基于分时间段考虑负荷不平衡的农网台区理论线损计算

谭木子,李晓松

(长沙理工大学 电气与信息工程学院,长沙 410004)

基于分时间段考虑负荷不平衡的农网台区理论线损计算

谭木子,李晓松

(长沙理工大学 电气与信息工程学院,长沙 410004)

由于种种原因,农村低压配电网三相负荷不平衡程度较为严重,在进行理论线损计算时通常根据具体情况将其在代表日归为一种不平衡类型,据此在三相平衡负荷线损计算中引入一个系数来得到不平衡时的结果.然而,根据我们了解,农网一个台区负荷的不平衡类型往往是变化的,即很难在一个代表日将其归为同一类型.为此,我们根据实际情况,提出了一种基于分时间段考虑负荷不平衡的理论线损计算新方法,即在一个代表日内将负荷分为多个不平衡类型,再引入相应的计入不平衡负荷的系数.最后以实例与其它方法进行了比较,得到了一些有益的结论.

农网; 不平衡负荷; 理论线损计算; 时间分段

引言

农村0.38kv低压配电网理论线损计算及其准确性受到诸多因素的影响,如,线路结构的复杂性、缺乏较完整准确的线路参数、采集运行参数困难、三相负荷不平衡程度严重、以及计算方法上的不足等[1～4].在以往文献中,对于三相负荷不平衡的理论线损计算,通常根据具体情况将其在代表日归为一种不平衡类型,据此在三相平衡负荷线损计算中引入一个系数来得到不平衡负荷的线损.然而,根据我们完成的湖南临湘农网台区理论线损计算课题知,农网一个台区负荷的不平衡类型往往是变化的,即很难在一个代表日将其归为同一类型(如图1).针对农网三相负荷不平衡的特点,本文提出了一种提高理论线损计算准确度的基于分时间段考虑负荷不平衡的计算方法,并与传统方法进行了比较,得到了一些有益的结论.

图1　王家变2013年3月17日三相电流

1　基于等值电阻法的理论线损计算

1.1平衡情况下线损计算

用等值电阻法计算线损的基本思想是,假设在低压配电线路的首端处有一个等值的线路电阻eqR,线路首端的总电流I流过eqR产生的损耗与线路各支路的电流iI通过相应支路的电阻iR产生的损耗总和相等[5].三相负荷平衡情况下理论线损可按下式计算:

其中,N为配电变压器低压出口电网结构系数,单相两线制供电取2,三相三线制供电取3,三相四线制供电取3.5; K为线路首端负荷形状系数;eqR为低压线路等值电阻(Ω);pjI为线路首端平均电流(A); T为线路实际运行时间(h).采用该方法仅要求测量变压器出口处的运行数据,避免了收集和整理各负荷点运行数据的大量工作,但要求假设各负荷点功率因数相同以及各节点电压相同,在一定程度上降低了精度.

1.2不平衡情况下线损计算

基于等值电阻法的三相负荷不平衡对理论线损计算结果的影响,文献[3]提出在负荷平衡情况下的计算公式中引入一个系数Kδ,且将负荷不平衡类型分为七种,对应的Kδ据取值自然不同.

其中,Kδ为三相负荷不平衡增量系数.

事实上,农网三相负荷不平衡情况较为复杂,最突出的一点是,从我们获得的代表日台区负荷曲线可知,三相负荷不平衡类型很难归于一种,有些甚至在不同时段分属于不同类型,因此,应用式(2)计算不平衡负荷时的理论线损,即在整个代表日用对应一种不平衡类型的常数Kδ进行计算,这必将影响结果的准确性.鉴于此,我们提出了将时间分段的记及负荷不平衡影响的计算方法.

1.3分时间段考虑负荷不平衡的线损计算方法

在所选取的代表日,由于三相负荷不平衡类型的变化,定义瞬时不平衡度

2　计算实例及其讨论

例1 为廖家变台区在代表日为2013年4月29日的负荷如表1所示,按文献[5]可定为“一相负荷重,一相负荷轻,一相负荷平均”的不平衡类型,相应的线损影响系数,且可计算其余有关参数[3]:负荷形状系数K=1.20,线路首端平均电流Ipj=11.084(A),三相负荷不平衡度δ=59%; 根据现场实测台区供电线路图计算的等值电阻Req=0.074Ω,按式(1)、(2)及(13)三种情形考虑的线损计算结果:

1) 按三相负荷平衡:ΔAxl=3.5(KIpj)2ReqT×10-3=1.10(kW•h);

2) 按“一相负荷重,一相负荷轻,一相负荷平均”的不平衡类型:

3) 按分时段记及不平衡类型:

例2 为麻塘变台区在代表日为2013年3月17日的负荷如表2所示,按文献[5]可定为“一相负荷重,两相负荷轻”的不平衡类型,因负荷不平衡使得线损增加而引入的系数Kδ2=1+2δ2=5.584,且可计算其余有关参数:负荷形状系数K=1.1,线路首端平均电流Ipj=24.482A ,等值电阻Req=0.097Ω,三相负荷不平衡度δ=151.3%.按三种情形考虑的线损计算结果:

1) 按三相负荷平衡:ΔAxl=3.5(KIpj)2ReqT×10-3=5.91(kW•h);

2) 按“一相负荷重,一相负荷轻,一相负荷平均”的不平衡类型:

3) 按分时段记及不平衡类型:

表1　廖家变台区在代表日三相负荷数据及分时间段考虑三相不平衡的系数

表2　麻塘变台区在代表日三相负荷数据及分时间段考虑三相不平衡的系数

另外,还有不平衡类型为“一相负荷轻,两相负荷重”及混合型(兼有七种不平衡类型的几种),有关计算结果见表3(限于篇幅,未列出三相负荷数据及分段的不平衡系数).

表3　其它两种负荷不平衡类型线损计算比较

从上述四个台区线损计算结果可见:1)线损随三相负荷不平衡程度增加而增大; 2)将负荷不平衡固定为一种类型和分时段考虑不平衡类型时,两者计算结果相对大小与负荷不平衡情形有关,在上述四个例子中,例1和例4中后者较前者大; 而在例2及例3中则相反.当然,更准确的结论有待于在结合试验且计入表计损耗的基础上做进一步研究.

3　结束语

根据农网台区负荷实测情况,对以往在进行不平衡负荷理论线损计算中将代表日不平衡负荷归于一种类型的分析方法提出异议无疑是正确的.因此,本文提出一种分时段计及不平衡影响的计算方法自然也不乏新意,实例计算也证明了用两种方法计算结果的差异.当然,如何做进一步的简化并结合试验验证有待于深入研究.

[1] 高 琼,倪 斌,李 斌,等.农村低压配电网的特点及理论线损的计算[J].长沙理工大学学报,2012(3):57～60

[2] 王 彪,郑 涛,倪 斌,等.计及三相负荷不平衡的农村低压配电网理论线损计算[J].电力科学与技术学报,2013(1):81～85

[3] 李晓松,倪 斌,李 斌,等.农村低压配网理论线损的影响因素[J].电力科学与技术学报,2013(4):59～63

[4] 王 彪,郑 涛,倪 斌,等.农村低压配电网理论线损计算及降损措施研究[J].电气开关,2013(3):28～31

[5] 廖学琦.农网线损计算分析与降损措施[M].第2版.北京:中国水利水电出版社,2008

Calculation of Theoretical Line Loss for Rural Low-Voltage Distribution Networks under Unbalanced Three-Phase Loads based on Time Segment

TAN Mu-zi,LI Xiao-song
(School of Electrical Engineering and Information,Changsha University of Science & Technology,410004 ,Changsha,Hunan)

The three-phase load unbalance degree of rural low voltage distribution network is very serious due to various reasons.In theoretical line loss calculation a specific types of the unbalanced loads in a representative day is usually given according to the specific situation and a coefficient is introduced into the theoretical line loss calculation.However,the type of unbalanced loads is not a constant in a representative day,it changes with time.So,in the paper,we proposed a new calculation method of theoretical line loss for rural low-voltage distribution networks in which the influence of the unbalanced three-phase loads on the loss is considered by time segment.It is compared with a traditional computer method and some meaningful conclusions are presented in it.

rural low-voltage distribution networks; unbalanced three-phase loads; calculation of theoretical line loss; time segment

TM 714.3

A

1672-5298(2015)01-0045-05

2014-12-24

谭木子(1993- ),男,湖南岳阳人,长沙理工大学电气工程及自动化专业2011级本科生.主要研究方向:电气设备优化设计

李晓松(1960- ),男,湖南岳阳人,博士,长沙理工大学电气与信息工程学院教授.主要研究方向:电气设备优化设计与经济运行