配电网损耗的计算方法和意义

浦春龙，丁伟光，苏日那

1国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司；2国网赤峰供电公司；3国网克什克旗供电公司

配电网损耗的计算方法和意义

浦春龙1，丁伟光2，苏日那3

1国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司；2国网赤峰供电公司；3国网克什克旗供电公司

由于配电网的地理位置比较复杂且在配电网当中存在各种器械，在整个过程中其输电线路所用的导线的材质和设备的型号等对于配电网电损的计算都有很大的影响。在传统的配电网损耗计算中需要耗费巨大的人力对其各项数据进行采集，工作的时效性比较低，而应用自动化装置对配电网进行电损计算能够解决计算方法面临的问题，但是其自动化的测量系统对测量的客观环境要求又比较苛刻，所以在实际工作中应用具有非常好的收敛性的潮流计算方法被广泛应用到各个地区。本文对其进行详细的分析和讨论，首先阐述了配电网损耗分析的目的和意义，然后讨论了多种关于配电网损耗的计算方法。希望本文论述能够为相关的工作者提供一些参考和借鉴。

配电网；损耗；计算

亚太经合会议再度在中国召开，这让21世纪初期的中国的经济持续稳定增长。对外经贸的增加，对国民生产提出了新的要求，但是一切生产的根本动力源是电力。没有电能很多生产都必须被迫停产，同时生产数量的增加也要求电力能源与生产量相匹配，这就对电力生产能力提出了更好的要求。电力生产总量其实是比较大的，但是电力系统本身设备等问题也消耗了很多电能，尤其是配电网中的线损在总发电量中占有很大的比例。所以，目前电力企业发展的首要问题是通过自身系统的优化，达到节能环保提高供应效率。

一、配电网损耗分析的目的和意义

在配电网损耗管理工作当中，关于将配电损耗的分析是末端环节，这个分析环节能够将装置和设备以及运行方式等多个环节进行分析以对配电网的合理性进行科学的判断，对于其不稳定性进行及时的处理，从而降低电路损失和损耗。并且在对其进行细致分析的时候，可以对各个区域的电压进行全面剖析，找到问题的根源并进行根治。因为在配电网和各级用户直接连接且其覆盖的地区面积非常大，再加地区内的工业和商业用电量特别大，所以在输电线路上的电能损失也比较多。一般状况下，线路的功率因素会对电力系统自身的电能损失产生影响，功率因数和电能损耗的数量关系大致是随着电路功率因数的降低电路损耗会相应增加。所以提高功率因数是解决电路电能损耗的一个有效的方法。通常情况下提高电气的功率因数有两个方面可以努力，一是对电力系统添置无功补偿的相关装置以提高功率同时还能消除无功电流降低线损，二是在电力系统中添置整流器和变频器一减少简谐波产生的污染来降低能耗。因此，对配电网的损耗进行深入分析能够提高电能的质量，同时降低在输电过程中的电能损失，从而降低了发电厂的生产损失而提高了其总体上的经济效益，进而能够降低用客户所交电费中关于电损费用的分担。

二、配电网技术线损计算方法

1 配网理论线损计算

⑴传统算法

在传统计算方法当中，最常用的是均根电流法。均根电流法首先是对待计算电网进行一整天的用电负荷电流测量，然后将测量数据绘制成该电网的负荷曲线图，接着假设一天当中每个小时的用电负荷都是相同的，以小时为基本单元对电网当中的线路损失进行计算，最终将二十四个小时的用电进行加和计算，从而计算出每日的用电量。该计算方法的原理非常简单而易于使用，其主要适用范围是局部电网等电网负荷不是非常大的电网进行计算。该计算方法的不足之处在于其精确度不是非常高，因为在一天当中同一个地区也有很大的用电波动，所以该计算方法当中的代表日在严格意义上说没有普遍的代表性，所以说其计算结果能够代表一定的用电趋势，但是其可靠性和精确度相对来说比较低。

等值电阻法也是常用的传统电损计算方法之一，首先将电网当中的所有电阻信息进行采集，然后计算出理论上的等值电阻，然后按照Q=I2RT公式对其整个线路当中的线损进行起算。这种算法的优点是计算比较简单，且电阻值的采集工作也相对容易。该算法的主要缺点是由于电网当中部分老化的设备中的电阻被虚掩而采集不到其电阻值信息，因此造成其理论电阻值计算误差非常大，所以该计算方法在具有很多老化设备的电网中的精确度没有保障。

在传统电损计算方法当中，回归分析方的计算精度比较大，但是同时也需要做大量的数据采集工作。该方法首先要建立回归分析方程，然后对配电网的电损进行校对。一般情况下在在配电网中进行抽样计算，为了保证计算结果的精确度，其样本容量非常大。该方法的主要优点是其计算的精确度和可靠度比较高，其缺点是需要进行大量的数据分析工作。这种方法在实际工作中主要应用于规模较小的且每日用电波动较大的配电网的线损计算工作当中。

⑵潮流算法

在潮流计算方法当中，在6千伏到10千伏的单辐射状配电网上有广泛的应用。该计算方法是按照潮流计算定理对相关的电压参数进行推断和假设，在计算结束后在对预设的参数进行精细化的校正，当其参数的精确度满足计算需要时，根据既定参数来计算整个配电网的功率损耗。

动态潮流计算方法的计算基础是系统运行的基本规律，在系统运行的各个时段分别继续拧数据采集，然后运用插值计算出动态的有功值和无功值，最后将这些计算数值进行叠加最终计算出配电网的电损总量。该计算方法的优点是其计算结果的精确度和可靠性非常高，其缺点是要通过大量的数据信息采集和计算过程才能够保证其高度的准确性。该计算方法因为其具有极高的精确度和计算的灵活性而能够实现系统的在线计算，也因此使得其在大规模电网的计算中占有非常强的优势。大型配电网的损耗计算应用其他方法需要对电网进行分割停电，然后进行计算，这样常常影响其正常的生产生活，会造成一定的经济损失。而在线计算的方法，免除了停电采集数据的环节，同时其测量计算结果还有很高的可靠性，所以关于动态潮流计算方法在配电网损耗的计算中有很好的发展前景。

节点等效功率法是潮流计算方法之一，首先将计算时段每个节点跟时间变化时对应的功率当做等效功率来处理，然后用潮流计算方法计算配电网中各个部分的电量损耗。关于等效节点功率的确定方法主要是用负荷曲线接地法或者负荷曲线形状法来确定。该计算方法的主要优点是对于计算数据的采集特别方便，同时能够保证数据的准确性。

基于网络最大流概念的配网理论线损计算方法。该算法将大大简化了节点编号及原始数据准备工作，只需指定网络的发点及收点，其余各点可任意标号，有利于计算机处理，也为可视化配网线损计算软件的开发提供了有利条件。缺陷在于，只能用于单电源配网的线损计算，而不能适应多电源配网。

⑶智能算法

智能算法是随着近年来计算机技术发展和各种神经网络、遗传算法、粒子群算法等模拟生物智能的技术成熟而得到广泛应用的新型算法。将智能算法应用于线损理论计算时间不长，已有的算法主要使用神经网络、遗传算法来拟合和计算配网线损。

文献提出利用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，具有较好的鲁棒性和适应性，平均计算精度高达2.42%，适用于农村配电线路线损的实时计算。

文献提出一种将神经网络BP算法与GA算法结合，用于计算配电网线损的新型智能算法。对于有代表性的配电线路的线损与特征参数的样本数据，先作标准化处理，再进行分群，最后用GA与BP结合的新算法映射线损与特征参数之间的复杂关系。该算法收敛速度快，准确度高，避免了常规BP算法容易陷入局部极小而基本遗传算法过早收敛的缺点。

文献针对BP神经网络学习速度慢、容易陷入局部极小的缺点，提出了一种基于免疫遗传算法(IGA)的人工神经网络计算配电网的理论线损。该算法在遗传算法的基础上引入生物免疫系统中的多样性保持机制和抗体浓度调节机制，克服了GA算法的搜索效率低、个体多样性差及早熟现象，扩大了神经网络的权值搜索空间，提高了网络系统的学习效率和精度。

文献首次提出，利用电网参数、负荷量的预测数据进行理论线损率的神经网络预测，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。

2 具体计算方法

传统配电网线损计算方法主要有均方根电流法、平均电流法、最大负荷电流法、等值电阻法及节点等效功率法。配电网线损计算的基本公式见式（1）：

式中：A为电能损耗，()Ift为电流随时间表达式，R∑为电网等值电阻，ΔP0为变压器空载损耗，t为时间。由于()Ift不易获取，使上述积分式求解困难。电流法主要包括：均方根电流法、平均电流法及最大负荷电流法。均方根电流法将实测日当天的电流积分作等值简化处理，假设单位小时内负荷功率恒定，对电能损耗做分段计算，见式（2）：

式中：A为电网负荷实测日总损耗电量，Ieff为日均方根电流，R∑为电网等值电阻，I1、I2…I24为1点至24点的整点电流值，24th。若要计算配电网月电能损耗，则需对式（2）修正，修正方程见式（4）：

式中：Apg为线路某月实际有功电量，Ari为负荷实测日线路首端有功电量，t为实际运行时间，Nt为线路某月实际运行天数，Nt＝t/24。均方根电流法计算线损原理简单，易于掌握，是一种普遍采用的手算方法，适用于局部电网和个别元件的电能损耗计算。平均电流法、最大负荷电流法与均方根电流法原理相同，都是对24小时电流的积分作等值简化处理，假设单位小时内负荷恒定，只需将式（2）和式（4）中均方根电流换做平均电流或最大负荷电流，这里就不再赘述。

基于均方根电流法衍生出的等值电阻法将配电网络总电阻等值为线路电阻Rl与变压器电阻Rt之和，进而避开配电网结构的复杂性，计算精度上有一定提高。等值电阻法可分为电量法和容量法，电量法精度稍高于容量法，但电量法受系统运行方式的影响，需大量实时信息的校对与核实，对系统自动化程度有较高要求。电量法计算配网等值电阻如式（5）所示：

注意当等值电阻法首端电量为月数据，则电网总损耗△A为月损耗电量；首端电量为日数据，则电网总损耗△A为日损耗电量，需要对配电网月损耗做修正。等效功率法的优点在于计算数据为电能表数据，电能表的精度高于电流表，且电能表已经具有严格的定期检验制度，数据准确性高、可信度强。等效功率法简化收集与整理原始资料的工作，本质上该方法是将电能损耗问题转化为功率损耗问题（或潮流计算问题），可用于任意网络线损计算。

三、结语

电力是关系国家经济发展的重要行业，电力企业为国家的各项经济生产提供能源动力，电力是主要的生产力。同时电力企业的主要生产方式是活力发电，这就使得电力企业也对环境造成危害最大，对非可再生资源消耗最多，同时电力行业在发电的同时自身也在进行大量的电力损耗。所以，要针对这些情况对电力电力行业的各个工作环节进行调整，从电力生产设备的革新升级到电力能源生产原料的革新以及电力生产流程的优化调整等等。其中，最有效的方面是电力生产流程的优化和电力设备的更新，这需要相关科研工作者持续努力，最长远的方面是在配电和输电过程中通过优化电力输送材质来降低线损，这就需要相关领域的科研人员共同努力。

[1]彭宇文,刘克文.基于改进核心向量机的配电网理论线损计算方法[J].中国电机工程学报.2011(34)

[2]王健峰,张磊,陈国兴,何学文.基于改进的网格搜索法的SVM参数优化[J].应用科技.2012(03)