配电网线损和网损的理论计算方法

[摘  要]分析了配电网损耗产生的物理原理，并综述了当前常用的配电网理论线损计算方法，评价了各自的优缺点。首先将配网损耗分为设备损耗和运行附加损耗两类。而后分别介绍电网理论线损计算的传统算法、潮流算法和智能算法及其特点，在此基础上，提出电网理论线损预测算法的发展前景。

[关键词]配电网;损耗原理;线损计算;预测

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0025-01

近年来，我国坚持贯彻落实科学发展观，为应对气候变化，要求各行业大力开展节能减排工作。相比西方发达国家，我国电力行业能效水平依然较低，电力发、输、配、用环节的损耗较高，这其中，配电部分尤为明显。据统计，县域电网中，10kV配网侧电能损耗占县域电网总损耗的40%以上。因此，县域电网要推动节能减排，提质增效，首当其冲的是全面减少配网侧损耗。

电网损耗有其自身的规律和特点，只有从本质上掌握配网的损耗原理，才能提出有效的降损策略。与此同时，要实现对配网损耗的准确描述和定量评估，必须掌握线损计算的工具。在此，本文对当前在这一领域的研究现状及成果进行综述，以作为进一步研究的参考和依据。

一、配网损耗原理

配网中的电能损耗主要分为设备损耗和运行附加损耗，其中设备损耗主要是线路损耗和变压器损耗。不合理的运行方式，如三相不平衡、运行电压不合理、谐波等因素会在配网中产生一定量的附加损耗。

1.设备损耗主要包括：线路有功损耗、变压器有功损耗、电容有功损耗、电抗有功损耗、设备老化损耗等。

2.运行附加损耗包括：三相不平衡附加损耗;运行电压不合理附加损耗;谐波附加损耗等。

为了进一步加强对配电网的设备损耗水平有详细的了解，结合实际配电网运行损耗，进一步制定降损措施，降低配电网设备损耗和运行附加损耗，我们首先要对配电网进行理论线损计算，根据计算结果可以制订出针对设备损耗的技术措施：如更换老化线路、增加无功补偿、缩短供电半径等;以及针对运行附加损耗的管理措施：如调整配电变压器三相负荷平衡、调整配电变压器运行档位等。

二、配网理论线损计算

理论线损计算一直是电力系统研究的热点技术之一。在近几十年的发展中，理论线损计算方法已形成三个类别：传统算法，潮流算法，智能算法。

1.传统算法

传统算法以均方根电流法、平均电流法、最大电流法等为代表，常用的还有等值电阻法、分散系数法、回归分析法等。

均方根电流法是通过对目标电网或元件进行代表日24小时负荷电流测量，得出实测负荷曲线，然后近似认为每小时负荷不变，逐小时计算线损，从而累加得到代表日日线损的方法。均方根电流法原理简单，易于掌握，对局部电网或单个元件损耗计算比较有效，是目前工程常用的计算方法。当考虑到日负荷波动频繁、代表日不可靠、计算精度要求高等因素时，均方根电流法显示出局限性。

等值电阻法是对电网或元件电阻进行理论等值后，代入负荷电流进行损耗计算的一类方法。在实际电网中，这类方法往往造成较大误差，原因在于实际系统中存在大量的电容、电感设备，以及不可见的设备老化接触电阻，严重影响计算精度。

回归分析法是通过建立回归分析方程计算和校准理论线损的方法。这类方法对规模配电网计算精度高，适用性好。其计算精度主要依赖于对全网数据的正确分类和准确采样，通常需要抽取大量的样本进行计算。

2.潮流算法

潮流算法是对电网进行动态潮流计算的精确算法，主要包括前推回代法、动态潮流法、损耗功率累加法、损耗功率插值法、节点等效功率法等。

前推回代法主要用于6～10kV单辐射状配网潮流计算，根据潮流计算定理先预设电压参数，计算潮流后，校正预设参数至满足精度要求，在此基础上直接计算配网各部分的功率损耗。

动态潮流法是基于实际系统运行规律，通过不同时刻采样并采用插值求取动态有功、无功值，最终累加得到动态潮流及其损耗电量的方法，其精确度取决于采样及差值计算的拟合准确度。动态潮流法精度高、使用灵活，能适用于系统在线计算，在较大规模电网的实时计算中有明显优势。

节点等效功率法是把计算时段内随着时间变化的各个节点的注入功率处理为节点的等效功率，而后用潮流计算来确定系统各部分的损耗电量。算法通过将负荷曲线阶梯化或者查负荷曲线形状系数来获取节点等效功率。在节点功率变化幅度不大的情况下，该算法可以取得较好效果。此外，该算法的另一个优点是，计算所需原始资料的获取十分简便，且准确可靠，主要来自电度表数据。

3.智能算法

智能算法是随着近年来计算机技术发展的新型算法。智能算法应用于线损理论计算时间不长，主要用来适时计算配网线损，由于计算机技术的广泛应用，处理数据更加准确便捷，对线损的实时计算和在线预测提供了良好的平台。

利用GA优化的ANN模型，用于计算中压配电线路的实时线损。该算法利用SCADA系统实时数据进行计算，能够同时进行在线、离线计算。利用GA优化的ANN模型进行线损计算，能够考虑损耗的时域特性和各节点的负荷曲线形状，且模型简单，具有较好的时效性和适应性，适用于县域配电线路线损的实时计算。

利用电网参数、负荷量的预测数据进行理论线损率的预测，开启了利用线损影响因素预测理论线损率的新思路。该方案计及多种电网发展的相关因素，能较准确的预测电网线损率，不足在于体系复杂，所需的参数众多，且耗时长。

根据当前用户对供电电压质量、可靠性的高要求，以及推进节能减排的需要，系统在线监测和控制技术正得到大力推广。为实现线损管理的实时化、在线化，配网理论线损计算技术的精度和速度，以及对电网的适应度等正面临巨大挑战。因此，智能算法正得到越来越多的关注。与此同时，线损预测技术也是一种极具潜力的发展方向，特别是在线预测技术。

近些年，针对中、长期负荷预测的模型和算法已经得到深度发展，各种模型在应对电网发展及其规划问题时已经能够基本解决负荷的高精度预测问题。然而，在线损预测方面，这类技术没有得到重视。随着电网节能政策的推进，电网节能改造、节能规划已经越来越多的进入到电力工业技术领域。做好配网理论线损的预计算及预评估，能够指导配网做出最高效、最节能的电网建设和运行方案。在对电网规划方案进行比较、优选时，对待选方案进行线损预评估，也能为电网节能性指标提供能为客观、更为准确的依据。

三、结语

配网理论线损计算是研究配网节能经济规划和运行的重要组成部分，只有透彻分析配网损耗的组成及其损耗原理，并不断深化损耗模型的仿真性和适应性，才能引导我们正确认识配网损耗的特点，从而提出合理的对策;只有掌握理论线损计算的有效工具，才能对配网运行状况及其技术改造成效构成定量描述，才能适应当前电子化、网络化、信息化、自动化、智能化的电网的运行管理要求。

参考文献：

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[6] 刘健.配电网理论及应用.水利水电出版社，2007.

作者简介：

李彦哲，男，河南省汝州市人，1986年01月生，大学本科，国网河南汝州市供电公司职工，助理工程师，主要从事运行方式方面工作