李德祥，呂馳，陳薇冰，付家志，程樂(lè)峰，李石東，胡錫，李正佳

（1. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局，廣西 南寧，530032；2. 蘇州華天國(guó)科電力科技有限公司，江蘇 蘇州 215000）

基于多因素分析的配網(wǎng)線損改進(jìn)方法研究

李德祥1，呂馳1，陳薇冰1，付家志1，程樂(lè)峰2，李石東2，胡錫2，李正佳2

（1. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局，廣西 南寧，530032；2. 蘇州華天國(guó)科電力科技有限公司，江蘇 蘇州 215000）

對(duì)于配網(wǎng)線損計(jì)算，在傳統(tǒng)算法中應(yīng)用較多的是均方根電流法，它一般用于三相供電較平衡、負(fù)荷變化平緩、日負(fù)荷曲線峰谷差較小的情況。但由于目前配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平較低，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存在一定誤差，導(dǎo)致按照傳統(tǒng)線損計(jì)算方法得到的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大偏差。因此，通過(guò)對(duì)多種線損影響因素進(jìn)行分析，引入電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)因素、電網(wǎng)技術(shù)因素、運(yùn)行管理因素，提出了一種基于多因素分析的配網(wǎng)線損改進(jìn)方法，并根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明配網(wǎng)線損改進(jìn)方法的計(jì)算結(jié)果精度更高，更加符合實(shí)際情況，有利于準(zhǔn)確分析配網(wǎng)線損來(lái)源，合理使用降損措施，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

配電網(wǎng)；多因素分析；改進(jìn)算法；線損；電網(wǎng)規(guī)劃

0 引言

線損計(jì)算是電網(wǎng)眾多計(jì)算技術(shù)中的重要一部分，計(jì)算所得的線損率直接反映了電網(wǎng)的損耗大小和運(yùn)行效率，是評(píng)價(jià)電網(wǎng)公司的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)電網(wǎng)部門的線損管理和評(píng)估起到重要指導(dǎo)作用，并對(duì)電網(wǎng)的實(shí)際規(guī)劃具有指導(dǎo)意義。線損的大小整體上體現(xiàn)了電網(wǎng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行以及相關(guān)部門管理維護(hù)水平的高低。所以，線損率的準(zhǔn)確計(jì)算、預(yù)測(cè)是減少供電成本、提高電網(wǎng)運(yùn)行效率的重要環(huán)節(jié)。

目前，在10kv配網(wǎng)系統(tǒng)中，線損計(jì)算應(yīng)用較為基礎(chǔ)是均方根電流法[1，2]。并在此算法基礎(chǔ)上，發(fā)展出了等值電阻法、平均電流法和最大電流法等計(jì)算方法[3]。但這些方法對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本原始參數(shù)要求很高，在電網(wǎng)實(shí)際計(jì)算中，使用這些方法往往需要花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，因此實(shí)施難度很大?；芈冯娏鞣╗4]能結(jié)合實(shí)際監(jiān)控終端數(shù)據(jù)，是電網(wǎng)計(jì)算中較為理想的計(jì)算方法。但因?qū)嶋H配網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化水平較低、測(cè)量數(shù)據(jù)存在一定誤差等原因，使得回路電流法計(jì)算所得的線損與實(shí)際線損誤差較大，不明損耗明顯，影響了電網(wǎng)公司的綜合管理，不利于評(píng)估配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)性。回歸分析法[5，6]在電網(wǎng)中也有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，但回歸方程的確定需豐富的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，不利于在不同的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中廣泛使用。另外，隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為配電網(wǎng)線損計(jì)算提供了新思路[7-14]，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法無(wú)需輸入和輸出數(shù)學(xué)表達(dá)式，僅通過(guò)樣本的訓(xùn)練就能實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出的函數(shù)映射。但計(jì)算過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，不利于大規(guī)模電網(wǎng)線損計(jì)算的實(shí)施。分群算法[8]將樣本數(shù)據(jù)分類，再利用BP型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射到每個(gè)群的樣本數(shù)據(jù)，利用這種算法計(jì)算配網(wǎng)線損精度高，誤差小，但計(jì)算速度過(guò)慢且計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，無(wú)法結(jié)合到實(shí)際電網(wǎng)的線損計(jì)算中。

以上電網(wǎng)配網(wǎng)線損計(jì)算方法并沒(méi)有系統(tǒng)全面的考慮實(shí)際運(yùn)行中的各項(xiàng)影響因素，對(duì)實(shí)際電網(wǎng)中的應(yīng)用意義不大，缺少可操作性，很難對(duì)電網(wǎng)中配網(wǎng)線損計(jì)算提出實(shí)質(zhì)性幫助[9-12]。綜合考慮以上情況，本文將建立精確、全面、符合實(shí)際的配網(wǎng)線損計(jì)算模型。

本文主要通過(guò)對(duì)電力網(wǎng)線損理論計(jì)算進(jìn)行分析，在滿足計(jì)算要求的精度下，將影響電網(wǎng)線損因素進(jìn)行分類，考慮主要因素，忽略次要因素，并對(duì)主要因素進(jìn)行量化，建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型對(duì)電網(wǎng)技術(shù)線損計(jì)算分析。最終結(jié)合南寧供電局算例，進(jìn)一步縮小管理因素線損，分析不明線損，達(dá)到配網(wǎng)線損合理化、透明化的目的。

1 線損影響因素分析

在配電網(wǎng)中，線損的大小受到多方面因素影響，按照各因素性質(zhì)主要可以分為四類：規(guī)劃建設(shè)因素、技術(shù)因素、管理因素和外在因素[15]。

規(guī)劃建設(shè)因素主要分為四大類：即電網(wǎng)設(shè)備配置、電 壓等級(jí)的確定、電網(wǎng)布局、設(shè)備的選型等。在傳統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)計(jì)中，雖然已經(jīng)較全面地考慮了以上因素，但很少考慮因自然因素、人為因素等導(dǎo)致的設(shè)備老化[16]而帶來(lái)的額外損耗。因此，本文著重分析設(shè)備老化對(duì)配網(wǎng)線損的影響。

管理因素指電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行方式、三相不平衡度、供電設(shè)備的維護(hù)和健康情況，以及所采取的抄表方式、用戶違章用電和竊電損失、電網(wǎng)元件漏電與故障損失、營(yíng)業(yè)中抄表核收差錯(cuò)損失等。三相負(fù)荷不平衡是在配電網(wǎng)中普遍存在的一個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)提高管理方式等來(lái)有效改善三相不平衡的情況，對(duì)此，本文根據(jù)配網(wǎng)實(shí)際情況著重分析三相不平衡度和線損之 間的關(guān)系。

電網(wǎng)技術(shù)因素指通過(guò)技術(shù)手段改變線損大小的方式，主要包括：調(diào)壓、調(diào)頻、調(diào)容技術(shù)、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)、電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)安裝技術(shù)等。其中，調(diào)壓和無(wú)功補(bǔ)償是電網(wǎng)中較常用、成本較低的技術(shù)，由于無(wú)功補(bǔ)償也可以改善電網(wǎng)的電壓水平，所以本文主要對(duì)配網(wǎng)中電壓合格率進(jìn)行評(píng)估，并考慮其對(duì)配網(wǎng)線損的量化影響。

外在因素指當(dāng)?shù)貧庀髼l件、實(shí)際負(fù)荷特性等不屬于上述三者因素、不受人為影響的一些客觀變量，此類因素在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中很難通過(guò)人為因素來(lái)改進(jìn)，或者改進(jìn)的成本太高，因此暫不考慮外在因素對(duì)線損計(jì)算的影響。

1.1 設(shè)備老化影響

在配電網(wǎng)線損中，變壓器和線路的損耗占絕大部分，其中變壓器的老化對(duì)其損耗的影響更大，因此在設(shè)備老化問(wèn)題中，主要選取變壓器作為研究對(duì)象。在1954 年，美國(guó)通用電氣對(duì)設(shè)備壽命的評(píng)估問(wèn)題[17]提出了一種理論，其基本思想是基于“預(yù)知維護(hù)”的一種評(píng)估模式，通過(guò)各種有效手段對(duì)運(yùn)行中的電力設(shè)備做出健康程度的診斷和預(yù)測(cè)，并根據(jù)結(jié)果對(duì)電力設(shè)備的壽命進(jìn)行合理評(píng)估，同時(shí)還可以有針對(duì)性地進(jìn)行檢修。在1996 年，該公司再次提出了基于電力變壓器的診斷技術(shù)的壽命預(yù)測(cè)模型。對(duì)于預(yù)知維護(hù)和評(píng)估技術(shù)，它們的核心思想都是基于電力設(shè)備中各元件的健康水平狀況，并由此對(duì)未來(lái)的運(yùn)行狀況做出科學(xué)性預(yù)測(cè)。此類評(píng)估思想對(duì)于設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的意義是極具參考價(jià)值的[18，19]。但是，無(wú)可置否，此類評(píng)估思想的重點(diǎn)始終集中于設(shè)備自身，其明顯缺點(diǎn)是無(wú)法考慮到設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境和影響設(shè)備運(yùn)行的其他因素。作為一種設(shè)備運(yùn)行壽命的評(píng)估方法，它缺少全面性、綜合性。本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，除了考慮影響變壓器運(yùn)行的內(nèi)在和外在因素之外，并主要分析變壓器的老化對(duì)線損的影響。

在變壓器老化所增加的線損中，損耗主要包括兩個(gè)部分[20]：

1）變壓器的固定損耗會(huì)隨著變壓器的老化而逐漸增加，并隨著變壓器泄漏電流的增大而增大；

2）變壓器的可變損耗與流經(jīng)變壓器的電流及變壓器自身等效內(nèi)阻有關(guān)，隨著變壓器的老化，其自身等效內(nèi)阻逐漸增大，導(dǎo)致變壓器損耗增加。

本文在建立變壓器老化影響模型中，考慮了EA公司的健康評(píng)估計(jì)算模型，該模型的核心是在設(shè)備老化原理的基礎(chǔ)上，評(píng)估設(shè)備健康水平與運(yùn)行時(shí)間的變化關(guān)系，該模型廣泛應(yīng)用于北美和英國(guó)電力設(shè)備的健康狀態(tài)預(yù)測(cè)。

健康水平指數(shù)計(jì)算公式[21]：

式中，HI0為變壓器的健康水平指數(shù)的初值 ，HI 是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后變壓器的健康水平指數(shù) ，B 為老化系數(shù)，T1是全新變壓器HI0對(duì)應(yīng)的年份，一般為該變壓器投運(yùn)年份，T2是與所要計(jì)算的 HI 對(duì)應(yīng)的年份，可為當(dāng)前年份，也可為未來(lái)年份。

文獻(xiàn)[21]指出健康水平指數(shù)的評(píng)估范圍為 0-10，其值越低等效于變壓器狀態(tài)越好。健康水平指數(shù)處于 0-3 之間代表變壓 器運(yùn)行狀態(tài)良好，且變壓器性能穩(wěn)定、故障發(fā)生概率處于較低的水平，變壓器的健康水平指數(shù)和故障發(fā)生概率在評(píng)估有效時(shí)間內(nèi)不會(huì)有太大的波動(dòng)和起伏；健康水平指數(shù)處在 3-6.5 之間代表變壓器已經(jīng)出現(xiàn)一定程度上的老化現(xiàn)象，并且老化過(guò)程開(kāi)始上升，雖然這時(shí)變壓器的故障發(fā)生概率依舊處于較低水平，但已開(kāi)始進(jìn)入上升階段，老化率也開(kāi)始逐步上升；當(dāng)健康水平指數(shù)大于 6.5 時(shí)，代表變壓器已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重的老化，處于這種狀態(tài)下，故障發(fā)生概率顯著上升，所對(duì)應(yīng)的老化速率也會(huì)出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。

1.2 三相電流不平衡度影響

在電力系統(tǒng)中，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，各相負(fù)荷電流不相等，則等價(jià)于在相間產(chǎn)生不平衡電流，最終不平衡電流流過(guò)中性線，將會(huì)增加中性線負(fù)荷。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡電流在極端情況下時(shí)，線路線損會(huì)增加5倍，而在配網(wǎng)中三相不平衡問(wèn)題比較突出，因此分析配網(wǎng)線損中三相不平衡度對(duì)線損計(jì)算十分重要。為便于研究三相不平衡與損耗變化的關(guān)系，現(xiàn)引入負(fù)荷電流不平衡度并考慮三相負(fù)荷電流不平衡時(shí)線損的增加率[22-24]。

根據(jù)南寧市電網(wǎng)中給出的不平衡度數(shù)據(jù)定義，不平衡度k為三相中最大相電流與最小相電流的差值與該線路額定電流的比值，即

其中，k為三相不平衡度，Imax為最大相電流，Imin為最小相電流，IN為線路額定電流。

假定三相四線制線路的單位長(zhǎng)度相線電阻為R，單位長(zhǎng)度中性線電阻為2R（一般中性線截面為相線截面的一半）。

則三相不平衡時(shí)相線功率損耗P為：

其中，P為三相總功率損耗，ka、kb、kc分別為A、B、C相不平衡率，I為平均電流。

中性線上電流為：

其中，I0為中性線電流，Iav、Ibv、Icv分別為A、B、C各相平均電流，則中性線損耗為：

其中，P0為中性線損耗。

1.3 電壓合格率影響

目前，中壓電網(wǎng)電壓調(diào)控手段偏少，在負(fù)荷高峰或者低谷時(shí)受限于設(shè)備自動(dòng)化水平。負(fù)荷分布、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等條件限制，很多地區(qū)只能依靠人工改變電壓分接頭或者粗獷式無(wú)功補(bǔ)償來(lái)調(diào)節(jié)電壓，因此造成在電網(wǎng)中電壓合格率嚴(yán)重偏低，很大程度上造成不必要的線路損失[25，26]。因此，將電壓合格率考慮到線損計(jì)算及降損分析中具有合理、切合實(shí)際的作用。

電壓合格率，即為在一定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定范圍值之下的電壓與超出規(guī)定范圍值電壓的比值。傳統(tǒng)的電壓合格率定義為：在電壓限定范圍之內(nèi)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行電壓累計(jì)運(yùn)行時(shí)間和系統(tǒng)總運(yùn)行時(shí)間的比值。其定義表達(dá)式如下：

空巢老人缺乏情感慰藉，常伴孤獨(dú)、焦慮、抑郁等負(fù)面情緒，持久、反復(fù)體驗(yàn)后，易轉(zhuǎn)為一種長(zhǎng)期的精神刺激，直接影響心理健康狀態(tài)。宋潔等人研究表明，空巢老人情緒低落易誘發(fā)免疫功能異常，亦會(huì)導(dǎo)致或加重抑郁癥狀[10]。因此，排解空巢老人生活中的不良情緒，有助于提高其心理健康水平。

其中，Uhg（%）為電壓合格率，Tyx為電壓越限累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，Ttotal為監(jiān)測(cè)點(diǎn)電壓運(yùn)行時(shí)間。

考慮到電壓合格率對(duì)配網(wǎng)線損的影響，本文引進(jìn)一個(gè)電壓影響系數(shù)，對(duì)原有計(jì)算線損進(jìn)行修正：

其中，Ku為電壓影響系數(shù)。

2 基于多因素分析的線損改進(jìn)算法

在傳統(tǒng)線損計(jì)算方法中，均方根電流法應(yīng)用的最為廣泛。在主網(wǎng)和高壓配電網(wǎng)中，由于電壓等級(jí)高，管理規(guī)范，三相不平衡、電壓合格率以及其他技術(shù)、管理、規(guī)劃因素對(duì)線損的影響較少，且測(cè)量精度高，利用傳統(tǒng)均方根電流法能夠較準(zhǔn)確的反映出線損的實(shí)際情況。而在低壓配網(wǎng)中，三相不平衡、電壓合格率等問(wèn)題較突出，同時(shí)低壓線路、變壓器等設(shè)備眾多，管理難度大，導(dǎo)致按照傳統(tǒng)線損計(jì)算方法無(wú)法準(zhǔn)確反映出實(shí)際損耗，因此需要對(duì)現(xiàn)有的線損計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，使其具有更高的應(yīng)用性，有利于電網(wǎng)管理部門分析和管理線損。

基于多因素分析的線損改進(jìn)算法是結(jié)合傳統(tǒng)配網(wǎng)線損計(jì)算并將設(shè)備老化、三相電流不平衡度、電壓合格率等影響因素進(jìn)行綜合考慮的改進(jìn)算法。結(jié)合前文所述，將影響線損的四種因素：規(guī)劃建設(shè)因素、技術(shù)因素、管理因素和外在因素分別選取各大因素中的主要影響因子建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而計(jì)算出各因素權(quán)重模型，在傳統(tǒng)均方根電流法基礎(chǔ)上，綜合考慮各因素影響結(jié)果，最后得出基于多因素分析的線損改進(jìn)算法。

在傳統(tǒng)線損計(jì)算方法[27-29]中，計(jì)算線損分為變壓器線損和線路線損兩部分，線路線損計(jì)算公式為：

其中，R0為線路等效電阻，Ki為第i條線路負(fù)荷形狀系數(shù)，Pi為第i條線路輸入供電量，Uav為線路平均電壓，cosФav為線路平均電壓，T為測(cè)量周期，Ai為線路供電量。

其中，Pki為第i個(gè)變壓器額定功率，INi為第i個(gè)變壓器額定電流，ii（t）為第i個(gè)變壓器輸入電流，Pi（t）為第i個(gè)變壓器輸入電量，Ui（t）為第i個(gè)變壓器額定電壓。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮前文提及的影響因素。對(duì)于設(shè)備老化，根據(jù)健康水平指數(shù)公式，可以得到老化系數(shù)B：

其中，HI=6.5、HI0=0.5、T2-T1=50（選取變壓器額定工作年限為50年），計(jì)算得B=0.0051。

對(duì)于三相電流不平衡度，根據(jù)變壓器和線路的不同進(jìn)行分開(kāi)考慮，假設(shè)三相四線制配網(wǎng)中一相負(fù)荷重載，一相輕載，一相正常，則有：

其中，k為總?cè)嗖黄胶舛龋琸a、kb、kc分別為A、B、C相不平衡率。結(jié)合上式得三相四線制10kV輸電線線損為：

其中，Px為三相四線制10kV輸電線線損。對(duì)于變壓器損耗，同樣基于線路一相重載，一相輕載，一相正常的情況，并且不存在中性線的影響，則三相不平衡率略小于線路損耗，其表達(dá)式為：

其中，Pb為三相不平衡情況下，變壓器損耗。對(duì)于電壓合格率，則將最終線損乘以前文所定義的電壓影響影響系數(shù)。綜上多因素分析的配網(wǎng)改進(jìn)算法的線損計(jì)算方式為：

其中，ΔAl為未考慮三相不平衡下的線路損耗，ΔAT為未考慮三相不平衡下的變壓器損耗，ΔT為變壓器實(shí)際運(yùn)行年數(shù)。

基于多因素分析的線損算法流程如圖1。

3 算例分析

以南寧市10kv配網(wǎng)為例，選取南寧市2015年全年數(shù)據(jù)。根據(jù)均方根電流法，在傳統(tǒng)配網(wǎng)線損計(jì)算中，依據(jù)式（8）、（9）計(jì)算，以九月份南寧市興寧區(qū)安波929線路數(shù)據(jù)為例：其中R0為查詢對(duì)應(yīng)線路型號(hào)，利用等效電阻法求得0.55Ω/km，饋線總長(zhǎng)3km；cosφav為0.94；電壓等級(jí)選取10kV；周期為一個(gè)月720小時(shí)；形狀系數(shù)Ki為1.5；該線路九月輸入電量Ai為2103720瓦，計(jì)算損耗為252849.799度。此為安波929線路九月線損總和。在變壓器損耗中根據(jù)變壓器型號(hào)計(jì)算：取安波929線路一號(hào)公變，其型號(hào)為SCB11-800/10.5，額定功率800kW；空載損耗170kW；負(fù)載率0.48；功率因素0.97；電壓等級(jí)10kV；計(jì)算得損耗80度。將南寧市10kV線路損耗與變壓器損耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得九月份總線損為4036萬(wàn)度。圖2為傳統(tǒng)均方根線損算法結(jié)果與南寧局測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比。

圖1 基于多因素分析的線損算法流程圖Fig.1 Flowchart of line loss algorithm based on multiple factor analysis

圖2 2015南寧市10kV配網(wǎng)測(cè)量損耗與傳統(tǒng)方均跟值電流法計(jì)算結(jié)果對(duì)比Fig.2 Results comparison between the measuring loss of Nanning 10kV distribution network in 2015 and the conventional RMS current method

從圖2可看出，傳統(tǒng)的配網(wǎng)計(jì)算方法計(jì)算出的線損變化趨勢(shì)與實(shí)際測(cè)量結(jié)果近似相符，反映了傳統(tǒng)均方根算法一定的合理性，因此以均方根電流法為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合多因素分析進(jìn)行改進(jìn)也是比較合理的。但是從計(jì)算線損量的絕對(duì)值上來(lái)看，傳統(tǒng)算法計(jì)算所得量明顯小于測(cè)量值，月計(jì)算誤差在5%～30%之間，平均在11%左右，可見(jiàn)在利用傳統(tǒng)均方根法進(jìn)行配網(wǎng)線損計(jì)算的時(shí)候，誤差較大。通過(guò)分析可以得知，在傳統(tǒng)的線損計(jì)算中，特別是主網(wǎng)計(jì)算中，三項(xiàng)不平衡、電壓合格率等多方面因素的影響較小，加上管理嚴(yán)格，測(cè)量裝置齊全，精度較高，因此傳統(tǒng)的均方根電流算法并沒(méi)有考慮多方面技術(shù)、管理因素的影響。而在實(shí)際配網(wǎng)中，考慮到三相不平衡、電壓不合格等問(wèn)題普遍存在，且影響較大，同時(shí)線損管理難度大，就會(huì)導(dǎo)致按照傳統(tǒng)均方根算法計(jì)算出的線損值會(huì)明顯小于實(shí)際測(cè)量值。所以在配網(wǎng)線損計(jì)算中，傳統(tǒng)均方根算法對(duì)于不明線損的分析較為乏力，不利于電網(wǎng)公司的經(jīng)濟(jì)性管理和規(guī)劃。

根據(jù)本文提出的改進(jìn)配網(wǎng)線損計(jì)算方法，在原有的4036萬(wàn)度損耗基礎(chǔ)上，考慮多方面影響因素，根據(jù)式（14）進(jìn)行計(jì)算，其中Ku為1.159；Δ T取6.68年，得老化系數(shù)為1.033；三相不平衡率為0.18；則調(diào)整后結(jié)果為4948.05906萬(wàn)度。下圖3為利用改進(jìn)算法計(jì)算得到的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，相比較傳統(tǒng)的均方根電流算法，改進(jìn)算法得到的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量值更加接近，在線損變化趨勢(shì)基本一致的基礎(chǔ)上，相對(duì)誤差也明顯減少。同時(shí)由于考慮了設(shè)備老化、三相不平衡度等多種因素，并建立了相應(yīng)計(jì)算模型，使得供電單位能夠?qū)﹄娋W(wǎng)線損的組成進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，分析各部分因素對(duì)線損的影響大小，以便于通過(guò)合理、經(jīng)濟(jì)的手段來(lái)有效降低損耗。

圖3 2015南寧市10kV配網(wǎng)測(cè)量損耗與改進(jìn)線損算法結(jié)果對(duì)比Fig.3 Results comparison between the measuring loss of Nanning 10kV distribution network in 2015 and the improved line loss algorithm

4 總結(jié)

本文通過(guò)分析配網(wǎng)中線損計(jì)算中傳統(tǒng)均方根電流法的不足，提出一種基于多因素分析的配網(wǎng)改進(jìn)線損算法。該算法從實(shí)際出發(fā)，將設(shè)備老化、三相電流不平衡、供電電壓三類主要因素加入傳統(tǒng)計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)南寧電網(wǎng)線損的合理計(jì)算和分析。根據(jù)多因素改進(jìn)算法模型，能有效預(yù)測(cè)各類因素對(duì)實(shí)際線損的影響，有利于供電單位對(duì)各類降損手段的科學(xué)規(guī)劃，有效提高經(jīng)濟(jì)性。

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)改進(jìn)算法模型，可以分解出各因素單獨(dú)對(duì)線損的影響，從而使得供電公司能夠針對(duì)性地采取相應(yīng)的降損措施，避免盲目地進(jìn)行各類改造工程。同時(shí)也能夠?qū)祿p工程的投入產(chǎn)出進(jìn)行量化、分析，使得降損效果能夠最大化，這樣不但可以提高降損工程的經(jīng)濟(jì)性，也最大程度上減少線損，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。另外，盡管基于多因素分析的線損改進(jìn)算法要求的測(cè)量數(shù)據(jù)要比傳統(tǒng)線損算法多，但是大部分?jǐn)?shù)據(jù)如三相不平衡度、電壓合格率等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)計(jì)量，能夠從供電公司的計(jì)量系統(tǒng)直接讀取，因此并不會(huì)增加太多工作量，而且改進(jìn)算法模型使用較簡(jiǎn)便，使得改進(jìn)算法擁有較高的適應(yīng)性和易操作性。

[1] 扈國(guó)維. 配電網(wǎng)線損計(jì)算與降損技術(shù)措施研究[D]. 華北電力大學(xué)（北京），2015.

G W Hu. The research of distribution network line loss calculation and the measure for reducing loss[D]. North China Electric Power University（Beijing），2015.

[2] 冉兵，宋曉輝. 配電網(wǎng)線損影響因素分析[J]. 華中電力，2009，22（6）：30-33.

B Ran，X H Song. Analysis on Influencing Factors of Distribution Network Line Loss[J]. Central China Electric Power，2009，22（6）：30-33.

[3] 白帆. 等值電阻法計(jì)算線損的簡(jiǎn)化研究[D]. 河北大學(xué)，2014.

F Bai. Study on The equivalent resistance method to simplify the calculation of line loss[D]. Hebei University，2014.

[4] 王剛軍，王承民，李恒，等．基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的配網(wǎng)理論網(wǎng)損計(jì)算方法[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2002，26（12）：18-20.

G J Wang，C M Wang，H Li Heng，et al. Calculation method of theoretical network loss in power distribution network based on measured data[J]. Power System Technology，2002，26（12）：18-20.

[5] 王新煒．井岡山茨坪城區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃及配電自動(dòng)化建設(shè)研究[D]．華北電力大學(xué)，2015.

X W Wang. Research of power grid planning and the construction of distribution automation in Jinggangshan Ciping town[D] . North China Electric Power University，2015.

[6] 何川，蔣曉艷. 基于一元線性回歸模型的農(nóng)村用電量預(yù)測(cè)[J]. 西藏科技，2013，20 （10）：74-76.

C He，X Y Jiang. Forecast of rural electricity consumption based on variate linear regression model[J]. Xizang Technology，2013，20（10）：74-76.

[7] S W Kau，M Y Cho，C Z Chen，et al．Distribution feeder loss analysis by using an artificial neural network[J]. Electric Power Systems Research，1995，34（2）：85-90.

[8] 文福拴，韓禎祥．基于分群算法和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)線損計(jì)算[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1993，13（3）：41-50.

F S Wen，Z X Han. The calculati on of energy losses in distribution systems based upon a clustering algorithm and an artificial neural network model[J]. Proceedings of the CSEE，2002，1993，13（3）：41-50.

[9] 唐曉勇．配電網(wǎng)線損計(jì)算方法研究[D]．湖南大學(xué)，2014.

X Y Tang. Research on line loss calculation method of distribution network [D]. Hunan University，2014.

[10] 韓永強(qiáng)，季小慧. 基于IGA-BP綜合算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線損計(jì)算中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)電力教育，2011，27（9）：101-103.

Y Q Han，X H Ji. Application of artificial neural network in line loss calculation based on IGA-BP [J]. China Electric Power Education，2011，27（9）：101-103.

[11] 姜惠蘭，安敏，劉曉津，等．基于動(dòng)態(tài)聚類算法徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)線損計(jì)算[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25（10）：35-39 .

H L Jiang，M An，X J Liu，et al. The calculation of energy losses in distribution systems based on RBF network with dynamic clustering algorithm[J]，Proceedings of the CSEE，2005，25（10）：35-39.

[12] 李亞，劉麗平，李柏青，等．基于改進(jìn) K-Means 聚類和 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)區(qū)線損率計(jì)算方法．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，36（17）：4543-4550.

Y Li，L P Liu，B Q Li，et al. Calculation of line loss rate in transformer district based on improved K-Means clustering algorithm and BP neural network[J]. Proceedings of the CSEE，2016，36（17）：4543-4550.

[13] 郝慶輝. 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)線損計(jì)算與分析[D]．東北石油大學(xué)，2014 .

Q H Hao. Calculation and analysis of power distribution network line loss on RBF neural network[D]，Northeast Petroleum University，2014.

[14] 饒堯，邱澤晶，彭旭東. 基于層次分析法的電網(wǎng)能效影響因子分析研究[J]. 節(jié)能技術(shù)，2014，32（1）：51-54.

Y Rao，Z J Qiu，X D Peng. Analysis of grid energy efficiency factors based on analytic hierarchy process[J]，Energy Conservation Technology，2014，32（1）：51-54.

[15] 饒銳，程樂(lè)峰，宋浩佳，等. 基于多頻超聲波原理的變壓器故障檢測(cè)方法探究[J]. 新型工業(yè)化，2015，5（7）：57-63.

R Rao，L F Cheng，H J Song，et al. Research on transformer fault detection method based on the principle of multi-frequency ultrasonic waves[J]，The Journal of New Industrialization，2015，5（7）：57-63.

[16] 劉有為，馬麟，吳立遠(yuǎn)，等. 電力變壓器經(jīng)濟(jì)壽命模型及應(yīng)用實(shí)例[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（10）：235-240.

Y W Liu，L Ma，L Y Wu，et al. Economic life model of power transformer and its application[J]，Power System Technology，2012，36（10）：235-240.

[17] T Nakagawa. Sequential imperfect preventive maintenance policies [J]，IEEE Transactions on Reliability，1988 ，37（3）：295-298.

[18] 高亞嫻. 電力變壓器故障診斷及壽命預(yù)測(cè)方法的研究[D]. 西安電子科技大學(xué)，2007.

Y X Gao. A study of fault diagnosis and life expectancy for transformer [D]，Xidian University，2007.

[19] 王慧芳，趙婉芳，杜振東，等. 基于壽命數(shù)據(jù)的電力變壓器經(jīng)濟(jì)壽命預(yù)測(cè)[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（3）：810-816.

H F Wang，W F Zhao，Z D Du，et al. Economic life prediction of power transformers based on the lifetime data [J]，Power System Technology，2015，39（3）：810-816.

[20] 潘艷蓉. 配電網(wǎng)線損考核指標(biāo)及降損策略的研究[D]. 武漢大學(xué)，2004.

Y R Pan. Study on the check index for line losses and strategy to reduce line losses in distribution grid [D]. Wuhan University，2004.

[21] 梁博淵，劉偉，楊欣桐. 變壓器健康狀況評(píng)估與剩余壽命預(yù)測(cè)[J]. 電網(wǎng)與清潔能源，2010，26（11）：37-43.

B Y Liang，W Liu，X T Yang. Transformer condition assessment and residual life prediction [J]，Power System and Clean Energy，2010，26（11）：37-43.

[22] 曾惜，肖敏. 三相負(fù)荷不平衡對(duì)線損的影響[J]. 貴州電力技術(shù)，2016，19（3）：82-84.

X Zeng，M Xiao. The influence of three-phase unbalanced load on line loss[J]，Guizhou Electric Power Technology，2016，19（3）：82-84.

[23] 牛迎水，崔素媛. 低壓三相電流不平衡對(duì)線損的影響與治理[C]. 電能質(zhì)量及柔性輸電技術(shù)研討會(huì)，2014：409-414.

Y S Niu，S Y Cui. Impacts and control of low-voltage three-phase current unbalance on linw loss [C]，Power Quality and Flexible Transmission Technology Seminar，2014：409-414.

[24] 馮成，徐長(zhǎng)寶，李懷宇，等. 三相電流不平衡及諧波對(duì)電網(wǎng)損耗的影響分析[J]. 電氣應(yīng)用，2016，35（13）：47-52.

C Feng，C B Xu，H Y Li，et al. Impact analysis of three-phase current unbalance and harmonic on power grid loss [J]，Electrotechnical Application，2016，35（13）：47-52.

[25] 張先泰，蔡金錠，丁智華，等. 電容補(bǔ)償在配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)中的應(yīng)用[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（2）：116-118+128.

X T Zhang，J D Cai，Z H Ding，et al. Application of capacitance compensation in voltage adjustment of distribution power system [J]，Electric Power Automation Equipment，2011，31（2）：116-118+128.

[26] 鄭霓虹. 配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化方法的研究[D]. 重慶大學(xué)，2002.

N H Zheng. Research on reactive power optimization of the radial distribution system [D]，Chongqing University，2002.

[27] 張祥華. 10kV配電網(wǎng)極限線損計(jì)算方法研究[D]. 華南理工大學(xué)，2014.

X H Zhang. Calculation method research about ultimate line losses of 10 kV distribution network [D]. South China University of Technology，2014.

[28] 蘇志雄，曾民星，孔燦，等. 基于線損影響因素的配電網(wǎng)線損計(jì)算方法研究[J]. 電氣應(yīng)用，2013，S1：413-416.

Z X Su，M X Zeng，C Kong，et al. Research on distribution network line loss calculation method based on line loss impact factors [J]，HElectrotechnical Application，2013，S1：413-416.

[29] 溫建春，韓學(xué)山，張利. 一種配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的改進(jìn)算法[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2008，20（4）：72-76.

J C Wen，X S Han，L Zhang. Improved method for theoretical line loss calculation of distribution network [J]，Proceedings of the CSU-EPSA，2008，20（4）：72-76.

[30] 程樂(lè)峰，陳藝璇，余濤. 配網(wǎng)變壓器節(jié)能改造技術(shù)和方法探討[J]. 新型工業(yè)化，2016，6（6）：23-38.

L F Cheng，Y X Chen，T Yu. Discussion on energy conservation and reconstruction techniques and methods of distribution transformers [J]，The Journal of New Industrialization，2016，6（6）：23-38.

[31] 徐志，程樂(lè)峰，余濤，郭成，鄭煒楠. 基于Android平臺(tái)的電力節(jié)能診斷計(jì)算器APP設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 廣東電力，2015，28（11）：116-120.

Z Xu，L F Cheng，T Yu，et al. Development and Application of a power energy conservation and diagnosis calculator based on Android platform [J]，Guangdong Electric Power，2015，28（11）：116-120.

Study on Improved Loss Calculation Method for Distribution Network Based on Multiple Factor Analysis

LI De-xiang1, LV Chi1, CHEN Wei-bing1, FU Jia-zhi1, CHENG Le-feng2, LI Shi-dong2, HU Xi2, LI Zheng-jia2
(1. Nanning Power Supply Bureau, Guangxi Power Grid Co., Ltd., Nanning 530032, China; 2. Suzhou Huatian Power Technology Co., Ltd., Suzhou 215000, China)

Root-mean-square (RMS) current method is widely used in loss calculation of distribution network. It’s applicable to the situation of balanced three-phase power and small change in load. But because of the low automation level, there still exists a certain amount of err ors in data collection system, which leads to the large errors in the results of loss calculation. Thus, the paper came up with an improved loss calculation method based on multiple factors, including power network planning factors, technical factors and management factors. By the calculation case with actual data, the result showed that the improved method was more accurate than the traditional RMS current method, and can help to analyze loss composition more precisely, take reduction measures more reasonably and enhance economy of power network.

Distribution network; Multiple factors analysis; Improved algorithm; Line loss; Power system planning

李德祥，呂馳，陳薇冰，等. 基于多因素分析的配網(wǎng)線損改進(jìn)方法研究[J]. 新型工業(yè)化，2016，6（10）：20-28.

10.19335/j.cnki.2095-6649.2016.10.004

: LI De-xiang, LV Chi, CHEN Wei-bing, et al. Study on Improved Loss Calculation Method for Distribution Network Based on Multiple Factor Analysis[J]. The Journal of New Industrialization, 2016, 6(10)： 20-28.

中國(guó)南方電網(wǎng)科技項(xiàng)目資助(040100 [2016] 030200JH00090)

李德祥（1986-）男，通信作者，工程師，本科，從事節(jié)能、線損等工作；呂馳（1974-），男，電力工程師，本科，從事電力規(guī)劃及節(jié)能環(huán)保工作；陳薇冰（1978-），女，工程師，碩士，從事節(jié)能、線損工作，對(duì)管理降損方面有較深研究；付家志（1986-），男，電氣工程師，本科，從事管理線損方面；程樂(lè)峰（1990-），男，博士研究生，主要研究方向?yàn)榕渚W(wǎng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行與控制等；李石東（1995-），男，湖南岳陽(yáng)，研究生，從事電能質(zhì)量與節(jié)能方向；胡錫（1991-），男，研究生，從事電能質(zhì)量與節(jié)能方向；李正佳（1972-），男，高級(jí)工程師，碩士，主要從事電力通信、電力系統(tǒng)行業(yè)等研究工作