低壓配電網(wǎng)絡(luò)線損計(jì)算方法研究

摘要：針對(duì)配電網(wǎng)管理要求的不斷提高，線損的準(zhǔn)確計(jì)算越來越重要，因此，文章分別介紹等值電阻法、分相等值電阻法、電壓損失率法3種計(jì)算方法，說明各算法優(yōu)缺點(diǎn)，選取實(shí)際三相不平衡低壓配電網(wǎng)作為案例，通過分析得到：在計(jì)算三相不平衡低壓配電網(wǎng)負(fù)荷時(shí)，采用分相等值電阻法的計(jì)算結(jié)果最精確，可以提高供電公司的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；線損；分相等值電阻法；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們用電負(fù)荷持續(xù)增加，低壓配電網(wǎng)的線損電量也隨之增長(zhǎng)，然而，線損計(jì)算缺乏有效計(jì)算方法，直接影響企業(yè)的效益［1-3］。隨著“雙碳”要求的提出，節(jié)能減排勢(shì)在必行，電力是主要的碳排放行業(yè)，電能的生產(chǎn)、傳輸、變電等都會(huì)產(chǎn)生損耗，如何降低電網(wǎng)線損是節(jié)能的重要手段［4-6］。

線損率是衡量電力部門管理、效益整體水平的重要指標(biāo)，直接影響電力企業(yè)的收益，如果線損率高，說明電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行方式等都出現(xiàn)問題，通過計(jì)算線損，分析推導(dǎo)出電網(wǎng)中損耗過大的設(shè)備和故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，指導(dǎo)工作人員針對(duì)性地進(jìn)行處理［7-8］。

為了更好地提高線損的計(jì)算精度，文章提出了等值電阻法、分相等值電阻法、電壓損失率法3種計(jì)算方法，對(duì)3種計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比，說明各算法的優(yōu)缺點(diǎn)，文章選取實(shí)際三相不平衡低壓配電網(wǎng)作為案例，通過分析得到：在計(jì)算三相不平衡低壓配電網(wǎng)負(fù)荷時(shí)，采用分相等值電阻法的計(jì)算結(jié)果最精確，可以提高供電公司的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

1 線損分類

1.1 線損定義

線損是指電能在傳輸過程中產(chǎn)生的電能損失，線損電力ΔA可表示為：

式中，ΔP表示有功功率損耗；T表示時(shí)間周期。

線損率是線損電量與供電電量的百分比，線損率可表示為：

1.2 線損分類

電網(wǎng)線損主要為3類，分別是統(tǒng)計(jì)線損、理論線損、管理線損。統(tǒng)計(jì)線損是根據(jù)電能表讀數(shù)計(jì)算而來。理論線損是由電網(wǎng)設(shè)備決定的，又分為固定損耗和可變損耗，固定損耗包括變壓器空載損耗、電容器介質(zhì)損耗、電能表鐵芯損耗；可變損耗包括配電線路的損耗、變壓器銅損、其他設(shè)備銅損；通過分析可以推導(dǎo)出電網(wǎng)中損耗過大的設(shè)備和故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，指導(dǎo)工作人員針對(duì)性地進(jìn)行處理。管理線損包括用電違章、竊電、元件漏電、元件故障、抄表核收失誤帶來的損失等，可以通過加強(qiáng)管理來改善。線損分類如圖1所示。

2 低壓配電網(wǎng)線損計(jì)算方法

2.1 等值電阻法

三相低壓配電網(wǎng)線損計(jì)算公式：

式中，ΔAb是三相低壓配電網(wǎng)線損；N是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)系數(shù)；k是形狀系數(shù)；Iav是首端電流；ReqL是等值電阻；ΔAdbi是電能表?yè)p耗；t是運(yùn)行時(shí)間；D是全年天數(shù)；mi是電能表個(gè)數(shù)；ΔAc是補(bǔ)償設(shè)備損耗。

式中，Nj是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)系數(shù)；Aj·∑是電能表電量之和；Rj是電阻；N是低壓出口電網(wǎng)結(jié)構(gòu)系數(shù)；m是電能表個(gè)數(shù)；Aj是電能表抄表電量。

2.2 分相等值電阻法

因?yàn)榈戎惦娮璺ㄓ?jì)算三相負(fù)荷不平衡時(shí)精度較低，因此引入分相等值電阻法，公式為：

式中，ΔAunb是負(fù)荷不平衡時(shí)線損；Kb是負(fù)荷不平衡和平衡時(shí)損耗比值。

負(fù)荷電流的不平衡度εi將會(huì)影響Kb，假設(shè)負(fù)荷電流平均值是Iav，最大一相電流值是Imax，則εi為：

Kb的值有3種情況。

三相負(fù)荷平衡的線損是ΔPunb=3I2avR，則：

（2）三相負(fù)荷分為一大兩小，假設(shè)該線路大的電流是（1+δ）Iav，小的電流是（1-δ/2）Iav，中性電流是3/2δIav，則該線路的線損：

（3）三相負(fù)荷分為兩大一小，假設(shè)該線路大的電流是（1+δ）Iav，小的電流是（1-2δ）Iav，中性電流是3δIav，則該線路的線損：

2.3 電壓損失率法

定義：U1是首端電壓；U2是末端電壓；cos φ是首端功率因數(shù)；E是有功電量；Q是無功電量；I是首端電流；線損為：

式中，ΔED是電能損耗。

式中，φ是功率因數(shù)角；m1是單相電能表個(gè)數(shù)；m2是三相電能表個(gè)數(shù)。電壓損失率法計(jì)算簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)需求少，但計(jì)算精度較差，不適用于三相電流不平衡計(jì)算。

2.4 計(jì)算方法對(duì)比

低壓配電網(wǎng)線損3種計(jì)算方法對(duì)比如表1所示。等值電阻法計(jì)算精度較高，但計(jì)算三相負(fù)荷時(shí)誤差較大；分相等值電阻法計(jì)算精度高，可以計(jì)算三相負(fù)荷，但計(jì)算比較復(fù)雜；電壓損失率法計(jì)算簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)需要少，但計(jì)算精度低。

3 案例分析

3.1 案例數(shù)據(jù)

選取甘肅某地0.4 kV三相不平衡低壓配電網(wǎng)作為樣本，進(jìn)行線損計(jì)算，低壓配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

案例線路的負(fù)荷數(shù)據(jù)如表2所示，包含三相接入和單相接入，線路供電量為925.2 kW·h，三相電流分別為57.2 A、87.3 A、71.5 A。

3.2 等值電阻法計(jì)算結(jié)果

根據(jù)公式（4）計(jì)算等值電阻：

低壓配電網(wǎng)的線損為：

ΔAb=N（kIav）2ReqLt×10-3=20.07 kW·h（18）

案例供電量是925.2 kW·h，因此線損率為2.17%。

3.3 分相等值電阻法計(jì)算結(jié)果

根據(jù)公式（6）計(jì)算不平衡度：

三相電流與平均電流值之間的關(guān)系為：

因此，三相負(fù)荷分為一大一小一平均，根據(jù)公式（8）得：

低壓配電網(wǎng)的線損為：

ΔAb=N（kIav）2ReqLt×10-3=22.48 kW·h（22）

案例供電量是925.2 kW·h，因此線損率為2.43%。

3.4 計(jì)算結(jié)果分析

計(jì)算結(jié)果如表3所示。

由表3可得：在計(jì)算三相不平衡低壓配電網(wǎng)負(fù)荷時(shí)，分相等值電阻法的計(jì)算結(jié)果最優(yōu)，等值電阻法計(jì)算結(jié)果小于實(shí)際線損，電壓損失率法計(jì)算結(jié)果相較于其他2種方法最差，因此，應(yīng)用分相等值電阻法進(jìn)行線損的計(jì)算。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的等值電阻法、分相等值電阻法、電壓損失率法3種計(jì)算方法，通過實(shí)際三相不平衡低壓配電網(wǎng)案例分析，采用分相等值電阻法的計(jì)算結(jié)果最精確，可以提高供電公司的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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Research on line loss calculation methods for low voltage distribution networks

Abstract： In response to the continuous improvement of requirements for distribution network management， accurate calculation of line loss is becoming increasingly important. Therefore， this article introduces three calculation methods： equivalent resistance method， split phase equivalent resistance method， and voltage loss rate method. An actual three-phase unbalanced low-voltage distribution network is selected as a case study. Through analysis， it is found that when calculating the load of three-phase unbalanced low-voltage distribution network， the calculation results using the sub item equivalent resistance method are the most accurate， which can improve the economic benefits of power supply companies and has certain application value.

Key words： distribution network; line loss; split phase equivalent resistance method; economic performance