼京，周新風，等.電力網技術線損分析及降損對策［J］.電網技術，2006，30（18）：54-57，63.

［2］張伏生，李燕雷，汪 鴻.電網線損理論計算與分析系統［J］.電力系統及其自動化學報，2002，14（4）：18-23.

［3］唐華軒.南寧市區10 kV及以下配網線損管理存在問題及對策［J］.廣西電業，2009（1）：47-48.

［4］王向新.用平均電流等值電阻法計算配網線損時線路等值電阻的計算［J］.寧夏電力，1994（3）：88-90.

［5］陳海涵，程啟誠.等值電阻法計算配電網損耗的理論和實踐［J］.廣東電力，2004，17（3）：5-8.

［6］劉 俊，田英杰.理論線損分析系統在上海電網的實現和應用［J］.華東電力，2009，37（1）：28-30.

Loss Reduction Potential of Distribution Network Based on Equivalent Resistance and Regression Analysis

GU Jiang1，LU Lian1，YANG Jiang2，CHAI Lianying2
（1.Wuxi Power Supply Company，Wuxi 214061，China；2.Beijing T&D Power Research Co.Ltd.，Beijing 102206，China）

Taking the 10 kV line layer and 0.4 kV interval in distribution network as research objects and using the equivalent resistance method and regression analysis method，this paper proposes a model for distribution network line losses calculation. With the proposed calculation model，different measures for loss reduction in distribution network are calculated and analyzed. Based on the analysis，the best measure in terms of loss reduction potential and economic benefit can be selected.The proposed model can support electric power enterprises'project decision.

power distribution network；line loss；calculating losses；loss reduction potential

TM744

B

1009-0665（2015）03-0061-03

2014-11-28；

2015-03-09

顧江（1975），男，江蘇無錫人，助理工程師，從事電網線損管理工作；

陸漣（1967），女，江蘇無錫人，工程師，從事電網管理工作；

楊江（1982），男，江西南昌人，工程師，從事電網規劃與自動化等工作；

柴連營（1989），男，河北滄州人，工程師，從事電網規劃與自動化等工作。