低压配电网线损分析和降损措施研究

谷建鹏

（国网山西省电力公司朔州市平鲁区供电公司，山西 朔州）

1 低压配电网线损分析

1.1 线损构成分析

当前，由于各区域、各供电企业所处的电网环境差异较大，电力系统中所采用的电力设备由于外部因素的干扰，使得电网在传输过程中未能实现最佳运行状态，造成了电力系统的“有功功率”损失[1]。将在此过程中产生的“有功功率”损失称之为“线损”，可以用下列公式来计算线损率：

式中：k 代表“有功功率”损失率（线损率）；s1代表供电企业所处的电网环境中的线损电量；s2代表供电企业所处的电网环境中的供电量或购电量。

不管是哪一条输电线路，都会存在不同程度的电力损失。按照损耗产生来源的不同，可将其分为两个主要类别，分别为理论方面的线损、管理方面的线损。前者主要是指一个单位（电力元件）在运行过程中所消耗能量的总和。理论上，按照线路受到损耗的变动规律及负荷工作运行的特点，可分为固定损耗、可变损耗，在铁芯发生多种电磁作用的过程中，交流电对铁芯磁场所产生的励磁电流会引起铁芯发热，这种现象通常被称为铁芯损耗[2]。励磁电能损失涉及整个电网的运行电压值，还涉及各种电力设备运行的稳压电流量大小及数值，因此，一般将励磁器的损耗列为同一种类型的损耗，将其称之为固定励磁损耗，即上文提出的固定损耗。在上述提出内容的基础上，将电阻在波动条件下产生的损耗称之为金属损耗，由于金属损耗受到多种因素的集成影响，因此，将此类损耗称之为可变损耗。

在电力系统中，因各个企业的运营管理部门及相关人员的管理不当，造成了大量的电力损耗。由于各因素之间并无明确的关系，因此，要准确地测定和计算此方面的损耗是非常困难的[3]。由于此部分损耗涉及供电企业的经营问题，所以被称作经营线路损失，也被称之为管理损耗。综合上述内容，根据损耗类别，进行实际线损率与理论线损率的计算，计算公式为：

式中：l 代表实际线损率；a 代表实际损失的电量；s3代表实际售电量。

式中：l1代表理论线损率；a1代表理论条件下，损失的电量；g 代表固定方面的线路电量损耗；g1代表可变的电路损耗。

1.2 低压配电网线损计算神经网络模型构建

完成上述相关内容的研究后，用图1 所示的内容。建立低压配电网等效电路：

图1 低压配电网等效电路

由于本次研究的配电网属于低压电网，因此，在建立等效电路模型时，可以将其中架空线路的导电能力忽略不计。

为实现以一种更加直观的方式进行低压配电网线损计算模型的表示，引进神经网络，将模型用三个结构层描述，分别为输入层、中间层（隐层）与输出层，首层为输入层，主要用于对低压配电网中节点参数的录入与感知，中间层主要用于函数的填充，函数可以用节点连接，最后，完成计算的数据通过输出层输出[4]。神经网络模型结构图见图2。

图2 神经网络模型结构

其中输出层与中间层的关系，可以用“S”型激励函数表示，表达式如下。

式中：F(net)代表“S”型激励函数；e 代表结构层之间的节点。

在进行输出的输入时，可以根据相关工作的具体需求，可进行“S”型激励函数的空间映射，将函数中的数值点按照上述公式，代入[-1,+1]区间内，通过此种方式，可以得到如图3 所示的映射图。

图3 “S”型激励函数的映射图

完成“S”型激励函数的映射后，根据映射点对应的空间位置、神经网络输出层的输出值，进行低压配电网中线路参数的校正，通过此种方式，实现对低压配电网线损计算神经网络模型的构建[5]。

2 降损措施

2.1 无功控制

针对低压配电网的线损问题，通过强化电网无功控制，对于保证整个电网的顺利运行有极大帮助。线损率与无功控制关系式为：

式中：△P代表线损率；c os φ1 代表功率因数；cos φ2代表无功功率。表1 中记录了功率因数 cos φ1与无功功率之间的关系。

表1 功率因数cos φ1 与无功功率 cos φ2关系

结合表中的数据分析得出，当低压配电网配电线路的功率以恒定的速度从0.85 降低到0.6 时，此时相应线路上的损耗率也降低了50%。因此，为了能够提升低压配电网的性能因数，需要加强对无功功率的控制。首先，应当采取全自动控制措施[6]。其次，在低压配电网运行的过程中，远程无功功率和较差电压会出现严重损失，进而导致电网的运行损失产生。针对变电站的电容器容量，应当对其进行充分补偿。计算并分析低压配电网对应无效补偿容量，并结合无功负荷需求调整电容器的容量，从而便于结合用电高峰和用电低谷合理对电路进行分配。通过对不同地区的无功进行合理地分配，可以有效地改善系统的无功补偿性能，提高系统的功率因数利用率，从而减少线路的损耗。按实际需要，实行集中式补偿，配变式补偿，用户式补偿，加强对配网补偿的管理。当配电网正常工作时，根据配电网的无功或功率的变化，进行自动切断，使功率因数达到最大。对于需要人工开关的电容器，应按照季节负载、功率因素的变化规律，并结合实际情况来操作。

2.2 合理选择配电变压器能耗等级与布置位置

变压器是低压配电网中的重要设备，其性能决定着整个电网的质量。为了达到节约资金、减少损耗、提高变压器运行效率的目的，结合低压配电网的转换要求，更换目标区域内所有高功耗的变压器，可以通过下述公式计算得出每年节省的电量：

式中：△A代表每年节电量；P01代表变压器在空载运行状态下的电能损耗；P代表空载损耗；t 代表一年内运行的小时数；P和P均代表变压器的短路损耗；S′/S代表负载率。此外，在安装过程中，变压器的位置要尽可能接近负荷中心。负荷核是输出力与输送距离的乘积。易于使用和易于维修的管道也是一项重要内容。配电网采取较高的水密措施，例如配电室位置较高、变压器基础较高等。地理位置优越，周围环境适宜进行日常维修。在确定最优解前，应该先进行计算，然后再考虑负荷的分配和所用的导线。应指出，在设定记忆体位址时，会有数个不同的位址被选取，所以要以降低损耗为目标，必须一次又一次地推算出最佳的连接方式。总而言之，低压配电网中的变压器数量较多，型号、功率等都存在一定差异，因此为达到降损目标，必须对原有变压器进行改造，鼓励用户在日常运行中使用节能环保的变压器。

2.3 优化计量统计控制

为更好实现计量控制，使用电子仪器减少仪器造成的损失。安装专用变压器、增加导体的截面等。需要定期严格检查下述测量参数：

式中：Qj代表计量装置的检验率；Qs代表电能表实际检查值；Qz代表电能表在指定周期内所显示的数字；Q代表校验前测量设备的通过率；βjq代表检查前通过的电能表的显示值。还可结合下述公式对实际读数率和测量精度进行评估：

式中：S 代表实际超表率；Sc代表实际抄表数；Yc代表应抄表总户数；C 代表抄表正确率；Cz代表抄表正确电量；Cs代表抄表的总电量。上述计算公式当中，抄表正确电量Cz是通过抄表总电量减去抄表错误电量得出，而抄表错误电量可以通过统计错误电量、错算电量和估抄电量的总和得出，通常情况下，实际抄表率应尽可能接近100%，低功耗实际抄表率不应小于98%，标准率应超过99%。

2.4 整体降损成果

在采取上述各项降损措施后，对比前后两年的线损率，明显应用降损措施后更低，见图4。

图4 降损措施应用前后降损效果对比

结合上述降损措施对配电网线路进行减损，例如计量装置的安装、台区改造、偷电漏电行为整治等，措施应用后，线损下降到了1.12%，由此可见，上述降损措施在实际应用中有效、可行。除本文上述提出的降损措施外，若将变压器装置的运行负荷设置在合理的目标范围内，则不仅可以有效降低功率损耗的目的，同时也能够在极大程度上提升运行效率，使低压配电网实现高效运行。

结束语

电网节能降损的目标，就是利用各种技术手段和管理方法，对电网运行过程进行全面的优化与规划，以此种方式，减少输电线路的电能消耗，从而达到降低并减小电网功率和能耗的目的。目前，我国对节电问题的研究已经进行了很长时间，在理论上已经比较成熟，需要进行更多的讨论。但是，在节能降耗方面，仍有较大的潜力。为实现对相关方面工作的持续推进，本文开展了此次研究。希望通过此次的研究，能够在真正意义上为低压配电网的稳定、安全运行，提供技术层面的帮助与指导。