改进配电网线损计算方法的几点建议分析

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　　摘 要：以配电网线损问题为前提，针对传统配电网线损计算方法进行改进。首先介绍4种传统计算方法，其次阐述传统方法存在不足，最后从高斯-塞德尔法、牛顿-拉夫逊法、纠正配电线路首端负荷曲线3个方面，提出了改进建议，以期能够全面提高线损计算结果准确性，为居民提供高质量电力服务，最大程度地提升电力企业经济效益。
　　关键词：配电网 线损计算 均方根电流法 高斯-塞德尔法
　　中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（b）-0050-02
　　电力行业是推动社会发展不可缺少的能源，电力系统运行期间如果出现严重的电力损耗，一方面可能是因为技术问题导致电量线损，另一方面则是管理不到位导致的线损电量。为了有针对性地解决问题，需要展开线损计算，明确线损率，并以此为依据制定可行的举措，提高电力运行效率，保证电力质量的同时，实现经济效益最大化。
　　1 配电网线损常用计算方法
　　1.1 均方根电流法
　　通过均方根电流法对配电网线损进行计算，要采集配电网的沿线节点所有负荷信息。但是配电网节点比较多，每个节点负荷会产生一定的变化，并且这种变化比较大，无法保证数据采集的完整性[1]。所以，通过均方根电流法计算配电网线损，需要保证计算精准度，尽量减少需要采集的数据量。一般均方根电流法在使用的过程中，配电网需要满足的假设基准如下：第一，负荷分配、节点变压器额定容量二者为正比例关系；第二，沿线电压损失对能耗所带来的影响可以忽略不计；第三，节点负荷功率因数与首端相同；第四，所有节点负荷曲线形态与首端相同。
　　实际运用均方根电流法进行计算，尽管可以保证结果的准确性，但是限制性因素比较多，计算方法本身也存在一些不足，例如需要在24h以内完成所有元件负荷电流的计算与测量，因为测量数据数量比较大，若只是将电流表读数进行读取，所以计算便会产生误差。
　　1.2 等值电阻法
　　等值电阻法是以均方根电流法为基础延伸而来，配电网内部所有的元件数量、节点数量以及分支线数量等较大，使用的支线导线不同，那么节点配电变压器的运行数据以及功率因数等自然也存在差异。所以，应用等值电阻法进行线损计算，需要在满足计算精度的基础上进行，只有如此才能够保证结果的有效性。
　　1.3 最大电流法
　　最大电流法即为损失因数法，是以最大电流和均方根电流之间具有的等效关系为前提进行运用，最大电流法最终所获得损耗计算值较大，所以利用小于1的修正系数完善结果，提高真实性。最大电流法存在不足，计算时只需要采集某时段最大电流以及平均电流，无法保证最终结果的准确性，所以该计算方法只适合在配电网的规划、设计环节使用，电力系统运行期间的降损对策以及线损计算还需要选择其他方法。
　　1.4 平均电流法
　　平均电流法即为形状系数法，该方法是通过平均电流、均方根电流之間具有的等效关系为其前提实施线损计算[2]。因为平均电流电能损耗所得到的结果较小，所以需要使用大于1修正系数纠正计算结果。
　　2 配电网线损计算方法存在问题
　　第一，线损计算的过程中，首端负荷曲线形状系数要以日实际负荷曲线形状系数为基准。但是实际采集系数时，个别人员为了使计算过程更加简便，直接按照负荷率、最小负荷率近似的负荷持续曲线形状系数进行计算。最终所得到的数值难免会导致误差。电力企业进行线损计算时，为了使计算更加简便，对于一些精度不高的电流记录纠正不及时，导致计算结果出现误差；第二，配电网内如果出现小电源，进行线损计算的过程中，忽略了变性负荷曲线叠加可能导致的线损、功率平衡点附近支路电损耗等问题，将电源点均方根、平均电流进行了简单的叠加之后获得结果，导致准确性欠佳。
　　3 改进配电网线损计算方法的几点建议
　　3.1 高斯-塞德尔法
　　使用高斯-塞德尔法，其中包括迭代求解，是将已知网络参数为基础，获得导纳矩阵，并提供除平均节点外所有节点电压数据，随即计算PQ节点的电压，便获得而获得公式（2）中所有节点电压的初始数值，计算之后得到PQ节点电压。计算PV节点无功功率数值，迭代计算结束之后需要对结果实施收敛性检验，确保最终结果精准性。
　　高斯-塞德尔法在线损计算中的优势是计算量比较小，应用的原理简单，不会对初始值提出严格要求。但是计算过程中的收敛速度过慢，对于病态系统无法保证最终效果的有效性[3]。鉴于此，计算人员可以将应用高斯-塞德尔法获得的结果，作为牛顿-拉夫逊计算法需要的初始数值，以此来保证结果准确性。
　　3.2 牛顿-拉夫逊法
　　牛顿-拉夫逊法更多被用于数学领域，进行非线性方程式的求解，这种计算方法的特征是将非线性方程式求解过程进行转化，使其成为相应线性方程式求解。牛顿-拉夫逊法与高斯-塞德尔法进行对比，前者的优势是有非常好的收敛性，且计算效率高，具体应用到线损计算中，其流程如下：第一，建构导纳矩阵；第二，设置平衡节点以外所有节点的初始电压值；第三，将初始值代入到电压误差与功率误差公式当中；第四，计算所有节点电压的偏移值、功率以及矩阵元素；第五，对方程最后所得结果进行修正，获得所有节点的电压修正量；第六，展开迭代计算从而获得电压值，将这对电压值代入到电压误差以及功率误差公式当中，对所有节点的电压偏移量、功率进行计算；第七，将计算公式收敛性进行验证，若结果不符合收敛性规定，便要再次进行迭代计算。
　　通过牛顿-拉夫逊法可以获得非常好的收敛效果，具体计算期间使用的初始值和实际运行数值非常近似。对于常规潮流算法，7次迭代便可以获得准确收敛，电力系统规模也不会对迭代次数造成影响。
　　基于基础理论层面，牛顿-拉夫逊法具有平方收敛性的特征，这就对初始值提出严格要求，若所选取的初始值不合适，便会导致不收敛、收敛到无解的结果。所以，若电力系统在正常的运行状态下，其所有节点均能够在额定电压附近，便可以通过牛顿-拉夫逊法进行线损计算，获得理想的计算结果。
　　3.3 纠正配电线路首端负荷曲线
　　电力系统中的配电线路首端，均记录了日有功、无功电量以及24h电流负荷曲线等数值。为了将这些数值的价值体现出来，最大程度地提高计算结果准确性，并且与地区线损情况相贴合，对于线损计算方法的改进，需要以电流电压、电量的联系为依据，按照电量记录来修正代表日负荷曲线，不使用典型负荷曲线替代真实的负荷曲线，结合实际测量所得负荷电流曲线，对最终的形状系数进行明确。因为形状系数代表均方根电流、平均电流之间所具有的比例关系，即便实测电流值存在明显误差，也不会对形状系数带来影响。代表日负荷曲线不能作为所在月负荷变化的直接因素，但是因为实现了自动化计算，便可以按照所在月负荷所产生的变化，选择若干个代表日，对电力损耗进行计算，通过加权平均值的方式了解线损。
　　4 结语
　　综上所述，针对配电网线损的计算，为了解决传统计算方法中存在的弊端，必须要对传统方法进行改进，通过牛顿-拉夫逊法、高斯-塞德尔法等改进之后的算法，保证计算结果准确性，了解配电网线损情况，制定合理的解决对策，推动我国电力行业发展。
　　参考文献
　　[1] 陈超，熊彦清，林寿南，等.配电网线损的影响因素和降损措施分析[J].通信电源技术，2019，36（1）：144-146.
　　[2] 杨柳，罗璇，肖宝辉，等.配电网线损在线监测系统与计算分析研究[J].自动化与仪器仪表，2019（1）：25-28.
　　[3] 赵兴迪.基于量测数据的配电网线损计算方法[J].电工技术，2018（23）：7-9，13.
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