基于配電網低載線路合并運行的降損分析研究

陸敏安，徐 萍，徐 琳，李 軼，王春光，周曉可

（國網上海青浦供電公司運維檢修部，上海 201799）

引言

線損率是衡量供電企業(yè)電能供給水平及電能損耗水平的重要經濟技術指標。低電壓配網線損已經占據整個電網線損的40%左右[1]，因此降低配電線路線損率已經成為刻不容緩的目標。目前國內已有不少對于配電網線路損耗的分析研究，這些研究大多集中于線路損耗計算方法[1-4]，對于低壓臺區(qū)技術降損的研究還較少。

本研究針對配電網中供電負載率低且供電范圍臨近的線路，提出了在滿足配網運行可靠性的前提下通過將輕載線路低壓側合并運行，減少輕載臺區(qū)運行數量的方法，從而減少臺區(qū)損耗以達到降低線損率的目的。

1 線路損耗分析

1.1 影響線損的因素

配電網中，產生線路損耗的原因主要分為兩種：一是在電力銷售過程中產生的電量損失，稱為管理線損；二是電能在傳輸過程中，由于輸電線路、變壓器等設備發(fā)熱產生的電能損耗，稱為技術線損。

1.2 降損的方法

配電網直接面向用戶，網絡結構非常復雜。針對影響線損的因素，可以從管理層面和技術層面采取降損措施。管理層面的降損措施主要包括采取有效的激勵手段、開展線損治理專項整治工作等。技術層面上采取的降損措施主要有無功補償、提高電網電能質量、改變電網運行方式、對電網進行技術改造等。

1.3 線損計算方法

配電網中低壓臺區(qū)的電能損耗主要是線路損耗，根據文獻[5]得到線路損耗的理論計算方法如下：

式中，ΔEL為月總功率損耗；EL為月總功率；ΔPL(t)為臺區(qū)瞬時功率損耗；I(t)為臺區(qū)電流瞬時值；R為臺區(qū)等值電阻；Irms為均方根電流；ρ為線路電阻率；l為線路供電半徑或線路總長度；A為線路截面積；T為月總小時數；K為三相不平衡系數；PL(t)為臺區(qū)瞬時功率；U(t)為臺區(qū)電壓瞬時值；λ(t)為臺區(qū)瞬時功率因數；UN為運行電壓；λN為功率因數；Iav為日平均電流。

2 供電可靠性

供電可靠性指供電系統(tǒng)對用戶的持續(xù)供電能力[6]。衡量電力系統(tǒng)供電可靠性的主要指標如表1所示[7,8]。

表1 供電可靠性指標

本研究提出的線路合并運行方案中，合并運行前的多條線路的低壓負荷轉移至其中一條線路，其余線路停電處于冷備用狀態(tài)，線路運行方式改變，需要重新計算供電可靠性。

3 線路合并可行性分析

假設兩條線路供電范圍臨近，且負載率都比較低，可通過低壓側線路倒閘操作或電網改造等方式將兩條線路上的低壓用戶合并到一條線路，通過停運另一條線路上的10 kV臺區(qū)達到降低損耗的目的。

3.1 線路合并模型

每條線路都有其固定的臺區(qū)數量，線路損耗與臺區(qū)運行數量正相關，以n代表線路數量，m代表第i條線路上的臺區(qū)數量，j代表第i條線路上的第j個臺區(qū)，fij(x)代表第i條線路上的第j個臺區(qū)的線路損耗，LOSS代表總的線路損耗，則目標函數為：

約束條件包括電壓、電流、變壓器功率約束三個部分：

（1）線路電壓約束：

式中：Ui為第i條線路的電壓，Uimax為線路i正常運行時的電壓上限值，Uimin為線路i正常運行時電壓下限值。

（2）線路電流約束：

式中：Ii為第i條線路的電流，Iimax為線路i正常運行時的最大載流量。

（3）臺區(qū)變壓器功率約束：

式中：Pij為第i條線路上的第j臺變壓器的有功負荷，PijN為第i條線路上的第j臺變壓器的額定功率。

本研究對象皆為負載率較低的輕載線路，線路合并后不會造成線路電流、配電變壓器過載以及線路電壓越限的現象，因此在分析案例時可以不考慮電壓、電流、功率不滿足電網運行要求的情況。但在實施線路合并時應滿足配電網規(guī)劃導則中有關供電半徑、開關站、環(huán)網柜進出線回路數等的有關規(guī)定。

3.2 案例分析

國網某地市級供電公司供電轄區(qū)內線路A（紫色）、線路B（綠色）兩條線路供電范圍鄰近，網絡結構相似，且都存在負荷水平低，設備利用率不高的現象。兩條線路的網絡拓撲圖如圖1所示。

圖1 線路A、線路B網絡拓撲圖

通過倒閘操作可將線路A、B合并為一條線路運行，合并后所有運行臺區(qū)由線路A供電。當線路A上級電源失電或線路故障時所有用戶將失電，停電范圍擴大，需重新進行線路可靠性分析。經分析研究，線路合并前后供電可靠性指標如表2所示。由表2可以看出，線路合并后依然可以滿足電力行業(yè)供電可靠性要求。

表2 線路合并前后可靠性指標

兩條線路合并運行后，可以停運9個臺區(qū)，從而減少9個臺區(qū)的線路損耗達到降低線損率的目標。線路A、線路B合并前的線損率分別如表3、4所示，兩條線路合并后的線損率如表5所示。

表3 線路A 5、6月份線損率

表4 線路B 5、6月份線損率

表5 線路合并后的線損率

從表中可以看出，線路合并運行對于減少臺區(qū)運行、降低線路損耗具有較為明顯的效果，值得進一步的深入研究和推廣。此外，對于供電范圍鄰近，但兩條線路低壓側無聯(lián)絡開關不能進行倒閘操作的情況，在進行線路合并運行前需進行電網的升級改造，由此產生的人工、設備費用需納入成本計算，進行經濟性分析研究。

4 線路合并前景分析

新建小區(qū)和商業(yè)樓從送電開始到用電需求高峰會存在長期輕載甚至空載的現象，造成線路損耗嚴重偏高。另外旅游度假區(qū)在旅游旺季用電量激增，旅游淡季負荷水平較低。供電單位可考慮用電低迷時期線路合并運行的方式以減少線路損耗降低電網運營成本。

5 結束語

分析了配電網中線路損耗產生的原因和降損方法，針對配電網中負載率較低的線路，提出了在滿足配電網供電可靠性的基礎上，將供電區(qū)域鄰近的線路合并運行以減少線路損耗的運行方式。研究結果表明該運行方式對于降低線路損耗具有顯著效果。此外，線路合并運行方案具有較強的工程可行性，便于實施，投資回收期短，對于供電公司實現技術降損具有重要的實踐指導意義。