10kV中压配网线损理论计算方法的研究毕业论文

中国农业大学现代远程教育毕业论文（设计）10kV中压配网线损理论计算方法的研究学 生 专 业 电气工程及其自动化 批 次 102 层 次 高起专 指导教师 学 号 w130230102059 学习中心 河北唐山迁西 工作单位 迁西县电力局 2012年9月 中国农业大学网络教育学院制独 创 性 声 明本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。学生签名： 时间： 2012年9月11日关于论文（设计）使用授权的说明本人完全了解中国农业大学网络教育学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）对：“成绩为优秀毕业论文（设计），网络教育学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意中国农业大学网络教育学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。中国农业大学网络教育学院有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。学生签名： 时间： 2012年9月11日摘 要本文分析传统配电网理论线损计算方法的基本原理，比较了各种电流法在计算原理、数据来源、各种算法需采集的数据、适用条件及局限性，介绍均方根电流法、平均电流法、最大电流法、等值电阻法的优缺点。本文在对一些配电网理论线损计算方法进行深入研究的基础上，提出了适合目前配电网理论线损计算的新方法，部分学者在潮流算法方面进行了新的研究，丰富和发展了潮流算法，但都处于理论研究和探索阶段，距离实用化还有一段差距。为解决配电网理论线损计算困难，近年来，部分学者将遗传算法(GA)与人工神经网络理论(ANN)引入配电网理论线损计算方法中。采用模糊理论中的模型识别原理对支路电流的分配进行修正，使计算结果尽可能准确。通过不断深入地研究配电网理论线损计算，寻找出能够满足配电网线损理论计算要求的计算方法，促进降损节能，提高供电企业运行管理水平和经济效益。关键词：配电网 理论线损 等值电阻法 潮流算法 目 录1.前言12.传统的主要的配电网理论线损计算方法12.1均方根电流法12.2平均电流法12.3最大电流法22.4等值电阻法22.5最大负荷损耗小时法22.6统计模型法23.配电网理论线损计算方法研究新进展33.1潮流新算法33.2遗传算法与人工神经网络算法33.3基于区间算法43.4模糊识别技术应用44 .展望45 .后记5参考文献51前言在实际工作中通过线损理论计算，能较准确的了解电网中损耗的组成情况。这就为线损计划指标的分解，实际分级、分压、分区、分线管理提供了可靠依据。尤其在对需要增加投资的降损措施几种方案的技术经济比较以及考察各种降损措施的效果方面，线损理论计算显出重要作用。此外，通过线损理论计算得出的数值与传统数值比较，还可以发现线损管理中薄弱环节，以便有针对性地采取降损措施2 传统的主要的配电网理论线损计算方法2.1 均方根电流法均方根电流法是基本计算方法。均方根电流法的物理概念是，线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。均方根电流法应用较广泛，适用于供用电较为平衡，负荷峰谷差较小的电网线损计算。但在实际应用中也受到一定条件的限制，体现在：（1）代表日的线损率与要求的月、季、年的线损率有一定的差别；（2）在计算支线或干线的均方根电流时，只能用负荷的均方根电流直接代数相加减的方法，没有考虑负荷曲线形状的差异和负荷功率因数不同的影响。均方根电流法的优点是：方法简单，按照代表日24小时整点负荷电流或有功功率、无功功率或有功电量、无功电量、电压、配电变压器额定容量、参数等数据计算出均方根电流就可以进行电能损耗计算，易于计算机编程计算。缺点是：代表日选取不同会有不同的计算结果，计算误差较大。因此，对均方根电流进行进一步改进形成了 “容量分摊均方根电流法”与“电量分摊均方根电流法”两种方法。若配网表计装置配备齐全，每台配变都可以实测用电量，适宜用第二种方法，将均方根电流按照配变的实际用电量进行分摊，这样避免了第一种按照额定容量来分摊均方根电流的不能体现其实际负荷的情况。2.2 平均电流法平均电流法也称形状系数法，是利用均方根电流法与平均电流的等效关系进行电能损耗计算的，由均方根电流法派生而来。平均电流法的物理概念是，线路中流过的平均电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。平均电流法的优点是：用实际中较容易得到并且较为精确的电量作为计算参数，计算结果较为准确，计算出的电能损耗结果精度较高;按照代表日平均电流和计算出形状系数等数据计算就可以进行电能损耗计算，易于计算机编程计算。缺点是：对没有实测记录的配电变压器，形状系数不易确定，计算误差较大。2.3 最大电流法最大电流法也称损失因数法，是利用均方根电流法与最大电流的等效关系进行电能损耗计算的，由均方根电流法派生而来。最大电流法的物理概念是，线路中流过的最大电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。最大电流法的优点是：计算需要的资料少，只需测量出代表日最大电流和计算出损失因数等数据就可以进行电能损耗计算，易于计算机编程计算。缺点是：损失因数不易计算，不同的负荷曲线、网络结构和负荷特性，计算出的损耗因数不同，不能通用，使用此方法时必须根据电网实际情况计算损耗因数;计算精度低，常用于计算精度要求不高的情况。2.4 等值电阻法等值电阻法的理论基础是均方根电流法。等值电阻法的物理概念是，在线路出口处，假想一个等值的线路电阻，在通过线路出口处的总电流产生的损耗，与线路各段不同的分段电流通过分段电阻产生的损耗的总和相等。等值电阻法的优点是：在理论上比较完善，在方法上克服了均方根电流法的诸多方面的缺点;不用收集运行数据，仅与结构参数配电变压器额定容量、分段线路电阻有关，计算出等值电阻数据就可以进行电能损耗计算，适合于10 kV及以下配电网理论线损计算，易于计算机编程计算。缺点是：需要假设计算条件，影响计算结果精度;对没有实测负荷记录的配电变压器，假设负荷分布按与配电变压器额定容量成比例，各节点负荷率相同，这种计算不完全符合实际负荷情况;假设各负荷点功率因数、类别系数和电压相同，但一般情况下，实际系统各个负荷点的功率因数、类别系数和电压都不相同，计算出的电能损耗值偏小。2.5 最大负荷损耗小时法最大负荷损耗小时法物理概念为：计算时段T内的最大负荷电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在计算时段T内所消耗的电能。该种算法在电力网规划设计时可以通过综合分析大量重要因素来选择最合理、最经济的方案，线损并不是它考虑的主要因素。因此它的缺陷是准确度不高。2.6 统计模型法统计模型法也叫回归分析法。这种方法将具有代表性的线路线损值和特征参数值作为回归分析的样本，由此建立回归方程，用于未经计算线损的其余配电线路和已计算过线损但线路结构和运行参数发生变化时的线损快速计算。它能利用尽可能少的原始数据使线损计算达到一定的准确度，而且回归方程能比较清楚地指出降损方向。3 配电网理论线损计算方法研究新进展线损率是综合反映电力网规划设计、生产运行和经营管理水平的主要经济技术指标。降低线损率，可以减少电能传输能耗，提高电力供应能力，增加供电企业经济效益。研究配电网理论线损计算方法有很重要的理论与实际意义。 研究配电网理论线损计算， 10kV配电网主要包括10kV配电线路和配电变压器、补偿电容器等，电能损耗主要由这些元件产生， 10kV及以下配电网结构比较复杂，分支线路多，负荷性质复杂，历史资料不全，而且配电网规模大，相关电网参数计算难度大，用传统的10kV配电网理论线损计算方法进行计算，需要较多的技术资料和历史资料，计算量大，计算过程复杂，不易于实际应用。结合这一情况，本文在对一些配电网理论线损计算方法进行深入研究的基础上，提出了适合目前配电网理论线损计算的新方法，选VisualFoxpro9.0汉化版数据库软件为工具，开发配电网理论线损计算系统软件。开发的软件具备各种数据录入、编辑和查询，自动进行理论线损计算，自动生成计算结果报表，并对数据计算结果进行分析，打印报表，同时具备数据维护、系统帮助及在线帮助等功能。 配电网理论线损计算方法研究具有较大的理论和实际意义。在理论研究方面，进行配电网理论线损计算方法研究，分析电力元件消耗电能机理，建立配电网理论线损计算最佳方法；在实际应用方面，通过选择的配电网理论线损计算方法，利用计算机编程快速计算出理论线损，在指导电网建设改造和规划设计，加强对配电网的运行管理，降低配电网电能损耗，为线损考核指标的制定提供依据，加强电网经济运行，降损节能等方面具有重大意义。3.1 潮流新算法文献指出，对于10 kV配电网理论线损计算，由于配电网表计不全，运行参数无法全部收集，或者网络的元件和节点数太多，运行数据和结构参数的收集整理很困难，无法采用潮流方法。近年来，部分学者在潮流算法方面进行了新的研究，丰富和发展了潮流算法，但都处于理论研究和探索阶段，距离实用化还有一段差距。鉴于当前配电网潮流计算采用恒功率负荷模型不能准确反映网络潮流分布,提出在潮流计算中考虑负荷静态电压特性。针对传统前推回代法在解决该问题时,存在算法效率降低、对负荷静态电压特性呈强敏感性的缺陷,将传统前推回代法中前推功率、回代电压改为前推回代都进行电压迭代,设计了一种新的前推回代法。IEEE36节点系统测试表明,所提算法能够准确、快速地求解配电网潮流,且算法效率对负荷静态电压特性变化具有弱敏感性。同时,通过潮流结果分析负荷静态电压特性变化对系统电压的影响。3.2 遗传算法与人工神经网络算法  遗传算法用于神经网络主要是用遗传算法学习神经网络的权重和学习神经网络的拓朴结构，而最主要的是学习神经网络的权重，也就是用遗传算法来取代一些传统的学习算法。评价一个学习算法的标准是：简单性、可塑性和有效性。一般地，简单的算法并不有效，可塑的算法又不简单，而有效的算法则要求算法的专一性、完美性，从而又与算法的可塑性、简单性相冲突。目前广泛研究的前馈网络中采用的是Rumel hart等人推广的误差反向传播（BP）算法，BP算法具有简单和可塑的优点，但是BP算法是基于梯度的方法，这种方法的收敛速度慢，且常受局部极小点的困扰，采用GA则可把神经网络的结构优化和权值学习合并起来一起求解，克服了BP算法的缺陷，是神经网络权值学习的有效方法。但这种方法对计算机的处理能力要求很高，随着计算机技术的不断发展，使得该方法的应用成为可行。为解决配电网理论线损计算困难，近年来，部分学者将遗传算法(GA)与人工神经网络理论(ANN)引入配电网理论线损计算方法中，虽然计算精度有明显提高，但由于受配电网结构类型多样性制约，需要建立学习样本并进行训练，比较复杂，通用性和实用化差，需进一步深入研究。3.3 基于区间算法 在负荷、并联电容器组和热电联产机组的三相区间模型以及线路和变压器的三相模型的基础上，提出了一种配电网三相潮流计算的区间算法。传统的点迭代法潮流求得的都是系统的瞬时状态，而区间算法提出了与传统的点迭代潮流算法完全不同的思想，它不但可以处理具有不确定性的点信息，而且可以方便地求解给定时间段上系统状态量的变化范围，从而能更全面真实地反映系统的状态。对33母线和90母线三相平衡系统，292母线三相不平衡系统及阜新市实际10kV配电系统（272、524和730母线）的计算实例表明了算法的快捷性和有效性。对负荷曲线形状系数的区间性进行了详细分析和论证，给出了形状系数的区间值获取方法，指出基于平均电流法的配电网线损区间算法的计算结果是各损耗的区间值，为用户提供了更多信息，需进一步研究。3.4 模糊识别技术应用 即针对传统的确定性数学模型解决不确定问题存在的困难,建立了模糊模式识别的模型,并把此模型应用于吉林丰满水电数字仿真系统的成绩考核系统中,将参数的模糊集与正确等级模糊集进行匹配,降低了系统中1确定因素对考核系统的影响.经实验表明,此模型能正确解决不确定问题.该方法采用模糊理论中的模型识别原理对支路电流的分配进行修正，使计算结果尽可能准确，即理论运行状态尽可能接近实际运行状态，提高了线损计算的精度。但该方法在对电流大小及变压器负荷率的大小进行模型判别时，隶属函数的选择较难，在实际应用中较困难。4 展望 常规配电网理论线损计算方法，都是在现有数据(包括配电网元件参数和运行数据)基础之上，按照传统或现代的等值模型、统计模型进行计算的，缺少实时性和全面性。由于配电网外部环境和内部结构参数、运行方式、负荷不是固定不变的，因此计算出来的理论线损变得滞后、粗放和失真。随着调度自动化系统(SCADA)、配电网自动化系统(DMS)和综合信息管理系统(MIS)等技术的不断发展和广泛应用，研究与之相结合的在线实时配电网理论线损计算方法是未来发展方向和必然趋势，是配电网理论线损计算的发展要求。5 后记 本文编写过程中，我查阅了大量的技术档案和文献，参考了众多有关专家及专业工作者提供的宝贵资料、现场案例、技术经验，同时得到了家人与朋友的大力支持与帮助，收集了很多值得借鉴的典型案例、业务规范和治理措施，在此谨表示衷心感谢。由于专业水平有限，错误和不妥之处恳请大家批评指正。 参考文献1. 农业电气化与自动化配电网线损计算与分析系统的设计与实现 - 科技信息（学术版） - 2008(9) 2. 学位论文 农村配电网理论线损计算方法研究及软件设计 - 2008 3. 期刊论文 中压配电网线损计算新方法 - 电力系统自动化 - 2002, 26(11) 4. 学位论文 配电网线损计算与分析系统设计 - 2003 5. 期刊论文 中压配电网计及动态无功补偿装置的理论线损计算 - 电力系统保护与控制 - 2010, 38(6) 6. 会议论文 配电网线损计算与分析存在问题与解决对策 中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十二届学术年会 - 2006 7. 学位论文 多电源配电线路线损计算系统及关键应用研究 - 2009 8. 会议论文 基于改进匹配潮流法的配电网线损计算 中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十二届学术年会 - 2006 9. 学位论文 配电网线损计算 - 2010 10. 线损与节电技术问答 - 2005