平均电流法计算10kv线损讲解.docx
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平均电流法计算10kv线损讲解
平均电流法计算10kV线损
朱军
摘要:
线损是供电企业重要的考核指标之一，他直接影响着企业的经济效益，线损率是衡量线损高低的指标。
配电网线损是电力部门一项综合性的经济、技术指标。
准确合理的配电网线损理论计算是电力部门分析线损构成、制定降损措施的有力工具，对促进供电企业降低能耗，内部挖潜，提高经济效益，优化电网规划设计方案，加强运行管理具有重要意义。
目前，由于配电网结构的复杂性、参数多样性和资料不完善以及缺乏实时监控设备，准确计算配电网理论线损比较困难，一直是个难题。
配电网理论线损计算的主要目的是通过对电能在输送和分配过程中各元件产生的电能损耗及各类损耗所占比例的计算，来确定配电网线损的变化规律。
关键词:
理论线损平均电流法降压措施
1.电网线损产生的原因
从发电厂发出来的电能，在电力网的输送、变压、配电各环节中所造成的损耗。
称为电力网的电能损耗，称为线损。
既电力网的线损是发电厂（站）发出来的输入电网的点能量与电力用户用电时所消耗的电能量之差。
线损在理论上的特点，是电能以热能和电晕的形式散失于电网元件的周围空间，这就是说电力网的线损是一种自然的物理现象；也是线损电量中不可避免的部分，因此各个电网的线损大小是有区别的，管理部门只要采取适当措施，是可以把它降低到合理值或控制在国家规定值之内。
2.配电网理论线损计算方法研究的目的和意义
2.1研究目的
电力网的理论线损计算，是指根据电网的结构参数和运行参数，运用一定的方法把电网元件的理论线损电量以及它在总损耗中所占的比例电网的理论线损率，经济线损率等数值计算出来并进行定性和定量分析，通过理论线损计算可以达到一下目的：
（1）坚定电网结构及运行方式的经济性。
（2）查明电网中损耗过大的元件及损耗大的原因。
（3）考核实际线损是否真实、准确、合理，以及实际线损和理论线损的差值，确定不明损耗的程度，来衡量营业管理的好坏。
（4）根据理论线损中，各导线损耗和变压器损耗所占的比重，针对性的对电网中损耗过大环节采取降损措施。
（5）为电网发展、改进及规划提供科学依据。
（6）为合理下达线损考核指标提供科学的理论数字依据。
（7）理论线损计算所提供的各种资料，是电力企业的技术管理和基础工作的重要组成部分。
2.2研究意义
配电网线损是电力部门一项综合性的经济、技术指标。
准确合理的配电网线损理论计算是电力部门分析线损构成、制定降损措施的有效工具对促进电力企业降低能耗，内部挖潜提高经济效益优化电网规划设计方案，加强运行管理具有重要意义。
2.3配电网理论线损计算方法
由于配电网结构的复杂性、参数多样性和资料不完善以及缺乏实时监控设备，准确计算配电网理论线损比较困难，一直是一个难题。
配电网理论线损计算的主要目的是通过对电能在输送和分配过程中各元件产生的电能损耗及各类损耗所占比例的计算，来确定配电网线损的变化规律。
配电网理论线损计算方法，主要分为两类：
一类是依据网络主要损耗元件的物理特征建立的各种等值模型算法；另一类是根据馈线数据建立的各种统计模型和神经网络模型等算法。
传统计算方法，如均方根电流法、平均电流法等，计算结果精度不高，不便于降损分析。
针对这种情况，近几年来，部分学者将遗传算法（GA）、人工神经网络（ANN）和模糊识别等理论应用于配电网理论线损计算，研究计算速度快、计算结果精度高的数学模型，丰富和发展了理论线损计算方法，拓宽了研究思路。
3.配电网理论线损计算方法研究的主要内容
目前，对于配电网理论线损计算方法，结合配电网实际情况，国内外进行了大量的理论研究，达到了较高的水平，部分计算方法已投入实际应用，并取得了较好的结果。
因此，研究探讨配电网理论线损计算方法，不仅具有重要的理论意义，而且还具有十分显著的工程实用价值，这也是推动配电网理论计算方法不断深入研究和发展的主要原因。
因此，本论文的主要研究内容如下：
a）了解电力线损率对电力系统运行的影响；
b）分析影响配电网理论线损计算的因素；
c）对现有常用的配电网理论线损计算方法进行研究，并分析其特点；
d）配电网理论线损计算的算例题分析，确定方法的可行性，并对技术指标进行误差分析；
e）降损措施方案的探讨与分析。
4.配电网理论线损计算的研究
4.1.配电网理论线损计算的相关概念
配电网理论线损计算是在已知配电网结构和负荷功率性质等数据条件下，研究或选择一种计算方法来进行数据处理，在满足一定精度要求的条件下，计算一段时间内配电网的理论线损值。
4.1.1线损电量的定义
发电机发出来的电能输送到用户，必须经过输电、变电、配电设备，由于这些设备存在阻抗，因此电能通过时，就会产生电能损耗，并以热能的形式散失在周围介质中，这个电能损耗称为线损电量，简称线损。
按照国家电力公司电力工业生产统计规定，线损电量是用供电量与售电量相减计算得到的，它反映了一个电力网的规划设计、生产技术和运营管理水平。
4.1.2线损率
电力网中的线损电量对电网购电量（或供电量）之百分比，就是线损率，亦称供电损失率。
即
式中，电量的单位为kW/ｈ、万kW/h或亿kW/h
在实际工作中，线损电量有两个值，即实际线电损电量与理论线损电量，因此，线损率也有两个对应值，即实际线损率与理论线损率。
且
由于线损率不同于线损电量，它是一个用百分比表示的相对值，因此线损率是表征电网结构与布局是否合理，运行是否经济的一个重要参数，也是国家考核供电企业经验管理和技术管理水平是否先进，所采取的措施是否得力有效的一项重要技术经济指标。
4.1.3电力网线损产生的原因
从线损实际组成上分，整个电力网线损电量可分为固定损耗、可变损耗、其他损耗三部分。
（1）固定损耗
主要包括变压器的铁损及表计电压线圈损耗。
固定损耗功率一般不随负荷变化而变化，只要设备带有电压，就有电能损耗。
但实际上固定损耗功率也不是固定不变的，因为它与电压及电网频率有关，而电网电压及电网频率变动又不大，所以才认为它是固定不变的。
其中包括：
a）发电厂，变电站变压器及配电变压器的铁损。
b）电晕损耗。
c）调相机、调压器、电抗器、互感器、消弧线圈等设备的铁损，及绝缘子的损耗。
d）电容器和电缆的介质损耗。
e）电能表电压线圈损耗。
（2）可变损耗
只要包括导线损耗、变压器铜损。
可变损耗功率是随着负荷变化而变化的，它与电流的平方成正比，电流越大则损耗功率越大。
其包括：
a）发电厂、变电站变压器及配电变压器的铜损，即电流流经线圈的损耗。
b）输、配电线路的铜损，即电流通过导线的损耗。
c）调相机、调压器、电抗器、互感器、消弧线圈等设备的铜损。
d）接户线的铜损。
e）电能表电流线圈的铜损。
（3）其他损耗
其他损耗是指由于管理工作不善，以及其他不明因素在供用电过程中造成的各种损失，因此它也称为管理损耗或不明损耗。
其主要包括：
a）用户窃电及违章用电。
b）计量装置误差、错误接线、故障等。
c）营业和运行工作中的漏抄、漏计、错算及倍率差错等。
d）带电设备绝缘不良引起的泄露电流等。
e）变电站的支流充电、控制及保护、信号、通风冷却等设备消耗的电量，以及调相机辅机的耗电量。
f）供、售电量抄表时间不一致。
g）统计线损与理论线损计算的统计口径不一致，以及理论计算误差等。
4.2.配电网理论线损计算的特点
配电网理论线损计算是根据配电网结构参数和运行数据来计算配电网理论线损，所以配电网理论线损计算工作研究的对象是网络结构基本固定、负荷实时变化的配电网，根据配电网的结构和负荷类型需要采用适当的计算方法和计算模型，计算出配电网理论线损。
因此其特点如下：
4.2.1条件性
传统的配电网理论线损计算方法，由于配电网网络结构的复杂，各节点没有监测设备，在计算理论线损过程中，都要假设一定的条件来简化计算，在假设条件的基础上，确定计算模型。
由于假设条件的存在，使计算结果误差大，精度低或高于实际值，或低于实际值。
但这种假设条件并不是没有实际意义、毫无根据的凭空假设，而是建立在一定理论基础之上的，是必要的。
4.2.2多方案性
正是由于配电网理论线损计算的近似性和条件性，所以在进行配电网理论线损计算过程中，结合配电网的网络结构和负荷情况以及假设条件，对同一配电网进行理论线损计算可以有不同的计算方案，选择不同的计算模型。
4.2.3不准确性
由于配电网网络结构的复杂性，负荷功率性质的多样性，负荷功率实时变化性，外部环境条件不确定性，要完全准确计算出配电网理论线损实际是不可能的，无论采用哪种计算方法和计算模型，只能是尽力作到理论运行状态尽可能接近实际运行状态，使计算结果尽可能准确，近似于实际值。
4.3配电网用平均电流法计算理论线损分析
电力网电能损耗是指一定时间段内用电网络个元件上的功率损耗对时间积分值的总和。
从这个意义上讲，准确的线损计算比在电力系统确定的运行方式下稳态潮流计算还复杂，这是因为表征用户用电特性曲线具有很大的随机性，各元件上的损耗对时间的解析函数很难准确的表达出来，因此只能用数理统计的方法解决，有些电力网络由于表计不全，运行数据无法收集，或者网络的元件和节点数太多，譬如10（6）kV配电网和低压电网，运行数据和结构参数的收集整理很困难，无法才用潮流计算，则要简化计算方法，以便减少人力、物力而又能表达出一定的准确性。
均方根电流算法是线损理论计算的基本方法，在此基础上根据计算条件和计算资料，可以采用平均电流法来计算线损已达到计算目的一下介绍平均电流法的计算方法。
4.3.1平均电流法（形状系数法）
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。
平均电流法的基本思想是，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。
其计算公式如下：
（4.1）
式中，
为损耗电量（kwh）；R为元件电阻（Ω）；t为运行时间（h）；
为平均电流（A）；K为形状系数。
因为用平均电流计算出来的电能损耗是偏小的，因此公式中乘以了大于1的修正系数。
令均方根电流与平均电流之间的等效系数为K，称为形状系数，关系式为:
（4.2）
式中，
为代表日均方根电流（A）；
为代表日负荷平均电流（A）。
形状系数K值的大小与直线变化的持续负荷曲线有关，可按下式计算:
当f
0.5时，计算
:
（4.3）
当f<0.5时，计算
:
（4.4）
式中，
为最小负荷率，它等于最小电流与最大电流的比值。
由于K不易计算，在实际计算可按推荐的理论计算值选用，推荐值如下:
最小负荷率取0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0时分别对应的K值为1.17、1.09、1.05、1.03、1.02、1.01、1.00、1.00、1.00。
若实测为有功电量、无功电量和电压，平均电流也可以使用以下公式计算：
（4.5）
式中，
为代表日的有功电量（kwh）；
为代表日的无功电量（kvarh）；
为代表日的电压平均值。
电能损耗计算公式如下：
（4.6）
式中，
为代表日通过元件电阻的总有功电量（kwh）；
为代表日通过元件电阻的总无功电量（kvarh）；
为平均线电压（kV）；R为元件电阻（Ω）；t为运行时间（h）。
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。
缺点是:
形状系数K不易计算，在实际使用中其值存在计算简化，与直线变化的持续负荷曲线有关，对没有实测负荷记录的配电变压器，不能记录实际负荷曲线；需改进负荷分配因子；配电网电压假设为平均低压后，计算精度受到了一定影响。
4.4.影响配电网理论线损计算准确度的主要因素
开展配电网理论线损计算，可以优化电网结构、调度运行方式和降损分析、提高经济效益等。
在实际工作中，供电企业追求计算速度快、计算结果精度高的配电网理论线损计算方法，但影响配电网理论线损计算精度的因素较多，比较复杂、多样，例如原始数据的准确性、数学模型的准确性和数学方法的精确性等因素，其中原始数据的准确性占绝对主要地位。
但由于配电网实际情况，要准确计算出配电网理论线损，需要考虑这些因素的影响。
当然，在这些影响因素中，有些影响较大，有些影响较小。
因此，在配电网理论线损计算研究中，在保证一定精度要求的条件下，为使研究问题的方便，往往只计及主要因素，忽略次要因素。
除了上述的影响因素之外，人为差错、采用的测量仪表和计算工具计算精确性等因素也都对配电网理论线损计算的精度产生影响。
对于这些影响因素，有些在计算模型中无法考虑其影响，需要制定标准及根据实际情况予以考虑。
总之，配电网理论线损计算精度的高低，是各种因素共同作用的结果。
只有正确地分析影响配电网理论线损计算的各种因素，才能做到合理、准确、科学。
4.5.本章小结
传统的配电网理论线损计算方法，如均方根电流法、平均电流法（形状系数法）、最大电流法（损耗因数法）、等值电阻法、潮流法等计算方法，主要是依靠配电网结构参数和历史运行数据资料进行计算，优点是计算方法简单，需要的数据资料少，计算结果基本能够满足工程要求和实际工作需要，缺点是各种方法都是计算结果精度主要取决于原始运行数据收集是否齐全和准确，假设条件与实际情况可能不符，影响计算精度，计算精度低。
对于现代研究的配电网理论线损计算方法，如人工神经网络（ANN）算法、遗传算法（GA）与人工神经网络（ANN）相结合算法、模糊识别算法等，这一类算法优点是计算精度有所提高，但这一类计算方法仍处于理论探索阶段，计算机理有待于进一步深入研究，已研究的计算方法与实际应用还有差距。
5.10kv配电网理论线损计算
本章节收集了某10kV配电线路网络参数和运行数据，分别采用了不同的计算方法对算例进行了理论线损计算，并对结果进行技术指标的分析，验证算法的可行性。
如图所示的某10kV线路，其各负荷点配电变压器容量见图5.1，其线路各段电阻、电流分布见表5-1，配电变压器参数表如表5-2。
图5.1某10kV线路各负荷点配电变压器容量
表5-1某10kV线路电阻、电流分布表
R
0.065
0.22
0.4
0.065
0.04
0.13
0.065
0.4
0.02
0.065
L
32.4
30
25.68
23.28
20.88
19.68
15.36
12.96
10.56
0.72
表5-2配电变压器参数表
额定容量（KvA）
数量
空载损耗（Kw）
负荷损耗（Kw）
额定电流（A）
30
50
100
180
420
1
1
5
2
1
0.27
0.4
0.6
1.1
1.9
0.85
1.3
2.5
3.6
7.7
1.73
2.89
5.77
10.4
24.3
线路首端最大电流为
29A，日平均电流为
18.7A，日均方根电流为
19.7A，线路日供电量为
6500kwh，全月供电量为
197220kwh，1月份实际线损率为5%。
计算线路全月（30天）的电能损耗。
5.1.平均电流法
a）线路基本参数
日平均电流为:
18.7（A）
日均方根电流:
19.79（A）
变压器总容量:
=1360（kvA）
每kvA的平均电流
=0.014（A/kvA）
b）计算负荷率f，形状因数K
=0.645
=1.05
c）计算线路的等值电阻
=2.05（
）
d）计算电能损耗
1）计算配电线路损耗
=1707.14（kwh）
2）计算配电变压器铁损
=5594.4（kwh）
3）计算配电变压器铜损
=1378.53（kwh）
4）总的电能损耗
=8680.07（kwh）
5）线损率
总的线损率
=4.40
其中:
线路损失
=0.87，占总线损率的20%
配电变压器铜损
=0.70，占总线损率的16%
配电变压器铁损
=2.83，占总线损率的64%
5.2.算例分析
本算例通过采用平均电流法对该10kV配电线路的理论电能损耗、理论线损率及各部分电能损耗所占比例进行了计算，从运算结果上可以看出采用平均电流法计算的配电线路理论总电能损耗、理论线损率及各部分理论电能损耗所占的比例更符合实际，计算结果更加准确，比最大电流法提高0.55个百分点，比等值电阻法提高0.44个百分点。
5.3.本章小结
平均电流法计算线损有自己的优点和缺点，我们必须根据实际情况选择各种计算方法，着重从预测目标、期限、精确度和预测耗费等方面作出合理选择，在预测成本允许的范围内，寻求能获取所需精度的降损方法，各种方法有各自的使用方法随条件的变化而变化根据不同的条件来用最好的求线损方法来求的最准确的线损数据。
线损管理是一项艰巨的工作，降低线损是供电企业提高经济效益的一条重要途径，线损管理工作者要加强管理和技术降损结合，即在加强线损管理的同时还要根据本地电网的实际需要，选择合适的技术措施，已取得更合理的降损措施更高的社会和经济效益。
6.配电网降损措施分析
6.1.降低配电网线损的管理措施
6.1.1加强用电营业管理
据统计有不少供电企业的线损率居高不下，远远超过理论值，造成大量的电能损失。
究其原因，除了计量表计的误差外，绝大部分是由于一下三种情况造成的：
一是由用电单位（或用户）的非法窃电和违章用电；二供电企业对用电的监察和检查不及时、不深入、出发力度不够；三是供电企业营业单位的工作存在较多漏洞，抄表和核算不准确。
甚至有遗漏的，未能按时把用户所耗用的电量如数全部抄回。
总而言之，主要是由于营业损失电量过大造成的。
因此，加强用电营业管理，是降低农网线损，特别是降低其管理线损的重要措施。
6.1.2加强电能计量管理
在电力系统发、供、用电的各个环节中，装设了必不可少的电能计量装置，它是同各种类型电能表和其配合使用的互感器、电能计量柜（箱），以及电能表到互感器的二次回路等组成；它是用来测量发电厂的发电量及厂用电量、电网的购入电量和售出电量等这就是发电、供电企业制定的生产计划，搞好经济核算，合理计收电费提供了依据；同时，在工农业生产用电中，为加强经营管理，考核单位产品耗电量，制定电力消耗定额，节约能源，提高经济效益，电能计量装置也是必备的检测，计算的重要工具。
6.1.3合理安排检修
合理安排电网检修计划，推广带电作业当电网检修时，应尽量缩短停电时间，确保用户用电。
一些重要用户为了确保供电，一般采用双回路供电。
因此，应合理安排检修计划缩短检修时间或实行带电作业，减小电网损耗。
6.1.4推广电网无功补偿技术
在电力系统中，无功电源一样重要，都是保证系统安全、经济、稳定、高效运行的必备条件。
在电力系统中应保持无功功率的平衡，否则将会导致系统电压降低、设备损坏、电能质量下降、电网能耗显著增多，严重时，还会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。
因此，保持电网无功容量的充足，对降低系统线损有重要意义。
6.2.本章小结
在农电系统中，有不少县级用电地域的线损率居高不下远远超过理论值，造成大量电能损失，造成能源的浪费，因此加强用电营业管理，推广无功补偿装置，是降低农村线损，特别是降低管理线损的重要措施。
线损管理是一项艰巨的工作，降低线损是供电企业提高经济效益的一条重要途径，线损管理工作者要加强管理和技术降损结合，即在加强线损管理的同时还要根据本地电网的实际需要，选择合适的技术措施，已取得更合理的降损措施更高的社会和经济效益。
结束语
配电网理论线损计算方法研究的目的是如何让快速、精确地计算出配电网理论线损是供电企业的一项重要工作。
近年来，随着经济的高速发展，对电力的需求也日益增加。
在这种情况下，开展配电网理论线损计算工作，对于降低电能损耗，节约资源，提高供电企业经济效益，保证电力的正常供应，优化配电网结构，电网规划设计等方面有着重要意义。
在供电企业配电网理论计算工作中，根据配电网网络结构和运行参数，建立适当的计算模型，或者对原有计算模型方法进行改进是获得理想的配电网理论线损计算结果的关键。
因此，本文在对平均电流法计算线损的基础上，通过算例验证了平均电流法计算线损的可行性。
通过对配电网理论线损计算方法和降损方案的分析，得到如下结论：
1）通对过配电网线损理论计算，科学、准确、合理地计算出配电网理论损耗电量。
并计算出各类损耗所占的比例。
为电力部门分析线损构成、制定降损措施提供依据。
有利于降低发电能耗，节约能源，提高供电能力，缓解供电能力不足的局面。
2）通过翻阅各种文献，本设计采用了平均电流计算线损的计算方法，结论证明了传统的理论计算方法有较大的可行性。
现阶段传统的线损理论计算方法也已相当成熟。
3）对线损理论计算方面要结合地区的实际情况，选择合适的，可行的计算方案，确保算法可行性。
4）通过对线损的计算，为制定科学的，行之有效的降损方案提供了依据。
本毕业设计对平均电流法计算线损的方法进行了研究，并通过算例验证算法的可行性。
由于时间等因素的限制，对线损理论计算方法计算的分析还有待进一步深入；其次在配电网理论线损计算过程中的假设条件对计算结果的精度影响程度也有待进一步研究。
致谢
本设计是在导师郑田娟老师的精心详细指导下完成的。
在这期间郑老师以她熟练的专业知识，以帮助学生为准则、用正确的方法在老师的指导下翻阅各种书籍查阅各种资料，在完成毕业设计的过程中郑老师不厌其烦的高尚师德和正确的知道方法使我可以顺利的完成毕业设计，在此对郑田娟老师表示由衷的感谢。
对其他电子电气工程系的所有老师也表示感谢，他们的关心、鼓励与帮助下本论文得以顺利完成，同时也要感谢所有教育过我的老师三年来对我的培养。
感谢在做毕业设计中帮助和至此过我的那些同学朋友，同时还要特别感谢我的父母，有了他们的关心支持他们的出谋划策他们对我的照顾，在此对他们表示成真的谢意。
最后对我在大学三年的生活中给予过我帮助关心的所有老师、朋友、导师表示由衷感谢。
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