农村配电网理论线损计算及其管理系统

农村配电网理论线损计算及其管理系统

席晓静

国网银川供电公司 宁夏银川市 750001

摘要:由于农村配电都是农业生产和家庭用电的配电方式，所以对于这种低压配电网络的改革，我国相关电力企业给予了重视考虑，要考虑到为我国农村用电提供稳定的电能，就要解决配电网络中的电能损耗问题，这对于电网的配送是非常重要的。因此，本文就为解决我国农村低压配电线损的计算进行了讨论和研究，也为我国今后的低压配电网络提供了重要的研究背景和经验。

关键词：农村配电网；理论线损计算；管理系统

中图分类号：TU85  文献标识码：A 文章编号：

引言：

研究低压配电网理论线损计算方法不仅仅是为了获得一种准确计算电力线损的方法，更是为了获得一种解决我国农村配电网络线损的一种重要依据，通过对这些方法的总结和计算最终确定解决降低低压电线线损的方法。也正是通过这种计算线损的方法来确定我国农村配电网线路规划的具体实施方案，降低电力输送电压损耗，降低电业部门对解决线损的支出，为我国农村的配电网络大大的降低支出，从而实现电力行业企业经济的提高、降低我国电能的损耗，节约国家的电力资源和自然资源，为我国的多个行业都将带来非常多的利益。

1 低压配电网理论线损计算分析

1.1 农村低压配电网的构成

农村的家庭用电和农业生产用电基本上都是低压用电，没有大型的工业高压用电，因此，在对农村的配电中主要是研究 380 伏特以内的低压配电数据和相关的数据参数，在低压配送电路中，其主要有输电线路、电能计量设备、家庭电器、家庭照明设备等一些列的家庭用电设施。

1.2 农村低压配电网的特点

农村配电以低压为主，其电压大小在 220 伏特-380 伏特之间，这个区间的电压供应均为低压供电系统，低压供电不同于中高压用电，相对于中压供电来说，低压供电配电网络包括以下三个方面的特性： 1.低压配电电压供应的差距和电压负荷差距大，不同地区、不同生活生产方式都会直接影响到配电电压的负荷，此外电能的计量设备不完善； 2.电压平衡问题很难解决； 3.供电方式不便，供电网络结构复杂。 线损理论计算分四种：分台区，分电压，分供电区域，分线路。针对山西某市的实际需求，对于农村低压配电网，采用分台区的线损理论计算。 目前，农村低压配电网的线损理论计算的过程中，计算方法复杂，统计数据不便，在计算时大部分都是以区域化进行的，但是这种计算也会带来一定的效果，对于这种计算方式能够得到不同区域间电能消耗的对比数据，能准确定位电能消耗的因素。同时，分台区进行计算，方便供电企业的管理，同时，也方便了计算。

1.3 农村低压配电网线损计算的范围

农村配电网供电台区包括了农村配电网络中设置的变压器、输电线路和电路集成器，将一台或多台的这种设备紧密结合起来形成一个统一的集合体，这样的集合体就叫做农村配电供应台区。在本区域中，电能输送到各家各户的时候也会产生一定亮的电能损耗，这种电能损耗在整个区域中时可以计算的，而且它的损耗的产生基本是有输电设备和变压器进行损耗的，它们将部分电能转化为热能，这样就会有部分电能做了无用功，这部分电能就是台区的电能损耗，它是各个输送设备电能损耗之和。

1.4 改进的潮流算法

（1）前推回代潮流计算法

我们可以利用前推回代潮流计算方法求出具有单源树状结构的6到10kv配电网的各个点电压，以此获得各个段的功率损耗。（2）牛顿法和改进牛顿法改进牛顿法其实是一种潮流计算方式的拓展，它同牛顿法相似将计算过程中的方程式进行级数展开，将不包括二阶以上（含二阶）的高阶项方程进行求解，多次重复形成并进行求解修正方程是牛顿法的核心所在。能够形成一个可以线性化的潮流方程并求得系统状态变量的增量的在形式上类似于雅克比矩阵的矩阵的方法为改进牛顿法。（3）改进快速解耦法改进快速解耦法是一种新的新型的潮流计算方法，它是将前节点的电压和电流进行电压一定关系式的计算，并将计算结果代入方程式，并对方程式进行迭代式计算，通过多重计算得出相关结果，然后形成三角矩阵。（4）动态潮流法动态潮流法在改进的潮流算法中居于重要地位，通过实际已有的规律计算实际系统中的损失消耗的每一项功率和损失消耗的电量。同时对于不同时刻进行抽样，用分段手段使插值表达式能够反应出系统实际的运行情况，能够准确的计算出任何时段内随便哪个时刻的损耗功率、电量的计算结果，此方法在实际操作中使用更加容易，准确性比价高，运用起来简单方便。

2 低压配电网理论线损计算特点

2.1 近似性

一般来说低压配电网的网络结构都比较复杂，它具有不同实时变化的负荷功率，其外部环境条件也会随着地点、时间的不同产生差异，这就对精确计算低压配电网理论线损造成了一定的干扰，使计算结果出现一定的误差，不光我们用什么样的方法或者模型来计算，都只可以尽量让计算出来的数据尽可能贴近实际状态，精确近似值。

2.2 假设性

系统计算的过程中，由于系统配电网络线路规划复杂，节点较多，不能够更好的完成对不同网路端的线路进行检测和检查，也不能对所有的接电线路进行实时数据的获取，所以，这对计算带来了很多的麻烦，在这种条件下只能将中的一些数据进行假设，如假设各节点出的各项参数值和实际值相等，这样一来对于数据的测量和计算就会带来更多的误差。

2.3 多法性

也正是由于上述的原因使得对于低压配电网络的计算方法也产生了多样性，这种多样性的建立也是建立在假设性和相近性基础之上的，正因为假设性才是的在计算过程中，对不同的参数选择不同的计算模型，这样就对线损的计算产生了很多种线损计算模型。

3 配电网理论线损计算算法设计及实现

牛顿-拉夫逊潮流计算线损的方法主要采用了矩阵计算技术，这种技术是当前数学界领域用途较为广泛的，尤其是结合了计算机应用技术后，更能够发挥出其独特的作用，同时结合新型的节点优化编号技术能够为电力行业的电力输送系统提供更加准确的线损数据，这种经典的计算方法能够提供非常优秀的算法，在现在潮流的计算方法中仍然是非常经典的。这种计算的方法主要是采用了建立方程式并进行多级方程求解的方式完成的，它的计算速度较快，算法具有收敛特性，通过多次迭代计算人能够得出准确的计算结果，比较适合这种大范围、复杂性的重要行业的数学建模计算。

在需求调研阶段，用户的要求是计算低压台区图中每段线路的线损，而电力系统潮流计算就能够计算出电力系统中的每个电气元件上的功率损耗。所以，选择了牛顿-拉夫逊潮流计算方法来计算线损。此外，在matlab中，有专门的潮流计算包，可以实现牛顿-拉夫逊潮流计算方法。所以，选择牛顿-拉夫逊潮流计算方法，来计算台区中每段线路上的线损值。

Matpower是matlab中的电力系统仿真软件包。Matlab中的matpower是使用.M文件解决潮流和最优潮流问题的方案。其目为研究人员和教育工作者，提供易于使用和修改的仿真工具。Matpower旨在提供最佳效能的同时，保持代码的简单理解和修改。matpower是matlab中一个用于电力系统潮流计算和最优潮流计算的软件包。Matpower软件包中为用户提供了多种不同的计算方法，在该包中牛顿-拉夫逊潮流计算方法是其自动默认的一种潮流计算方法。这种计算方法的主要机制是通过多次计算来求出矩阵元素。Matpower是由卡奈尔大学电气学院电力系统工程研究中心开发出来的，matpower软件包之所以被广泛应用到电力系统潮流计算当中是因为其计算过程利用了计算机的高速运算功能和强大的矩阵计算性能，通过这样的计算能够大大的提高系统运行的效率和结果准确率。

4 农村配电网理论线损计算管理系统的设计

在对农村配电网络线损计算过程中，由于数据量较大，算法复杂，使用人工完成对系统计算是非常困难的，也是很难做到的，同时还会大大的计算效率。因此，为了改善这种复杂的计算现状并得到准确的线损计算结果，最终结合某供电企业的实际运行情况，完成对该计算方法的重新计算和数据整合，充分的利用计算机高速计算功能和强大的 matlab 数学计算方法，充分完成了他们的混合使用，进一步对系统进行了设计和实现规划，最终以完成对农村配电线损计算系统的开发和顺利运用为目的，帮助供电企业完成对供电线损数据进行准确高效的掌握，进一步提高经济效益，降低电能损耗，协助他们完成农村配电网络的规划和设计，推动农村电力的稳定供应。从而，为我国电力行业对线损计算的快速发展提供新的理论依据和最新技术。

结语：

为解决我国当前的电力系统线损计算的问题，充分的研究了相关数据计算理论知识和软件开发应用技术与数学计算的紧密结合型。对于低压配电网理论线损计算的研究需要长期的积累和不断的创新，随着计算机和数学专业领域知识的快速更新，寻求更新、更快捷的线损计算方法是我们下一步的研究方向，努力为我国的农村配电网络提供更加合理高效的计算方法，并开发出更加实用的软件系统。

参考文献:

廖学琦.农网线损计算分析与降损措施.北京：中国水利水电出版社,2008.

广东电网公司,编著，线损理论计算原理与应用.北京：中国电力出版社,2009.

罗毅芳，刘巍，师流忠等，电网线损理论计算与分析系统的研制.中国电力出版社.