摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的城市化建设水平也有了很大的提高。在对城市10kv高压配电网降损措施的研究中，总结了传统配电网基本概念和影响高压配电线路损耗的因素以及高压配电线路降损的计算方法和主要措施，本文提出了基于传统的高压配电线路降损的优化组合，通过数学建模给出主体方程和约束条件，给出了本文论证的综合降损措施实现配电网综合降损的技术路线。
关键词：城市10KV；高压配电线路；降损措施优化
引言
根据《IEASTATISTICS_ELECTRICITYINFORMATION2016》，综合国家电网公司，南方电网公司就2016年损耗数据表明，我国的平均线损率与欧洲国家基本处在同一个水平上；但是，与比较发达国家相比，我国的平均线损率约高出2-3个百分点，与日本3.48%的线损率相比，我国电网线损率明显高出很多。我国中低压配电网产生的电能损耗占到整个配电网损耗的80%左右，而中低压配电网中变压器损耗又占总损耗的80%左右。由此可见中低压配电网的电能损耗一直是我国电力系统节能降损的薄弱环节，是造成国内电网线损率较高的关键性原因。
1城市10KV高压配电线路的概述
1.1配电线路降损的相关概念
工程上把给定时段内，电网中所有元件产生的电能损耗称线损电量，简称线损。因为技术线损电量可以通过理论计算得到，所以又称为理论线损电量。这种在现实配电网中存在产生并以声、光、热能散失在周围介质中的电能损耗，为了方便计算和管理，我们用电流、电压、功率因数和负荷曲线形状系数等简单因子的变动来粗略表征。从而衡量配电系统的具体损耗大小以便做出相应的规划调度，达到可观的经济效益。
1.2配电线路降损研究在国内外的现状
国内外传统的配电线路降损计算研究较为成熟，国外研究的热点是对线损的分析和降损措施研究以及网络化、集成化、智能化等，对所涉及到的线损大多归结为功率损耗问题，线损计算的电量以潮流的方法来解决。国内的许多学者对此做了大量的研究、探索工作，提出了多种方法。虽然理论和实际应用趋于成熟，但对这样一个多变量、多约束条件的非线性规划，操作变量既有连续变量（如节点电压、发电机的无功出力），又有离散变量（如变压器分接头位置，补偿电抗器和电容器的投切容量）等因素影响的配电网，都面临着计算数据不全，线路结构不全，线路比值较大等因素影响。总体来说，配电网降损计算发展为两个支脉。一是对网络结构及负荷数据进行简化、等效的各种方法，以均方根电流法、平均电流法、最大电流法、最大负荷损失小时法、竹节法为代表，另一支脉是以潮流计算为基础的考虑到因素更多、计算量和处理的数据量都较大的各种回归分析法、网络最大流法（图论方法）、等效节点功率法（潮流方法）、动态潮流法（包括各种差值、拟合法）、负荷统计学方面的聚类法等。这些方法在一定程度上为配电网运营管理及电网的调度和运行提供了一定的参考依据，但这些方法并不是很适用于现代配电网系统实际的损耗计算。
2影响高压配电线路损耗的因素
2.1电流
负荷电流大小通常与配电网线损大小成正比。任何一条运行中的配电线路或配电区域都存在一个经济负荷电流范围，当配电网负荷电流满足经济负荷电流区间时，此时的配电网损耗将达到最低。较长时间段内，配电网的理论线损率与经济负荷电流值是比较固定的，但当配电网某些因素发生变动将打破这种对应关系，因此，可以通过改变配电网重构和供电条件使其回到经济负荷电流范围，提高线路经济运行水平。
2.2电压
电压高低对配电网线损大小呈现出不确定性，其原因变压器的铁损在总线损中的比例不确定。电压升高虽然减小了线损中的可变损失，但不变线损却随着电压的升高而增加。当铁损在总线损中所占比重小于50%时，供电电压提高，线损中的可变损失减少，总线损将下降。对于10kV城市配电网来说要提高供电电压，就必须设法减小10kV线路的电阻R，使U∆减小，从而线损IUP×∆=∆减小。
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2.3功率因数
提高功率因数，可以使电路中总的电流减小，从而减少配电网线损中与电流的平方成正比的可变损耗；相反，当功率因数降低时，则线损中的可变损耗将会明显增加。但对于较高的电压而又轻载运行的配电网来说，变压器的不变损耗可能达到70%，此种情况下不变损耗将成为线损的主要因素。此时，若再提高功率因数，往往因为过补偿使得配电网损耗进一步加大。
2.4负荷曲线形状系数K值
负荷曲线是电力系统中各类负荷随时间变化的曲线。通常用负荷曲线形状系数K的大小来反映负荷曲线的起伏变化。起伏变化越剧烈，即高峰和低谷差越大，线损就越大，当起伏变化平缓即K值接近1时，此时线损最小。
3基于传统的高压配电线路降损的优化组合
3.1优化组合的提出
本文虽然给出了针对城市配电网的众多降损措施，但这些实施细则只提供了指导性的建议。同时，单一的降损方案往往存在自身的不足，如采用节能输变电设备能取得明显的降损效果，但投资因素往往受到制约；降低三相不平衡度易于实施，成本也较低，但不适用于三相负荷过多的配电网；提高功率因数减少流经配电网的电流，但单独降损效果往往达不到预期效果等等。由此，单一的降损方案在实施过程中往往顾此失彼。有关文献降损实施给出实施细则，给出综合评价模型及方法、投资成本、维护成本等，纵观上述文献均没有达到对整个配电网的综合比较和效益评估，因而，造成所建立的模型不能较好地反映降损措施的效果。由此可见，传统的单一的降损措施对全局多变量的配电网降损不能起到很好的降损效果，因而在实际配电网中优化降损措施是非常必要的。基于此，本文提出基于传统的高压配电线路降损的优化组合，通过综合规划成本等将不同降损措施组合构成降损方案模型。给出满足安全稳定运行目标又使降损效益最优的约束条件及计算流程并作为传统降损的代表算法对算例进行分析。
3.2数学模型的建立
为了使配电网的线损降低，减小运行成本从而使得综合效益最优，在某种特定的运行方式下，综合考虑对配电网主要损耗影响因素的配电变压器及线路上的有功网损最小为目标函数，建立一个配电变压器损耗及无功补偿的配电网的数学模型。
结语
总结了传统配电网基本概念和影响高压配电线路损耗的因素，传统高压配电线路降损的计算方法和主要措施及其特点。提出了基于传统的高压配电线路降损的优化组合，通过数学建模给出主体方程和约束条件。采用国际电工委员会给出的14号算例（IEEE-14），通过本文提出的基于传统的高压配电线路降损的优化组合对配电网的综合补偿分别进行Matlab测试。实验结果表明，本文提出的算法在城市10kv高压配电网降损措施优化组合中获得了较好的降损效果，为配电网降损研究领域做出了一定的参考。本文不足在于提出降损措施优化组合的实现途径算例分析中，只对结果做了一点粗略的分析，并没有与传统算法、近代算法领域中的其它算法进行实验对比，以后可以缩小研究范围对降损措施方面进行更深入的实验分析。
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论文作者:蔡燕斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/11
标签：配电网论文; 线损论文; 线路论文; 负荷论文; 高压论文; 电流论文; 措施论文; 《电力设备》2018年第20期论文;