一种低压配电网双电压配电方法技术

本发明专利技术公开了一种低压配电网双电压配电方法，增加一个0.41kV到5kV的配电电压等级Um，从而形成10/Um/0.4kV的三绕组配电变压器；对每个负荷，分别计算采用10/Um/0.4kV供电模式与10/0.4kV供电模式在变压器和低压线路上的功率损耗SI和SII；如果SI＜SII，则该负荷采用10/Um/0.4kV双电压配电模式，否则维持原10/0.4kV供电方式不变。对任何负荷，如要采用10/Um/0.4kV供电方式，还需满足电压幅值约束和电流偏移约束。本发明专利技术能够满足负荷高效供电需求，根据多因素来选择最优的配电模式，最终达到降低低压配电网输电损耗、提高输送电压质量的要求，对兼顾近距离组团负荷与远距离零星负荷的配电情况尤为适用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压配电网，具体涉及一种基于三绕组配电变压器的双电压节能配电方法，属于电力系统输配电

技术介绍
低压配电网作为电力系统的重要构成，是上级电网向用户传输电能的最终环节，其运行的安全性、可靠性和供电质量对用户有直接影响。我国低压配电系统仅0.4kV一个电压等级，低压线缆通常直接从配电变压器低压侧引出接至用户端。由于低压线路输送容量较小，供电半径受限，导致低压出线回路较多、线行通道拥挤、线路负载重，因此我国低压配电网的线损率普遍较高。特别在农村、远郊地区，负荷分散且供电半径较大、三相不平衡度较高，传统配电方式难以兼顾近距离组团负荷与远距离零星负荷的高效配电需求，供电质量不能保证，损耗突出。随着我国农村电网建设的不断推进，亟需提出突破性的节能配电方法来克服目前我国低压电网损耗过大、效率不高的问题。当前被证明有效的降耗措施中，无功补偿和采用新型节能电力设备的方法已得到广泛而成熟的应用，很难再实现损耗的大幅度降低；网络重构的方法不适用于无联络冗余的放射型低压配电网中；唯有提高输电电压等级的方法，在低压配电网上还未有应用。事实上，许多发达国家低压配电电压等级并不唯一，以三相四线制的供电方式为例，日本、美国用电电压等级0.2kV，上级电压分别为3.3kV和2.4kV；法国、德国用电电压等级为0.4kV，上级电压为5kV。在10kV中压配电电压和0.4kV用电电压等级中间增加一个低压配电电压等级，可以扩大供电半径，不仅能有效缩短0.4kV线缆供电长度，降低低压配电网线损，对提高远距离负荷的供电质量也有极大的帮助。因此，通过增加低压配电电压等级，建立基于三绕组变压器的双电压配电模式，以兼顾近距离组团负荷与远距离零星负荷的节能高效配电需求，是目前尚未有的可行技术。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提出一种低压配电网双电压配电方法，本方法能够降低配送过程中的功率损耗，提高送电效率和输送电压质量。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种低压配电网双电压配电方法，步骤如下，1)增加一个高于0.4kV的配电电压等级，设为Um；Um包括了从0.41kV到5kV的任意电压，从而形成10/Um/0.4kV的三绕组配电变压器，高、中、低压侧分别采用三角形/三角形/星形联结；高压侧联接10kV电源进线；低压侧输出0.4kV接至低压母线，中压侧输出配电补充电压等级UmkV；2)对每一个地址和大小确定的负荷，分别计算采用10/Um/0.4kV供电模式与维持原10/0.4kV供电模式在变压器和低压线路上的功率损耗SI和SII；3)利用双电压配电判据确定每个负荷供电模式根据步骤2)中每个负荷的功率损耗来选定供电模式；如果SI＜SII(1)则该负荷采用10/Um/0.4kV双电压配电模式，否则维持原10/0.4kV供电方式不变；10/Um/0.4kV双电压配电模式具体为：将中压侧输出的配电补充电压等级UmkV经电缆或架空线连接至Um/0.4kV降压变压器，以将电压降至0.4kV，Um/0.4kV降压变压器直接设置在该负荷处，降为0.4kV的电压直接进入该负荷对应的用户电表供该用户用电。对于步骤2)中对每个负荷，还分别计算采用10/Um/0.4kV供电模式与维持原10/0.4kV供电模式下两者的投资运营成本WI和WII；如果WI＜WII(2)且同时满足式(1)，则选择10/Um/0.4kV供电模式为该负荷供电；否则维持原10/0.4kV供电方式不变；或者单独考虑式(2)，只要满足式(2)，则选择10/Um/0.4kV供电模式为该负荷供电；否则维持原10/0.4kV供电方式不变。其中步骤2)中采用10/Um/0.4kV供电方式与维持原10/0.4kV供电方式的功率损耗SI和SII的计算方法如下：1)采用10/Um/0.4kV供电方式时，功率损耗SI包括10/Um/0.4kV三绕组变压器损耗PT1、UmkV线缆上的损耗PL和Um/0.4kV降压变压器的损耗PT2三部分，即SI＝PT1+PL+PT2(3)①其中，假设变压器无功补偿理想，10/Um/0.4kV三绕组变压器损耗PT1的计算方法如下：PT1=Po1+β12Pk1+β22Pk2+β32Pk3---(4)]]>式中Po1——10/Um/0.4kV三绕组变压器的空载综合损耗；Pk1，Pk2，Pk3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的短路综合损耗，算法如下：Pk1=Pk12+Pk13-Pk232---(5)]]>Pk2=S2N2(Pk12+Pk23-Pk13)2S1N2---(6)]]>Pk3=S3N2(Pk13+Pk23-Pk12)2S1N2---(7)]]>Pk12，Pk13，Pk23——10/Um/0.4kV三绕组变压器按电源侧绕组额定容量给出的短路损耗；S1N，S2N，S3N——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧额定容量；β1，β2，β3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的负载系数，算法如下：I1，I2，I3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的负载电流；I1N，I2N，I3N——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的额定电流；P1，P2，P3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的有功功率；——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的功率因素；②UmkV线缆上的损耗PL的计算方法如下：PL=3(1+α)K2Iav2rL---(11)]]>式中α——所供负荷因三相不平衡引起的线损增加率；K——所供负荷的形状系数；Iav——所供负荷在供电线缆上的平均电流；r——所供负荷供电线缆的单位电阻率；L——所供负荷供电线缆的长度；③假设变压器无功补偿理想，Um/0.4kV降压变压器的损耗PT2的计算方法如下：PT2＝Po'+β2Pk'(12)式中Po'——Um/0.4kV降压变压器的空载损耗；Pk'——Um/0.4kV降压变压器的短路损耗；β——Um/0.4kV降压变压器的负载系数，算法如下：I2'，I2N'——Um/0.4kV降压变压器的负载侧电流和额定电流；P2'——Um/0.4kV降压变压器负载侧有功功率；SN——Um/0.4kV降压变压器额定容量；——Um/0.4kV降压变压器负载侧功率因素；2)采用10/0.4kV供电方式时，低压配电网损耗包括10/0.4kV配电变压器损耗PT和0.4kV线缆上的损耗PL'两部分组成，即SII＝PT+PL'(14)①其中，10/0.4kV配电变压器损耗PT的计算方法如下：PT＝Po+β'2Pk(15)式中Po——10/0.4kV配电变压器的空载损耗；Pk——10/0.4kV配电变压器的短路损耗；β'——10/0.4kV配电变压器的负载系数，I2”，I2N”——10/0.4kV配电变压器的负载侧电流和额定电流；P2”——10/0.4kV配电变压器负载侧有功功率；SN'——10/0.4kV配电变压器额定容量；——10/0.4kV配电变压器负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压配电网双电压配电方法，其特征在于：步骤如下，1)增加一个高于0.4kV的配电电压等级，设为Um；Um包括了从0.41kV到5kV的任意电压，从而形成10/Um/0.4kV的三绕组配电变压器，高、中、低压侧分别采用三角形/三角形/星形联结；高压侧联接10kV电源进线；低压侧输出0.4kV接至低压母线，中压侧输出配电补充电压等级Um kV；2)对每一个地址和大小确定的负荷，分别计算采用10/Um/0.4kV供电模式与维持原10/0.4kV供电模式在变压器和低压线路上的功率损耗SI和SII；3)利用双电压配电判据确定每个负荷供电模式根据步骤2)中每个负荷的功率损耗来选定供电模式；如果SI＜SII                     (1)则该负荷采用10/Um/0.4kV双电压配电模式，否则维持原10/0.4kV供电方式不变；10/Um/0.4kV双电压配电模式具体为：将中压侧输出的配电补充电压等级Um kV经电缆或架空线连接至Um/0.4kV降压变压器，以将电压降至0.4kV，Um/0.4kV降压变压器直接设置在该负荷处，降为0.4kV的电压直接进入该负荷对应的用户电表供该用户用电。...

【技术特征摘要】
1.一种低压配电网双电压配电方法，其特征在于：步骤如下，1)增加一个高于0.4kV的配电电压等级，设为Um；Um包括了从0.41kV到5kV的任意电压，从而形成10/Um/0.4kV的三绕组配电变压器，高、中、低压侧分别采用三角形/三角形/星形联结；高压侧联接10kV电源进线；低压侧输出0.4kV接至低压母线，中压侧输出配电补充电压等级UmkV；2)对每一个地址和大小确定的负荷，分别计算采用10/Um/0.4kV供电模式与维持原10/0.4kV供电模式在变压器和低压线路上的功率损耗SI和SII；3)利用双电压配电判据确定每个负荷供电模式根据步骤2)中每个负荷的功率损耗来选定供电模式；如果SI＜SII(1)则该负荷采用10/Um/0.4kV双电压配电模式，否则维持原10/0.4kV供电方式不变；10/Um/0.4kV双电压配电模式具体为：将中压侧输出的配电补充电压等级UmkV经电缆或架空线连接至Um/0.4kV降压变压器，以将电压降至0.4kV，Um/0.4kV降压变压器直接设置在该负荷处，降为0.4kV的电压直接进入该负荷对应的用户电表供该用户用电。2.根据权利要求1所述的低压配电网双电压配电方法，其特征在于：步骤2)中对每个负荷，还分别计算采用10/Um/0.4kV供电模式与维持原10/0.4kV供电模式下两者的投资运营成本WI和WII；如果WI＜WII(2)且同时满足式(1)，则选择10/Um/0.4kV供电模式为该负荷供电；否则维持原10/0.4kV供电方式不变；或者单独考虑式(2)，只要满足式(2)，则选择10/Um/0.4kV供电模式为该负荷供电；否则维持原10/0.4kV供电方式不变。3.根据权利要求1所述的低压配电网双电压配电方法，其特征在于：步骤2)中采用10/Um/0.4kV供电方式与维持原10/0.4kV供电方式的功率损耗SI和SII的计算方法如下：1)采用10/Um/0.4kV供电方式时，功率损耗SI包括10/Um/0.4kV三绕组变压器损耗PT1、UmkV线缆上的损耗PL和Um/0.4kV降压变压器的损耗PT2三部分，即SI＝PT1+PL+PT2(3)①其中，假设变压器无功补偿理想，10/Um/0.4kV三绕组变压器损耗PT1的计算方法如下：PT1=Po1+β12Pk1+β22Pk2+β32Pk3---(4)]]>式中Po1——10/Um/0.4kV三绕组变压器的空载综合损耗；Pk1，Pk2，Pk3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的短路综合损耗，算法如下：Pk1=Pk12+Pk13-Pk232---(5)]]>Pk2=S2N2(Pk12+Pk23-Pk13)2S1N2---(6)]]>Pk3=S3N2(Pk13+Pk23-Pk12)2S1N2---(7)]]>Pk12，Pk13，Pk23——10/Um/0.4kV三绕组变压器按电源侧绕组额定容量给出的短路损耗；S1N，S2N，S3N——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧额定容量；β1，β2，β3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的负载系数，算法如下：I1，I2，I3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的负载电流；I1N，I2N，I3N——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的额定电流；P1，P2，P3——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低压侧的有功功率；——10/Um/0.4kV三绕组变压器高、中、低...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊小伏，匡仲琴，欧阳金鑫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50