一种三相不平衡治理效果量化评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种三相不平衡治理效果量化评估方法，所述评估方法包括以下步骤：S1，求取配变出口线路的形状系数区间值；S2，得到治理三相不平衡度之前形状系数区间值；S3，确定瞬时三相不平衡度；S4，确定瞬时负荷平均电流；S5，求取线路等值电阻；S6，计算得到电量区间损耗；S7，与测量损耗值相比较，得到真实节能电量；该方法能够将三相不平衡治理前后的负荷状态化归至同一负荷水平，使得三相不平衡治理前后得到的线损值可以比较，进而得到真实的节能电量，从而为量化三相不平衡治理效果提供了理论依据，为电网低碳电力的开展提供了良好的技术基础，为电力企业带来巨大的经济效益。
【专利说明】
一种三相不平衡治理效果量化评估方法
技术领域
[0001] 本发明属于配电网低碳节能领域，特别涉及一种三相不平衡治理效果量化评估方 法。
【背景技术】
[0002] 从我国的能源结构来上看，节约能源和保护环境是我国经济和社会发展的一项长 远战略方针，由于我国能源主要以煤为主，当前碳排放主要来自于能源部门，尤其电力行业 占总排放量的主体。电网作为电力输送的主要载体，在发电、输电、配电、用电等各个环节都 应将节能降损作为工作的重心，这同时也是电网企业发展的目标与社会责任所在。有效地 降低低压配电网线路损耗对节能减排及电力系统经济运行具有深远的意义，相关的低压配 网降损措施及治理方法已成为供电企业关注的热点。
[0003] 中低压配电网线损产生的原因主要包括变压器损耗、线路损耗、三相不平衡和管 理线损等。降低变压器损耗和导线选型等在技术方面已趋于成熟，而三相不平衡作为线损 产生的主要原因之一，由于涉及因素较多，且单相负荷用电具有增容性和随机性强等特点， 不易被量化计算，因此尚未得到有效解决。
[0004] 目前，对配电网三相不平衡度的研究主要集中在算法领域，这些算法主要有均方 根电流法、平均电流法、最大电流法、等值电阻法、最大负荷损失小时数法等，除此之外还涉 及一些针对三相三线制供电方式下的电压不平衡度的新算法。以上研究对三相不平衡引起 的线路损耗进行了快速有效的计算，但是上述研究只涉及在三相不平衡度确定的情况下， 求取相应的线路损耗，并不能反应三相不平衡治理后真实的节能电量。因为三相不平衡治 理前后，电网的运行状态并不完全一致，所以简单的对三相不平衡治理前后两个状态下的 线路损耗直接进行比较并不具有实际意义。
[0005] 综上，虽然由于三相不平衡度引起的线路损耗的计算方法方面的研究很多，但是 由于得到的结果无法反映真实的电网节能损耗效果，因此需要一种三相不平衡治理效果量 化评估方法，为新型节能设备与技术的能效测评前期研究和健全节能设备的能效检测方法 与评价体系提供理论基础，为电网企业在应用新型节能设备方面提供决策参考。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供本发明提供一种三相不平衡治理效果 量化评估方法来支撑国家电网公司节能服务体系建设。
[0007] 一种三相不平衡治理效果量化评估方法，所述评估方法包括以下步骤：
[0008] S1，求取配变出口线路的形状系数区间值
[0009] S2,得到治理三相不平衡度之前形状系数区间值；
[0010] S3,确定瞬时三相不平衡度；
[0011] S4,确定瞬时负荷平均电流；
[0012] S5,求取线路等值电阻；
[0013] S6，计算得到电量区间损耗；
[0014] S7,与测量损耗值相比较，得到真实节能电量。
[0015] 优选地，所述S1具体为：
[0016]在三相不平衡程度严重时，求取配变出口三相线路的形状系数区间值，分别设为 尺" =[匕人]、心=[匕人]、= [^_，冬]:;
[0017]其中，Ka、Kb、Kc分别代表三相线路中A相、B相合C相的形状系数区间值也、￥也分 别代表三相线路中A相、B相和C相的形状系数的下限值;E、￥、E分别代表三相线路中 A相、B相合C相的形状系数的上限值。
[0018] 优选地，所述S2具体为：
[0019] 令?二爪化匕七土}，》、=11皿丨丨.，进而得到治理三相不平衡程度之前的形 状系数区间值夂；
[0020] 其中，K前代表治理三相不平衡程度之前的形状系数区间值，赵代表治理三相不平 衡程度之前的形状系数区间的下限值，％代表治理三相不平衡程度之前的形状系数区间 的上限值。
[0021] 优选地，所述S3具体为：
[0022]运用减小三相不平衡程度后的数据，在负荷分类曲线叠加的基础上，确定瞬时三 相不平衡度Ki。
[0023]优选地，所述瞬时三相不平衡度1的确定方法如下：
[0024] S31，将低压台区负荷进行分类:居民负荷、非居民负荷和低压动力负荷;若已知三 类用户在各相的用电量，三类用户的代表日典型负荷曲线可测；则可根据三类用户售电量 和三类用户的典型日持续负荷曲线，可合成配变出口代表日的各相负荷曲线：
[0026]式中，Pai、Pbi、Pci为第i时段配变出口侧三相负荷;A居a、A剧、A居。分别为当月居民负 荷用电三相用电量，A；^、A非b、A；fe分别为当月非居民负荷用电三相用电量，Affo、A低b、A低c分别 为当月低压动力负荷用电三相用电量（各相用电量按该类负荷当月总用电量的三分之一 计）；T居、T非、T低分别为居民负荷、非居民负荷、低压动力负荷年最大负荷利用小时数； 入居A非ASi分别为居民负荷、非居民负荷、低压动力负荷典型负荷曲线第i时段负荷与各 自最大负荷比例；
[0027] S32,根据求得的配变出口侧三相负荷，可以求三相瞬时电流值，计算公式如下：
[0029]其中，Uav为平均负荷电压，Iai、Ibi、Ici分别是A相、B相和C相的瞬时电流制；
[0030] S33,根据求得的三相瞬时电流可以求取三相不平衡度0al、仇:、队:，其计算公式如 下所示：
[0032] 式中，Ia、Ib、Ic为三相负荷电流;I av为平均负荷电流，Iav=(Ia+Ib+Ic)/3;
[0033] S34，定义瞬时三相不平衡度系数为1，其表达式如下：
[0034]《=3+2(此+成十皮)-(足A+AA+凡A) (4)。
[0035] 优选地，所述S4具体为：
[0036]运用减小三相不平衡度后的数据，计算确定瞬时负荷平均电流IPji;瞬时负荷平均 电流的计算方法，
[0037]已知当月所有负荷的抄见用电量A月，得到每天的平均供电量：
[0038] A日=A月/N(5)
[0039] 其中，N为当月的总天数；
[0040] 将每天的平均供电量按电流平方曲线变化规律分解，可得到每个时段内的供电 量：
[0041] 最后计算线路首段各时段内的平均负荷电流：
[0043] 优选地，所述S5为运用等值电路的思想，求取低压配电线路的等值电阻Req。
[0044] 优选地，所述S6具体为：运用电量损耗折算模型求取电量损耗区间卜后:，巧]， 其具体表达式如下：
[0047] 式中，A A后为电量损耗区间的下限值，@为电量损耗区间的上限值;T为电量测 量时间段。
[0048] 优选地，所述S7具体为:将折算损耗区间值与A A后进行比较，得到真实 的节能电量，AA后为测量得到的电量损耗值。
[0049] 本发明的技术方案具有以下有益效果：
[0050] 本发明提供的一种三相不平衡治理效果量化评估方法，该方法能够将三相不平衡 治理前后的负荷状态化归至同一负荷水平，使得三相不平衡治理前后得到的线损值可以比 较，进而得到真实的节能电量，从而为量化三相不平衡治理效果提供了理论依据，为电网低 碳电力的开展提供了良好的技术基础，为电力企业带来巨大的经济效益。
【附图说明】
[0051] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0052] 图1是本发明变三相不平衡治理效果量化评估方法的流程图。
【具体实施方式】
[0053]为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本 发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选 实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
[0054]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0055] 结合图1，图中公开了一种三相不平衡治理效果量化评估方法，用于配电网低碳节 能效果的量化校验，该三相不平衡治理效果量化评估方法的步骤如下：
[0056] S1，求取配变出口线路的形状系数区间值；
[0057]在三相不平衡程度严重时，求取配变出口三相线路的形状系数区间值，分别设为 乂 =[匕,€]、尺./,=[匕X]、;其中，Ka、Kb、Kc分别代表三相线路中A相、B相合C 相的形状系数区间值;分别代表三相线路中A相、B相和C相的形状系数的下限值； 分别代表三相线路中A相、B相合C相的形状系数的上限值。
[0058] S2,得到治理三相不平衡度之前形状系数区间值；令]， 、=〇^\{〇6人.}，进而得到治理三相不平衡程度之前的形状系数区间值足#!]=^ 1^1]:;:其 中，K前代表治理三相不平衡程度之前的形状系数区间值，趣代表治理三相不平衡程度之前 的形状系数区间的下限值，厂代表治理三相不平衡程度之前的形状系数区间的上限值。 [0059] S3,确定瞬时三相不平衡度;运用减小三相不平衡程度后的数据，在负荷分类曲线 叠加的基础上，确定瞬时三相不平衡度Ki;其中，瞬时三相不平衡度Ki的计算方法如下： [0060] 1)将低压台区负荷进行分类:居民负荷、非居民负荷和低压动力负荷。若已知三类 用户在各相的用电量，三类用户的代表日典型负荷曲线可测。则可根据三类用户售电量和 三类用户的典型日持续负荷曲线，可合成配变出口代表日的各相负荷曲线：
[0062]式中，Pai、Pbi、Pci为第i时段配变出口侧三相负荷;A居a、A剧、A居。分别为当月居民负 荷用电三相用电量，A；^、A非b、A；fe分别为当月非居民负荷用电三相用电量，Affo、A低b、A低c分别 为当月低压动力负荷用电三相用电量（各相用电量按该类负荷当月总用电量的三分之一 计）；T居、T非、T低分别为居民负荷、非居民负荷、低压动力负荷年最大负荷利用小时数； 入居A非ASi分别为居民负荷、非居民负荷、低压动力负荷典型负荷曲线第i时段负荷与各 自最大负荷比例。
[0063] 2)根据求得的配变出口侧三相负荷，可以求三相瞬时电流值，计算公式如下：
(2)
[0065] 其中，Uav为平均负荷电压，Iai、Ibi、I ci分别是A相、B相和C相的瞬时电流制。
[0066] 3)根据求得的三相瞬时电流可以求取三相不平衡度0al』bl、队:，其计算公式如下 所示：
(3:)
[0068] 式中，Ia、Ib、Ic为三相负荷电流;I av为平均负荷电流，Iav=(Ia+Ib+Ic)/3。
[0069] 4)定义瞬时三相不平衡度系数为1，其表达式如下：
[0070] /^=3十2(尤+成+允.)-(/以心+久見+凡4,)(，1)
[0071]以上，为三相不平衡度L的计算方法。
[0072] S4,确定瞬时负荷平均电流;运用减小三相不平衡度后的数据，计算确定瞬时负荷 平均电流Ip ji。
[0073] 其中，瞬时负荷平均电流的计算方法如下：
[0074]已知当月所有负荷的抄见用电量A月，得到每天的平均供电量：
[0075] A日=A月/N (5)
[0076] 其中，N为当月的总天数。
[0077]将每天的平均供电量按电流平方曲线变化规律分解，可得到每个时段内的供电 量：
[0079]最后计算线路首段各时段内的平均负荷电流：
[0081] S5,求取线路等值电阻;运用等值电路的思想，求取低压配电线路的等值电阻Req。
[0082] S6,计算得到电量区间损耗；运用电量损耗折算模型求取电量损耗区间 ^4§-碼，其具体表达式如下：
[0085] 式中，A A后为电量损耗区间的下限值，为电量损耗区间的上限值。T为电量测 量时间段。
[0086] S7,与测量损耗值相比较，得到真实节能电量;将折算损耗区间值「M后与 A A后进行比较，得到真实的节能电量;其中，A A后为测量得到的电量损耗值。
[0087] 通过本发明所涉及的电量损耗折算法，将减小三相不平衡度后量测得到的电网状 态(P、Q、U)通过形状系数进行折算，得到电网电量损耗折算区间值，用计算得到的折算值和 减小三相不平衡度后量测得到的网络电量损耗相比较。这种处理保证了待比较的折算区间 值和电量损耗值处于相同的电网状态，从而达到归一化可比的目的。
[0088]下面以西北某城市380V网络作为研究对象，该级网络的等值电阻为4.67(Q)。通 过实际调研得到中性线损耗和三相线路损耗等真实数据。。将TTU装设在该配变的低压侧， 将采用治理三相不平衡程度前的2013年9月12日和采用治理三相不平衡程度后的2013年9 月27日作为典型量测日。
[0089] (1)中性线损耗的量测
[0090]在采用治理三相不平衡程度之前和之后的两个量测日中，在中性线首端和末端装 设单相电能计量装置，得到中性线在量测日的损耗，数据如表1所示：
[0091] 表1中性线损耗量测
[0093]由此可得，治理三相不平衡前的中性线日损耗为52(kW ? h)，治理三相不平衡后 的中性线日损耗为15(kW? h)。
[0094] 此外同时通过三相电能测量装置，在采用治理三相不平衡程度之前和之后的两个 量测日中，分别得到该配变低压侧TTU全天电量值以及该配变所带负荷全天的电量值，数据 如表2所示：
[0095] 表2三相线路损耗量测
[0097]由此可得，治理三相不平衡前的三相线路日损耗为322kW ? h，治理三相不平衡后 的三相线路日损耗为225kW ? h。
[0098]因此，治理三相不平衡前，日总损耗为374kW ? h，治理三相不平衡后，日总损耗为 240kff ? h〇
[00"] (2)在治理三相不平衡之前和之后的量测日中，在待量测电网的首端母线量测点 处，对三相线路的每一相每隔15分钟记录该相电流值，电流值如表3所示。
[0100]表3三相不平衡治理前后的电流值
[0102] 由表3和本发明所介绍的方法求取三相不平衡度系数Ki和各时段（以一小时为一 个时段）内的平均负荷电流Ipji如下表所示：
[0103] 表4三相不平衡度系数和各时段平均负荷电流
[0105] 最终，根据上述的降损实证方法求得该网络电量损耗折算区间值为[264,304] kW ? h。将电网电量损耗折算区间值与三相不平衡治理后的典型量测日网络损耗240kW ? h 进行比较：由于电网电量损耗折算区间值的下限值264kW ? h大于三相不平衡治理后的典型 量测日网络损耗240kW ? h，可验证本发明的正确性和有效性，从而得到该网络在三相不平 衡治理后的真实节能量区间值为[24,64]kW ? h。
[0106] 本发明提供的一种三相不平衡治理效果量化评估方法，该方法能够将三相不平衡 治理前后的负荷状态化归至同一负荷水平，使得三相不平衡治理前后得到的线损值可以比 较，进而得到真实的节能电量，从而为量化三相不平衡治理效果提供了理论依据，为电网低 碳电力的开展提供了良好的技术基础，为电力企业带来巨大的经济效益。
[0107] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发 明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者 等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述评估方法包括以下步骤： Sl，求取配变出口线路的形状系数区间值； S2，得到治理三相不平衡度之前形状系数区间值； S3，确定瞬时三相不平衡度； S4，确定瞬时负荷平均电流； 55, 求取线路等值电阻； 56, 计算得到电量区间损耗； 57, 与测量损耗值相比较，得到真实节能电量。2. 根据权利要求1所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述Sl具体 为： 在二相不平衡稈度严雷时，求取配夺出口三相线路的形状系数区间值，分别设为其中，^、!(。分别代表三相线路中八相^相合"目的形状系数区间值也七'分别代 表三相线路中A相、B相和C相的形状系数的下限值；分别代表三相线路中A相、 B相合C相的形状系数的上限值。3. 根据权利要求2所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述S2具体 为， 往而得到治理三相不平衡程度之前的形状系 数 其中，K前代表治理三相不平衡程度之前的形状系数区间值，M代表治理三相不平衡程 度之前的形状系数区间的下限值，&代表治理三相不平衡程度之前的形状系数区间的上 限值。4. 根据权利要求3所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述S3具体 为： 运用减小三相不平衡程度后的数据，在负荷分类曲线叠加的基础上，确定瞬时三相不 平衡度Ki。5. 根据权利要求4所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述瞬时三 相不平衡度Ki的确定方法如下： S31，将低压台区负荷进行分类:居民负荷、非居民负荷和低压动力负荷;若已知三类用 户在各相的用电量，三类用户的代表日典型负荷曲线可测；则可根据三类用户售电量和三 类用户的典型日持续负荷曲线，可合成配变出口代表日的各相负荷曲线： (I) 式中，Pai、Pbi、PCi为第i时段配变出口侧三相负荷;A居a、A剧、A居C分别为当月居民负荷用 电三相用电量，Ag [Ha、A辆、分别为当月非居民负荷用电三相用电量，A低a、A低b、AfSc分别为当 月低压动力负荷用电三相用电量（各相用电量按该类负荷当月总用电量的三分之一计）； T居、T非、T低分别为居民负荷、非居民负荷、低压动力负荷年最大负荷利用小时数；入居A非iA^i分别为居民负荷、非居民负荷、低压动力负荷典型负荷曲线第i时段负荷与各 自最大负荷比例;S32,根据求得的配变出口侧三相负荷，可以求三相瞬时电流值，计算公式 如下： (2.) 其中，Uav为平均负荷电压，Iai、Ibi、Ici分别是A相、B相和C相的瞬时电流制； S33,根据求得的三相瞬时电流可以求取三相不平衡度i3al、i3bl、i3cl，其计算公式如下所 示：0；) 式中，la、lb、Ic为二相负荷电流;Iav为平均负荷电流，Iav= (Ia+Ib+Ic)/3 ;S34，定义SffiR计二和不平衡磨茗撒％!^ . S串·;大式加卞.(4) s6.根据权利要求5所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述S4具体 为： 运用减小三相不平衡度后的数据，计算确定瞬时负荷平均电流Iwi;瞬时负荷平均电流 的计算方法， 已知当月所有负荷的抄见用电量A月，得到每天的平均供电量： A 曰=A 月/N (5) 其中，N为当月的总天数； 将每天的平均供电量按电流平方曲线变化规律分解，可得到每个时段内的供电量：最后计算线路首段各时段内的平均负荷电流： ^ ~ αντ7. 根据权利要求6所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述S5为运 用等值电路的思想，求取低压配电线路的等值电阻R%。8. 根据权利要求7所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述S6具体 为:运用电量损耗折算模型求取电量损耗区间，其具体表达式如下：式中，A A后为电量损耗区间的下限值，为电量损耗区间的上限值;T为电量测量时间 段。9. 根据权利要求8所述的三相不平衡治理效果量化评估方法，其特征在于，所述S7具体 为:将折算损耗区间值：A A后进行比较，得到真实的节能电量，△ A后为测量得到 的电量损耗值。
【文档编号】G01R29/16GK105891612SQ201610190812
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】刘福潮, 王维洲, 马朝晖, 张建华, 刘洪 , 郑晶晶, 王庆玲, 黄永卫, 夏稀渊, 杜培东, 韩永军, 彭晶, 禄启龙, 岳琳, 张钰, 刘彩霞, 李文番, 王涌, 冯润, 李臻
【申请人】国网甘肃省电力公司电力科学研究院, 国网甘肃省电力公司, 国家电网公司, 国网新疆电力公司电力科学研究院