配电网线损统计分析管理系统初探

纪 秀，吴联梓，王智慧，崔楚淇

（1.长春工程学院电气与信息工程学院；2.国网吉林省电力有限公司；3.配电自动化工程研究中心，长春130012）

0 引言

配电网的功能主要是将电能不间断地输送，然后再分配给各个用户，电能在输送的过程中会因为配电网布局不合理、线路及设备老化和无功补偿不足等各种原因，导致配电网产生线损。当电力网中的线损用电能损失的形式表示时，就体现为线损电量。由于配电网的网点多而广，网架结构复杂，配电设备的数量繁多，部分设备及线路老化，导致线损电量进一步增加。因此，如何降低线损已经成为供电部门亟待解决的问题［1－2］。

1 线损产生原因及理论分析

1.1 线损产生的原因［3－5］

1）理论线损，配电网中，配电变压器用电计量准确度及谐波分量干扰计量过程所造成的损耗。

2）配电网络结构不合理，供电半径过长，线路电流过大。

3）配电网三相负荷不平衡，且变压器容量与用电负荷不匹配。

4）无功补偿不足，用户不具备无功补偿设备，导致用电设备从配电网大量吸收无功功率。

1.2 线损理论分析

根据潮流计算得到的电能损耗只是将线路和变压器的可变损耗包括以内。对于未计以及元件线损中较为突出的损耗，计算时可以利用以下方法，并据此对潮流计算的结果加以修正。一般将配电网分为4个部分：架空线路、电缆线路、变压器和其他元件。而将配电网中的并联电容器、并联电抗器等归类为其他交流元件，如何计算其电能损耗。

1.2.1 架空线路的电能损耗

式中：R为电力网元件电阻；T为线路运行时间；Ijf为运行时间内的均方根电流。

修正公式为

当线路有n种型号不同的导线，且各种导线的长度、分裂数也不同，这时整条线路的总电阻

式中Li为i种型号导线的长度，km。

1.2.2 电缆线路的电能损耗

除用潮流方法计算电缆线芯电阻电能损耗外，还应计绝缘介质中的电能损耗［6］。电缆介质电能损耗（三相）按照下式计算：

式中：U 为电缆运行线电压，kV；ω为角速度，ω ＝2πf，f为频率（Hz）；C为电缆每相的工作电容，这可以由产品目录查得；T为运行时间，h；tanδ为介质损失角的正切值，可由产品目录查得，或按实测值；L为电缆长度，km。

每相电缆的工作电容为

式中：ε为绝缘介质的介电常数，可由产品目录查得，或取实测值；re为绝缘层外半径，mm；ri为线芯的半径，mm。

1.2.3 变压器损耗计算

变压器损耗分为空载电能损耗和负载电能损耗［7－8］。

1）空载电能损耗

式中：p0为变压器空载损耗功率，MW；T为变压器运行时间，h；Uf为变压器的分接头电压，kV；Uave为平均电压，kV。即：

2）负载电能损耗

pk＝。可得到：

损耗为

1.2.4 其他元件损耗

1）并联电容器损耗计算

式中：Qc为投运的电容器容量，Mvar；tanδ为电容器介质损失角的正切；T为电容器运行小时数，h。

2）并联电抗器损耗计算

式中：Pn为额定损耗（3相），MW；T 为运行小时数，h。

3）电压互感器损耗计算

式中：np为电压互感器的组（个）数；T为运行小时数，h；PL为每组（个）损耗（3相），MW。

2 低压配电网线损统计分析管理系统设计

2.1 系统需求分析

低压配电网线损统计分析管理系统应由多个独立的业务模块构成，能够进行灵活的拆分组合，使系统具有良好的伸缩性。可以与国家电网公司的“大规划”技术体系进行融合统一，以便于扩展。同时系统应具备以下几个特点：

1）采用数据分片、分布式缓存等技术，系统具备大数据量处理的能力，能够保证系统性能和稳定性；

2）系统提供趋势分析、计划值（理论值）对比分析、同比分析、环比分析、高损（重损）异常分析等手段，对线损进行多维度、全方面的定性定量分析，并可逐层追溯明细数据，使线损管理工作透明化，从而快速定位线损原因，可以全面、有效地掌握线损现状和发展趋势。

3）线损计算算法既插式适配功能，根据业务实际需求，实现计算算法模型的自动适配。

4）智能建模，基于GIS图形平台对电网进行分层建模，实现图、库、模、计算联动。基于IEC6197 0／IEC61968的电网CIM模型，并加以扩展，生成电网设备及电网拓扑关系的数据建模。

2.2 部署方案

系统体系结构是指系统的基本框架，它决定了系统的根本特性，如可维护性、可扩展性、可靠性、安全性等。本方案选择基于J2EE应用服务器的三层体系结构。

图1 系统物理部署示意图

2.3 系统功能结构划分

系统在满足目前需求的同时，也要能够适应未来发展的需要。因此开发应用系统的技术（例如操作系统的平台、开发语言、后台数据库的选择）都具有良好的可行性，可以实现动态功能，也可以形成高性能的企业级应用系统。系统由数据管理、统计计算和应用分析3大功能模块组成：

1）数据管理。基于“数据集成适配器”，数据集成管理集成接入电网模型数据，供、售电量数据，实现数据的统一管理维护。

2）统计计算。实现线损分区、分压、分线、分台区统计计算，全电压等级理论线损计算。

3）应用分析。实现线损统计报表、报告的汇总生成，线损指标考核，异常诊断分析，线损统计计算数据的即席查询功能，构建线损主题分析。

图2 系统功能结构及业务流程

2.4 线损理论计算结构的设计

线损理论计算工作综合性较强，覆盖面也比较广。为做好降损节能工作，就加强线损管理责任，应该对线损计算工作内容及流程明确。

图3 线损理论计算工作的流程

3 对配电网线损统计分析管理系统的应用扩展

系统可通过“适配器”模式，接入调度变电站采集系统、营销SG186系统、生产统计分析系统中的线损数据，规范化处理，形成标准、规范的数据，进行统一管理。

1）系统支持各层级单位线损分析报告的自动生成、自动报送、自动接收。同时，提供对供电量、售电量、线损率等多种比较功能，实现对数据快速准确的分析。线损统计分析系统可以为系统管理员提供许多功能（用户管理、权限分配、数据维护等），可以更有效地对系统进行管理。

2）智能建模，基于GIS图形平台对电网进行分层建模，实现图、库、模、计算联动。基于IEC61970／IEC61968的电网CIM模型，并加以扩展，生成电网设备及电网拓扑关系的数据建模。

3）采用先进的富客户端技术，提供更加丰富、直观的用户界面。提供趋势分析、计划值（理论值）对比分析、同比分析、环比分析、高损（重损）异常分析等手段。

4 结语

电能损耗（尤其线路损耗）是评价供电企业能耗的重要指标之一，所以衡量供电企业的能耗水平可以通过线损指标，也可以反映出供电企业的经济运行状况，进而推断出供电企业经济效益情况。控制供电企业的电能损耗，提高经济效益可以通过必要的技术措施和管理措施来实现。本文通过对线损产生的原因、分析方法进行了系统的阐述，同时提出低压配电网线损统计分析管理系统及其扩展功能应用思路，通过系统的数据管理、统计计算和应用分析应用模块，使线损管理工作透明化，从而快速定位线损原因，可以全面、有效地掌握线损现状和发展趋势，最终达到节能降损的目的。

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