一种基于分压线损模型的线损率趋势预测方法与流程

本发明涉及一种基于分压线损模型的线损率趋势预测方法，属于电力系统技术领域。

背景技术：

电网的线损率是指在电力传输分配的过程中所产生的电力损耗，是反映电网规划设计、技术装备和经济运行水平的综合性技术经济指标，是体现电网企业降损技术和经营管理水平的重要标志。

随着我国经济结构调整和优化升级，产业结构逐步调整为以第三产业发展为核心的模式，服务业比重上升。经济结构调整将使得第三产业的比重上升，服务行业一般为低压负荷，而工业用户一般通过高电压接入。因此，经济结构的调整反映到电网中则是各电压等级售电比例的变化。

分压售电比例的变化将影响到电网的分压线损率，分压线损率是指各个电压等级的线损率。分压线损率的变化将影响到全网的线损率。因此，研究售电比例变化对线损率的影响，掌握线损率在未来的变化趋势，有助于有针对性地制定降损措施，提升电网的经济性和电网企业的线损管理水平，实现节能减排。而现有技术只是进行定性分析，缺乏理论推导和定量分析，而且并没有考虑电力传输的各个环节，也没有量化地对分压线损率进行预测，因此，为掌握电网线损率的未来趋势，实现电网的节能降损经济运行，亟需一种分压线损率趋势预测方法。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于分压线损模型的线损率趋势预测方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于分压线损模型的线损率趋势预测方法，包括以下步骤，

分析电网电能传输各环节的损耗率，构建分压线损率模型；

根据分压线损率模型，得到分压线损率的计算公式，求出分压线损率取得最小值时所对应的分压售电比例；

结合实际电网数据，获取分压线损率模型的参数；

根据分压线损率模型和所得的参数，预测未来分压线损率。

电网电能传输各环节的损耗率为，

其中，rx-1、rx-2和rx-3分别为电压等级x的输入环节、售电环节和转出环节的损耗率，dx为电厂上网电量，zx为转入电量，cx为转出电量，kx为分压售电比例，s为总售电量；

其中，rx-1为输入环节损耗的等值电阻，rx-2为售电环节损耗的等值电阻，rx-3为转出环节损耗的等值电阻，ux为电压值，为输入环节的功率因数角，为售电环节的功率因数角，为转出环节的功率因数角，t为时间。

得到分压线损率计算公式为，

其中，rx为电压等级x的分压线损率。

分压线损率取得最小值时所对应的分压售电比例为，

其中，kx_m为分压线损率取得最小值时所对应的分压售电比例。

获取分压线损率模型参数的过程为，

假设目前已有n个月的分压线损报表，每个月的分压报表都会给出各个电压等级的分压线损率、电厂上网电量、转入电量、转出电量以及售电量；

计算第m个月的分压线损率

构造目标函数为第m个月分压线损报表中的分压线损率；

对于每一个电压等级，得到如下最小值模型，

求解最小值模型，即可得到分压线损率模型参数。

预测未来分压线损率的过程为，将所得的参数代入分压线损率模型，得到分压线损率随分压售电比例变化的函数表达式，根据函数表达式画出分压线损率随分压售电比例的变化趋势图。

本发明所达到的有益效果：本发明分析了电能传输各环节的损耗率，构建分压线损率模型，根据该模型，分析分压线损率与分压售电比例之间的关系，并得到分压线损率取得最小值时的分压售电比例计算方法，结合实际电网运行数据，提出了利用该模型研判未来分压线损率的趋势；实现了未来分压线损率的趋势研判和预测，有助于电网企业对未来线损的把控，有针对性地进行节能降损改造，提高运行经济性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为电网的有功损耗示意图；

图3为分压线损模型示意图；

图4为220kv分压线损率随分压售电比例的变化曲线；

图5为110kv分压线损率随分压售电比例的变化曲线；

图6为35kv分压线损率随分压售电比例的变化曲线；

图7为10kv分压线损率随分压售电比例的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于分压线损模型的线损率趋势预测方法，包括以下步骤：

步骤1，分析电网电能传输各环节的损耗率，构建分压线损率模型。

假设一段等值电阻r，在时间t里通过此电阻首端的有功电量为w1，则流过此等值电阻的首端平均有功功率为p1＝w1/t，首端平均无功功率为q1，平均功率因数为首端电压为u1，如图2所示。

则经过此电阻时的有功功率损耗δp可以表示成如式(1)所示，

所以耗损电量δw为，

则耗损率r可以表示为，

如果采用图1中末端的物理量，则损耗率r为，

其中，w2为电阻末端的有功电量。

对某个电压等级x的分压线损而言，本层的输入电量经过线路输送后，一部分转出到下级电压等级，另一部分则通过供电线路输送到用户。因此，可以构建如图3所示的分压线损模型。

图3中，rx-1、rx-2和rx-3分别为电压等级x的输入环节、售电环节和转出环节的损耗率，dx为电厂上网电量，zx为转入电量，cx为转出电量，kx为分压售电比例，s为总售电量。

根据(3)式可得，

其中，rx-1为输入环节损耗的等值电阻，ux为电压值，可以假定电压值为额定电压值，为输入环节的功率因数角，t为时间。

令，

则式(5)变为，

式(7)中，若假设和rx-1不变的话，则对于电压等级x而言，αx-1是一个常数，kx则为一个已知的常量。

同理，对于售电环节损耗率rx-2，根据式(4)可得，

其中，rx-2为售电环节损耗的等值电阻，为售电环节的功率因数角。

令，

则式(8)变为，

同理，对于转出环节损耗率rx-3，可得，

其中，rx-3为转出环节损耗的等值电阻，为转出环节的功率因数角。

令，

则式(10)变为，

因此，可以得到某电压等级的输入环节、售电环节和转出环节的损耗率为，

式(12)和图3即构成了分压线损率模型。

步骤2，根据分压线损率模型，得到分压线损率的计算公式，求出分压线损率取得最小值时所对应的分压售电比例。

图3中，根据电能平衡，流入节点a的电量要等于流出节点a的电量，因此可得，

解出cx如下式，

根据《国家电网线损管理办法》的规定，分压线损率的计算公式为，

其中，rx为电压等级x的分压线损率；

将式(14)代入式(15)可得，

将式(12)代入(16)可得，

即为分压线损率的计算公式。

求分压线损率取得最小值时所对应的分压售电比例，即求rx对于kx的偏导，并令其等于0，即，

求解式(17)可以得到，

其中，kx_m为分压线损率取得最小值时所对应的分压售电比例；

当αx-2等于0时，则，

步骤3，结合实际电网数据，获取分压线损率模型的参数。

获取分压线损率模型参数的过程为：

假设目前已有n个月的分压线损报表，每个月的分压报表都会给出各个电压等级的分压线损率、电厂上网电量、转入电量、转出电量以及售电量；

计算第m个月的分压线损率

构造目标函数为第m个月分压线损报表中的分压线损率；

对于每一个电压等级，得到如下最小值模型，

求解最小值模型，可得到分压线损率模型参数，即αx-1、αx-2和αx-3。

步骤4，根据分压线损率模型和所得的参数，预测未来分压线损率。

即将所得的参数代入分压线损率模型，得到分压线损率随分压售电比例变化的函数表达式，根据函数表达式画出分压线损率随分压售电比例的变化趋势图。

为了进一步说明上述方法，以某地区的分压线损为例，利用某年12个月的分压线损表，其中，某个月的分压线损表如下表1所示。由于是12个月，所以类似的分压线损表应该有12个。

表1某地区某月分压线损表

可见，分压线损表中包含了各个电压等级的线损率、电厂上网电量、转入电量、转出电量以及售电量(kxs)，将这些数据代入到分压线损率的计算公式，ux取额定电压，t以小时为单位，例如对1月份而言，t＝24×31＝744。

获取各电压等级的参数，具体如表2所示。

表2分压线损率模型的参数值

得到参数之后，即可使用参数来计算各分压线损率，此时应该取报表值和计算值来比较验证，看参数值是否合理。根据该月的分压线损表和所得的模型参数表，计算出该月各个环节的损耗率以及分压线损率，进行比验证，如下表3所示。

表3该月各环节损耗率及分压线损计算值

从表3可以看到，根据模型参数计算出来的分压线损率与实际的分压线损率很接近，可以认为该模型很好地反映了分压线损情况。

根据表2中的参数计算值，在总售电量不变的情况下，可以画出220kv、110kv、35kv以及10kv的线损率随售电比例的变化曲线图，如图4～7所示。

除了220kv的线损率随着分压售电比例升高而降低外，其他电压等级的线损率都是先降低后升高，其最小线损率rx_m及其对应的分压售电比例kx_m如下表所示。

表4各电压等级最小线损率及其售电比例

220kv的线损率随着售电比例升高而降低，并没有出现拐点，这是由于该地区220kv的售电量全是无损电量，售电侧的损耗不由电网承担，售电量带来的损耗为0，所以售电比例越大，220kv的线损率就越低。而110kv及以下电压等级的线损率都是先降低后升高，存在一个最小值。

从图表中还可以看出，110kv及以下各电压等级的最小线损率及其对应的售电比例。110kv在售电比例为57.52％时有最小线损率1.32％；35kv在售电比例为12.23％时有最小线损率2.01％；10(20)kv及以下在售电比例为67.77％时有最小线损率3.13％。结合表4可知，该地区的35kv和10(20)kv及以下的售电比例已经接近kx_m，而经济结构调整将使得低压售电比例上升，高压售电比例降低。对于低电压等级而言，当售电比例超过kx_m时，售电比例再增加时，低压线损率将升高；而高电压等级方面，220kv和110kv的售电比例小于kx_m，而且未来售电比例还要下降，所以高压线损率也将上升。两者作用将使得整个电网的线损率上升，因此未来电网企业将面临损耗上升的趋势，需要按照实际采取相应的降损措施，降低线损，保证电网运行的经济性。

上述方法分析了电能传输各环节的损耗率，构建分压线损率模型，根据该模型，分析分压线损率与分压售电比例之间的关系，并得到分压线损率取得最小值时的分压售电比例计算方法，结合实际电网运行数据，提出了利用该模型研判未来分压线损率的趋势；实现了未来分压线损率的趋势研判和预测，有助于电网企业对未来线损的把控，有针对性地进行节能降损改造，提高运行经济性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。