电力系统新建变电站降低网损率计算方法分析

王晓蔚，胡文平，李天然

( 1． 国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄050021; 2． 华北电力大学，河北保定071003)

电力系统主网(110 kV/220 kV)新建与改造的工作量较大，而主网新建与改造投资收益指标中的单项工程投资收益指标是电力系统投资效益考核的重要指标。按照考核要求，理论计算周期为工程负荷切改完成日起1个月，如果对每个变电站新建引起的降损率进行手工计算，则需要统计1个月的发电、负荷情况，工作量较大。为了进行新建或改造变电站投运前后理论降损率的计算，实现量化指标的电网投资效益考核，现提出一种电力系统新建变电站降损率的计算方法，对投产项目的降损效益进行分析计算。

1 计算程序设计原理

电力系统新建变电站降损率的计算方法采用61970 XML/CIM/CIS标准，以及国家电网公司企业标准Q/GDW 216-2008《电网运行数据交换规范》，通过获取省调及地调EMS系统的电网运行数据进行计算[1-4]。理论降损率的计算是对电力系统220 kV网络及供电范围内的110 kV网络，根据工程负荷切改完成日起1个月的SCADA系统记录潮流数据(每15 min个断面)，分别按原运行方式(无新建变电站)和切改后的运行方式(有新建变电站)计算网络损耗。计算程序总体设计如图1所示，计算程序主界面如图2所示。理论计算区域线损电量变化值与区域供电量的比值即为新建变电站的理论降损率。

图1 计算程序总体设计

图2 计算程序主界面

2 降损率的计算步骤

电力系统新建变电站降损率的计算步骤如下。

2.1 调度中心EMS数据接入

调度中心数据传输方案见图3。调度中心收集省调和各地调实时数据，穿过南瑞隔离装置转发到自动化Ⅱ区数据转发机上。国网河北省电力公司数据文件服务器从Ⅱ区网上收集省调和6个地调的实时数据、模型数据，并把数据转发到Ⅱ区数据转发机的指定文件夹上，南瑞隔离装置的客户端软件负责穿过隔离装置把数据转发到Ⅲ区数据转发机上。

图3 调度中心数据传输方案

a. 测试阶段数据接入。要求国网河北省电力公司电力电科学研究院(简称“电科院”)的数据接收服务器能够通过防火墙直接连接到调度中心Ⅲ区数据转发机。电科院的数据接收服务器通过FTP获取Ⅲ区数据转发机上的实时数据。

b. 运行阶段数据接入。信息中心数据接收服务器与调度中心Ⅲ区服务器相连，通过FTP获取电网断面数据并保存到本地磁盘。电科院数据接收服务器与信息中心服务器相连，通过FTP获取信息中心服务器上的数据。

2.2 查找新建变电站

首先确定新建变电站的投运时刻，选择统计的时间段，从网损系统的数据库服务器下载该时间段的所有数据断面；以起始时间段为基准，与所有数据断面比较，判断是否有新增的线路和变压器，从而判断该时间段内是否有新建变电站。查找电网计算模型中新建变电站的界面和程序设计如图4所示。

图4 查找新建变电站的程序设计

2.3 确定新建变电站降损率的计算方案

根据变电站的变化信息，确定新建变电站降损率的计算方案，计算方案有2种：老数据、新模型和新数据、老模型。老数据、新模型即取变电站投运之前的老运行数据模型和变电站投运之后的新电网计算模型；新数据、老模型即取变电站投运之后的新运行数据模型和变电站投运之前的老电网计算模型。

对于老数据、新模型的计算方案，需要下载工程切改完成之后的新模型数据断面，计算网络损耗的情况，再根据新电网模型中变电站的变化信息，切除新建变电站的变压器和线路，将新建变电站的负荷转移到相邻变电站，将数据断面恢复成工程切改前的状态，计算网络损耗的情况。对于老模型、新数据的计算方案，需要下载工程切改之前的老模型数据断面，计算网络损耗的情况[5-7]，再根据老电网模型中变电站的变化信息，增加新建变电站的变压器和线路，按照新数据中新建变电站所带负荷的大小，将新建变电站周围的负荷转移等值负荷到新建变电站，计算网络损耗的情况。

2.4 计算选择时间段内的网损率

研究态1、研究态2是网损系统为了计算方便设置的2个状态，用于存储数据。将要进行研究分析的新电网或老电网计算模型装载到研究态1，设置电网计算模型的操作方案，将历史断面运行数据装载到研究态2，设置该断面运行数据模型的操作方案。经计算确定从研究态1和研究态2的负荷转移方案。将设置好的操作方案提交到服务端，服务端获取客户端提交的研究态1和研究态2的操作方案后设置计算时间段，一次执行所述计算时间段内的操作方案。首先根据装载数据断面时间装载该断面的运行数据模型到研究态2，生成E格式量测映射文件，同时获取研究态2操作方案中要转移的负荷值。其次把历史数据量测映射到要研究的研究态1的电网计算模型中，执行研究态1的操作方案。最后对要研究的研究态1的电网计算模型进行计算，并保存计算结果。程序框图如图5所示。

3 应用实例

3.1 柏乡变电站概况

在石家庄地调中，切除某个场站，将该场站所带负荷转移到附近场站。以石家庄地调的柏乡变电站为例，对比柏乡变电站建设前后系统的理论网损率，计算柏乡变电站建设后引起的降损率。在网架结构不变，电源不变的情况下，调节该场站转移负荷的大小，观察系统网损率的变化。柏乡变电站的潮流情况见图6。

图5 计算网损率的程序框图

图6 柏乡变电站的潮流情况

3.2 仿真计算

电网潮流由多个发电机、多个负荷和1个线性网络共同决定。考虑极限情况，可以简化为1个发电机、1个负荷的系统。此时线性网络可以简单化1个等值阻抗。可用单机无穷大系统来简化说明网损率跟电网负荷的相关性。单机无穷大系统如图7所示。

图7 单机无穷大系统

支路潮流方程如下：

(V1-V2)2g

支路损耗主要由节点的电压差决定。节点压差算法如下：

|U1|≈|U2+ΔU|

从推导出来的公式可以看出，系统阻抗不变，潮流发生变化时，网损率会发生变化。

3.3 仿真计算结果

柏乡变电站建设前后，负荷切改完成后系统网损率的计算结果见表1。柏乡变电站有功负荷为192 MW时，系统网损244.25 MW,网损率1.36%。将柏乡变电站切除后，柏乡变电站所带的负荷转由周围其它的变电站带，则系统网损变为248.89 MW,网损率变为1.37%。由此可见，柏乡变电站建设后，网损率降低了0.01%。

表1 仿真计算结果

项目系统网损/MW网损率/%建设前248.891.37建设后244.251.36

4 结束语

电力系统新建变电站降损率是通过获取省调及地调EMS系统的电网运行数据，计算理论降损率，进而对电力系统新建变电站的降损效益进行分析计算得出的。该方法为电网网损管理和电网规划投资提供辅助决策依据,同时减轻了相关人员的工作量。

参考文献：

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[3] 钱 锋,唐国庆,顾 全.基于CIM标准和SVG的分散式图模合并[J].电力系统自动化,2007,31(5):84-89.

[4] 吕 冬，刘学国,李林川，等.以SCADA、GPS为基础的电力系统实时网损计算[J].电力系统及其自动化学报,2002,14(5):7-10，19.

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[6] 王成山,刘 涛,谢莹华.基于混合遗传算法的变电站选址定容[J].电力系统自动化,2006,30(6):30-34，47.

[7] 牛卫平,刘自发,张建华,等.基于GIS和微分进化算法的变电站选址及定容[J].电力系统自动化,2007,31(18):82-86.