一種配電網臺區低壓損耗分析方法與流程

2023-05-29 22:46:51 2

本發明涉及配電網領域，特別涉及臺區的低壓損耗的分析方法。
背景技術：
：配電網是電力系統的核心組成部分，是連接電源和用戶的饋電網絡，覆蓋範圍廣，設備數量多，其最典型的設備即配電網臺區。目前全國各地的配電網臺區均存在著建設年代久、設備運行年限長、技術標準低的特點，由此暴露出設備故障多、電能質量差、低壓損耗大等諸多問題。電網損耗計算分析目前僅限於中壓配網以上，關於配電網臺區低壓損耗通常只有定性分析，沒有定量計算,實際上這部分損耗佔據了整個配網損耗的一大半。在對便器進行更新換代和對臺區進行改造時，由於無法分析臺區內的損耗，使得在改造臺區時，往往是在改造完成運行後才得知臺區內的損耗是否過大，這對於改造我國大範圍、大數量的臺區很不利，不能充分節約能源。因此，配網臺區低壓損耗究竟有多大，影響的因素有哪些，如何定量地在改造前對其進行分析計算，是現有技術中需要解決的問題。技術實現要素：本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種配電網臺區低壓損耗分析方法，以達到對配電臺區內的低壓損耗進行分析計算，獲取配電網臺區內的低壓損耗的有關參數，對於電網的改造和變壓的安裝更換具有指導作用。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：一種配電網臺區低壓損耗分析方法，包括如下步驟：s1、計算變壓器的銅耗和鐵耗；s2、計算配電網臺區內的低壓線損；s3、計算臺區內總的低壓損耗：總低壓損耗為鐵耗、銅耗和低壓線損之和。s4、計算在變壓器輸出不同負載率下的相對應的總的低壓損耗和損耗率，計算出損耗率與負載率的關係曲線。步驟s1中，分別計算三相中的每一相對應的銅耗，總的銅耗等於三相銅耗相加。在步驟s1中，三相銅耗中單獨一相銅耗的計算方法為：s11、建立變壓器等值電路模型；s12、獲取變壓器在額定電流下所產生的繞組損耗即短路損耗pk；s13、獲取流經配變繞組的實際負載電流i和變壓器的額定電流in，計算變壓器實際運行時的銅耗，計算公式為：步驟s2中，分別計算三相中的每一相對應的低壓線損，總的低壓線損等於每一相低壓線損相加。在步驟s2中，每一相低壓線損的計算方法為：s21、建立配電網臺區電氣拓撲結構；s22、對拓撲結構中各個節點出電壓進行計算，求出各節點電壓值；s23、求出兩相鄰節點之間的電壓差值δu、以及對應的相鄰節點之間的電阻r、阻抗z；s24、分別計算出不同相鄰節點之間的線損值，其中相鄰節點之間的線損計算方法為：s25、不同相鄰節點之間的線損值相加得出單相總線損。本發明的優點在於：可以對配網臺區的低壓損耗進行了詳細地分析與計算，進而用於指導日後的配變臺區改造時，可以將低壓損耗控制在較低水平，解決能源，減少低壓損耗。附圖說明下面對本發明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：圖1為本發明低壓損耗計算方法流程圖；圖2為本發明三相銅耗中單獨一相銅耗的計算方法流程圖；圖3為本發明每一相低壓線損的計算方法流程圖；圖4為本發明中變壓器等值模型；圖5為本發明配電網臺區低壓線路等值模型；圖6為配電網臺區拓撲示意圖。具體實施方式下面對照附圖，通過對最優實施例的描述，對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。如圖1所示，一種配電網臺區低壓損耗分析方法，包括如下步驟：s1、計算變壓器的銅耗和鐵耗；s2、計算配電網臺區內的低壓線損；s3、計算臺區內總的低壓損耗：總低壓損耗為鐵耗、銅耗和低壓線損之和。s4、計算在變壓器輸出不同負載率下的相對應的總的低壓損耗和損耗率，計算出損耗率與負載率的關係曲線。步驟s1中，分別計算三相中的每一相對應的銅耗，總的銅耗等於三相銅耗相加。配網臺區低壓用戶以單相為主，因此由於a、b、c三相上所t接的用戶數一般不完全相同，所以三相負載通常是不平衡的。因此在計算配網臺區銅耗包括下邊所介紹的低壓線損耗時都是按單相進行計算的，最後將三相損耗相加得到整個配變臺區的總損耗。如圖2所示，在步驟s1中，三相銅耗中單獨一相銅耗的計算方法為：s11、建立變壓器等值電路模型，其中圖4為變壓器等值模型圖；s12、獲取變壓器在額定電流下所產生的繞組損耗即短路損耗pk；s13、獲取流經配變繞組的實際負載電流i和變壓器的額定電流in，計算變壓器實際運行時的銅耗，計算公式為：配網臺區屬勵磁元件，其在工作過程中由於內部磁通變化會產生一定的磁滯損耗和渦流損耗，二者合稱為鐵耗，由電機學相關知識不難知道，當變壓器的電壓等級、額定容量及相應型號確定後，鐵耗為固定值，不隨變電器運行狀況發生變化。這裡的鐵耗在變壓器出廠時就已經確定。如圖3所示，在步驟s2中，每一相低壓線損的計算方法為：s21、建立配電網臺區電氣拓撲結構；s22、對拓撲結構中各個節點出電壓進行計算，求出各節點電壓值；s23、求出兩相鄰節點之間的電壓差值δu、以及對應的相鄰節點之間的電阻r、阻抗z；s24、分別計算出不同相鄰節點之間的線損值，其中相鄰節點之間的線損計算方法為：δp＝(δu/z)2·r；s25、不同相鄰節點之間的線損值相加得出單相總線損。如圖5所示為配電網臺區低壓線路等值模型，求出變壓器二次側出口電壓和始端視在功率s1，通常這兩個參數是已知的，根據電力系統相關知識可求出節點電壓u2，如公式(2)所示:其中，p1':導線所帶的有功負荷；q1':導線所帶的無功負荷；r:導線的等值電阻；y/2:導線等值模型中的對地導納；x:導線的等值電抗；u1：導線的始端電壓；u2:導線的末端電壓；δu':導線電壓降；在工程計算中，由於δu′對δu′的影響較小，為了避免進行複數計算，也可以將其省略，因此公式(2)得到簡化如公式(3)所示:根據公式(2)或者(3)可以求出節點電壓值，將其應用到配電網中可以求出配電網低壓側各個節點相對應的電壓值。如圖6所示，為行低壓線損計算給定的配網臺區電氣拓撲示意圖，和計算配變銅耗一樣，在計算低壓線損的時候，由於三相不平衡的原因，三相必須單獨進行計算，但計算原理是相同的。下面針對單相進行說明。由公式(2)、(3)，可以計算出臺區內各個節點的電壓值，可分別用u1、u2、u3、u4等來表示，δp1-2、δp2-3、δp3-4分別代表節點u1與u2、節點u2與u3、節點u3與u4之間導線的有功損耗，r2、r3、r4分別是其對應的電阻，z1、z2、z3等分別表示對應的各段低壓線的阻抗值，其它的各段均依次類推進行表示，則可以得到：根據公式(4)可以計算出配電網低壓導線各段的有功損耗，將各段損耗δp1-2、δp2-3、δp3-4等相加，即可得到完整的配電網臺區內單相有功損耗，具體為：δpσ＝δp1-2+δp2-3+δp3-4+…(5)之後將每一相的有功線損相加後能夠得到三相線損的總損耗。由於不同變壓器在在不同的負載率下，其鐵耗不變，但銅耗、線損是改變的，在電力研究中，我們經常關注電氣參數：損耗率，而不是單純的損耗值，因此，為了研究變壓器在不同負載率下的損耗率，利用本發明的方法計算出銅耗、線損，並根據視在功率、變壓器的輸入功率等已知條件，計算出變壓器在不同負載率下，配電網臺區的損耗率。以型號為s9-200和s11-400兩個型號的配變臺區，分析變壓器在不同負載率的情況下，整個配變臺區的低壓損耗情況，經計算結果如下所示:表1s9-200kva型號配變不同負載率時的損耗情況負載率/損耗鐵耗/w銅耗/w低壓線損耗/w總損耗/w總損耗率％0.11148031.7172.61584.322.922％0.222480126.8470.95677.791.694％0.333480285.39154.94920.331.534％0.444480507.37275.341262.711.578％0.556480792.76434.031706.791.707％0.6674801141.58632.962254.541.879％0.7784801553.81874.422908.232.077％0.8894802029.471160.963670.432.294％14802568.541495.274543.812.524％1.1114803171.041880.525531.562.8％表2s11-400kva型號配變不同負載率時的損耗情況負載率/損耗鐵耗/w銅耗/w低壓線損耗/w總損耗/w總損耗率％0.11156553.4614.72627.931.570％0.222565213.85394.741173.591.466％0.333565481.1699.931133.31.267％0.444565855.39161.121576.971.258％0.5565651336.55252.012149.131.324％0.6675651924.63365.092850.361.428％0.7785652619.63501.183681.561.554％0.8895653421.56661.274643.641.694％15654330.42846.445737.771.844％1.1115655346.191057.156964.322.0％在變壓器的負載率確定後，由已知的變壓器型號可以確定鐵耗，根據負載率先求出每戶居民的平均負荷，根據用戶的t接相別分別計算出a、b、c三相所帶的總負荷，變壓器出口電壓已知，即可求出實際運行電流i。而通過實際負載率可以獲取流經配變繞組的實際負載電流i，繼而計算出銅耗。在有功線損的計算上，根據上邊的變壓器低壓線路計算模型，首先計算出不同負載率下變壓器輸出側的電壓，進而根據線路等值模型逐段計算出線路上的電壓降，在根據公式(5)求出總的線損。之後在求出不同負載率下的總損耗率：其中，p鐵耗、p銅耗、δpσ分別為配變運行時產生的鐵耗、銅耗和低壓線損耗；s:代表配變容量；ψ:代表配變負載率；cosφ:代表配變功率因素。根據上述兩個表格中的負載率和損耗率得出不同變壓器中負載率和損耗率的關係曲線，即通過計算出的不同負載率下的損耗率可以通過計算機輕易的繪出其關係曲線。在一個供電區域內，需要更換變壓器或對臺區進行改造，可以通過負載率和損耗率的曲線來分析哪種變壓器更適合配點區域的改造使用。在對臺區進行配變改造時，配變容量並非越大越好，一昧地以大替小，表面上解決了用電問題，實際上也增加了臺區的低壓損耗，違背了電力企業環保節能的發展理念。通過對臺區內的不同變壓器應用到臺區的負載率確定每一種變壓器的損耗率，從而可以對臺區改造時，變壓器的選擇提供數據支持。顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，均在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12