一种低压配电网线损计算模型及方法技术

本发明专利技术公开了一种低压配电网线损计算模型及方法，用于对低压配电网中的普通低压线路以及含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，所述的计算模型包括低压线路电力数据获得模块、低压线路等效阻抗获得模块、低压线路扰动量等效电流获得模块以及线损计算模块；本发明专利技术提供的低压配电网线索计算模型及方法采用从后级分支线路往前迭代的方式得到低压线路相线、中线的基波阻抗以及谐波阻抗，具有精度高，建模方法简单；并且考虑了三相不平衡、谐波、电压波动、新能源接入等多种扰动对损耗的影响因素，具有模型适用性高，即可研究单个电能扰动的影响，也可研究多种电能质量的复合扰动影响。

A Line Loss Calculating Model and Method for Low Voltage Distribution Network

The invention discloses a calculation model and method for line loss of low-voltage distribution network, which is used for calculating the line loss of ordinary low-voltage lines and low-voltage lines with new energy sources in the measurement interval time. The calculation model includes the power data acquisition module of low-voltage lines, the equivalent impedance acquisition module of low-voltage lines, and the equivalent current acquisition module of disturbance of low-voltage lines. The clue calculation model and method of the low-voltage distribution network provided by the invention can obtain the phase line, the fundamental wave impedance of the middle line and the harmonic impedance of the low-voltage line by iterating forward from the later branch line, which has high accuracy and simple modeling method, and considers the influence factors of the three-phase unbalance, harmonic, voltage fluctuation, new energy access and other disturbances on the loss. The model has high applicability. It can be used to study the effects of single power disturbance and multiple power quality disturbances.

【技术实现步骤摘要】
一种低压配电网线损计算模型及方法
本专利技术涉及线损计算模型及方法，具体涉及一种低压配电网线损计算模型及方法。
技术介绍
如何控制配电网的线损率是提高电力企业经济效益的有效措施，配电网线损计算方法的有效性能够为线损考核提供理论依据、为线损管理提供解决方法。低压配电网的理论线损计算主要包括配电变压器损耗和0.4kV低压配电线路线损。低压配电线路损耗从变压器低压出口到用户线路及其线路上计量仪表电能消耗。35kV及以上的高压电网，由于结构较为清晰，参数一般比较齐全，自动化程度较高，负荷数据可以实时测量，其理论线损多采用潮流计算的方法，有条件的电力企业已实现计算机在线计算。配电网理论线损计算主要依据配电网结构参数和运行数据运算获得，低压配电网网络结构复杂，负荷类型多样且具有时变性的特点。而且随着非线性负荷的增长，电能质量问题越发凸显，电能质量扰动造成的线损，缺乏理论计算模型和方法。低压配电网系统线损等效数学模型的有效性和精确性将极大提升理论线损计算精度，进而提升电力企业的经济效益，因此具有非常重要的意义。传统线损获取基于统计法，通过电力抄表数据获取，这种方法过于依赖现有计量仪表，且现有计量仪表缺乏电能质量扰动对线损影响因素考虑，该方法过于粗放，无法有效引导电力企业进行线损管理，该方法对线损计算灵活性不够，无法精确评估配网线损影响因子的量化程度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低压配电网线损计算模型及方法，用以解决现有技术中的线损计算的灵活性不够，无法精确评估配网线损影响因子的量化程度等问题。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算模型包括普通低压线路电力数据获得模块、普通低压线路等效阻抗获得模块、普通低压线路扰动量等效电流获得模块以及普通低压线路线损计算模块；普通低压线路电力数据获得模块用于获得普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，电力数据包括每条支路的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；普通低压线路等效阻抗获得模块用于根据普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗；普通低压线路电力扰动量等效电流获得模块用于根据普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；普通低压线路线损计算模块用于根据普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路在计量间隔时间内的线损。一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算模型包括含新能源低压线路电力数据获得模块、含新能源低压线路等效阻抗获得模块、含新能源低压线路扰动量等效电流获得模块以及含新能源低压线路线损计算模块；含新能源低压线路电力数据获得模块用于获得含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，电力数据包括每条支路在计量间隔时间内的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括在计量间隔时间内支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；含新能源低压线路等效阻抗获得模块用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗；含新能源低压线路电力扰动量等效电流获得模块用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；含新能源低压线路线损计算模块用于根据含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损；一种低压配电网线损计算方法，用于对低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算方法按照以下步骤执行：步骤1、获得普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗，低压线路的等效阻抗包括低压线路中每条相线的基波等效阻抗、低压线路中每条相线的谐波等效阻抗、低压线路中线零序基波等效阻抗以及低压线路中线谐波等效阻抗；步骤2、获得低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，低压线路电力扰动量的等效电流包括低压线路中每条相线的电力扰动量等效基波电流平均值、每条相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、低压线路中的中线电力扰动量等效基波电流有效值、低压线路中的中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值以及低压线路中的含新能源相线的电力扰动量的等效基波电流有效值；步骤3、根据普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路在计量间隔时间内的线损。一种低压配电网线损计算方法，用于对低压配电网中的含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算方法按照以下步骤执行：步骤一、获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗，含新能源低压线路等效阻抗包括含新能源低压线路相线基波等效阻抗、含新能源低压线路相线谐波等效阻抗、含新能源低压线路中线基波等效阻抗以及含新能源低压线路中线谐波等效阻抗；步骤二、获得含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，含新能源低压线路电力扰动量的等效电流包括含新能源低压线路相线的电力扰动量等效基波电流平均值、含新能源低压线路相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、含新能源低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值以及含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值；步骤3、根据含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损。本专利技术与现有技术相比具有以下技术效果:1、本专利技术提供的低压配电网线索计算模型及方法考虑到目前现有的低压线路的种类，根据低压线路的种类分别提供了针对于普通低压线路的线损计算模型和方法以及针对于含新能源低压线路的线损计算模型和方法；2、本专利技术提供的低压配电网线索计算模型及方法中，将低压线路中的电力扰动量等效为电流源形式，并针对于普通低压线路以及含新能源低压线路分别提供了两种电力扰动量等效电流的获得方法；3、本专利技术提供的低压配电网线索计算模型及方法采用从后级分支线路往前迭代的方式得到低压线路相线、中线的基波阻抗以及谐波阻抗，具有精度高，建模方法简单；4、本专利技术提供的低压配电网线索计算模型中电力扰动量等效电流获得模块考虑了三相不平衡、谐波、电压波动、新能源接入等多种扰动对损耗的影响因素，具有模型适用性高，即可研究单个电能扰动的影响，也可研究多种电能质量的复合扰动影响；5、本专利技术提供的低压配电网线索计算模型中，建立了各相独立解耦的阻抗模型：A相线、B相线、C相线以及中线N，既适用于单相系统的阻抗计算也适用于三相系统的阻抗计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，其特征在于，所述的计算模型包括普通低压线路电力数据获得模块、普通低压线路等效阻抗获得模块、普通低压线路扰动量等效电流获得模块以及普通低压线路线损计算模块；所述的普通低压线路电力数据获得模块分别与所述的普通低压线路等效阻抗获得模块、普通低压线路扰动量等效电流获得模块以及普通低压线路线损计算模块连接，用于获得普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，所述的电力数据包括在计量间隔时间内每条支路的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括在计量间隔时间内支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；所述的普通低压线路等效阻抗获得模块与所述的普通低压线路线损计算模块连接，用于根据普通低压线路中计量间隔时间内每条支路的电力数据，获得普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗；所述的普通低压线路电力扰动量等效电流获得模块与所述的普通低压线路线损计算模块连接，用于根据普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；所述的普通低压线路线损计算模块分别与普通低压线路等效阻抗获得模块以及普通低压线路电力扰动量数据获得模块连接，用于根据普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路在计量间隔时间内的线损；所述的普通低压线路电力扰动量的等效电流包括普通低压线路相线的电力扰动量等效基波电流平均值、普通低压线路相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、普通低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值以及普通低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值，在所述的普通低压线路电力扰动量等效电流获得模块中：采用式V获得普通低压线路中相线的电力扰动量等效基波电流平均值：...

【技术特征摘要】
1.一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，其特征在于，所述的计算模型包括普通低压线路电力数据获得模块、普通低压线路等效阻抗获得模块、普通低压线路扰动量等效电流获得模块以及普通低压线路线损计算模块；所述的普通低压线路电力数据获得模块分别与所述的普通低压线路等效阻抗获得模块、普通低压线路扰动量等效电流获得模块以及普通低压线路线损计算模块连接，用于获得普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，所述的电力数据包括在计量间隔时间内每条支路的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括在计量间隔时间内支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；所述的普通低压线路等效阻抗获得模块与所述的普通低压线路线损计算模块连接，用于根据普通低压线路中计量间隔时间内每条支路的电力数据，获得普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗；所述的普通低压线路电力扰动量等效电流获得模块与所述的普通低压线路线损计算模块连接，用于根据普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；所述的普通低压线路线损计算模块分别与普通低压线路等效阻抗获得模块以及普通低压线路电力扰动量数据获得模块连接，用于根据普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路在计量间隔时间内的线损；所述的普通低压线路电力扰动量的等效电流包括普通低压线路相线的电力扰动量等效基波电流平均值、普通低压线路相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、普通低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值以及普通低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值，在所述的普通低压线路电力扰动量等效电流获得模块中：采用式V获得普通低压线路中相线的电力扰动量等效基波电流平均值：其中，iA1、iB1和iC1分别为普通低压线路中A相、B相和C相的电力扰动量等效基波电流平均值，单位为A，t为计量间隔时间，单位为h，SA1、SB1和SC1分别为在计量间隔时间t内普通低压线路中A相、B相和C相的基波视在功率，单位为kvarh，UA1、UB1和UC1分别为在计量间隔时间t内普通低压线路中A相、B相和C相的基波电压平均值，单位为kV；采用式VI获得普通低压线路中相线的电力扰动量等效谐波电流有效值：其中，iAk、iBk以及iCk为分别普通低压线路中A相、B相以及C相的k次等效谐波电流有效值，单位为A；ηAk、ηBk以及ηCk分别为普通低压线路中A相、B相以及C相的k次谐波电流畸变率，k为相线谐波次数，k＝2,3,…,K，K为大于1的正整数；采用式VII获得普通低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值iN1：其中，和分别表示普通低压线路中A相、B相和C相的相角，N表示中线；采用式VIII获得普通低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值：iNl＝3×iAk|k＝l式VIII其中，iNl为普通低压线路中线电力扰动量等效零序l次谐波电流有效值，单位为A，l为中线谐波次数，l＝3,6,…,L，L为3的正整数倍数，iAk为普通低压线路中A相的k次等效谐波电流有效值，单位为A。2.如权利要求1所述的低压配电网线损计算模型，其特征在于，所述的普通低压线路等效阻抗包括普通低压线路相线基波等效阻抗、普通低压线路相线谐波等效阻抗、普通低压线路中线基波等效阻抗以及普通低压线路中线谐波等效阻抗，在所述的普通低压线路等效阻抗获得模块中：所述的普通低压线路相线基波等效阻抗采用式I获得：其中，RA1、RB1以及RC1分别为普通低压线路的A相、B相以及C相的基波等效阻抗，单位为Ω，I为普通低压线路中支路的总数，I为大于1的整数，HPiA、HPiB和HPiC为普通低压线路中支路i的A相、B相和C相有功电量总和，单位为kWh；HQiA、HQiB和HQiC为普通低压线路中支路i的A相、B相和C相无功电量总和，单位为kvarh；i∈I；t为计量间隔时间，单位为h；UavgiA、UavgiB和UavgiC为普通低压线路中支路i的A相、B相和C相在计量间隔时间t内运行电压的平均值，单位为kV；RiΦ为普通低压线路中支路i的相线线路阻抗，单位为Ω；HPΦ为普通低压线路所有相线有功电量总和，单位为kWh；HQΦ为普通低压线路所有相线无功电量总和，单位为kvarh；UavgΦ为普通低压线路相线电压平均值，单位为kV，其中P表示有功电量，Q表示无功电量，avg表示平均值，Φ表示相线，H表示总和；所述的普通低压线路相线谐波等效阻抗采用式II获得：其中，RAk、RBk以及RCk分别为普通低压线路A相、B相以及C相的k次谐波等效阻抗，单位为Ω；采用式III获得所述的普通低压线路中线基波等效阻抗RN1，单位为Ω：其中，HND为普通低压线路中线总附加损耗，单位为kW；IavgN为普通低压线路中线电流平均值，单位为A，D表示附加损耗；所述的普通低压线路中线谐波等效阻抗采用式IV获得：其中，RNl为普通低压线路中线l次谐波等效阻抗，单位为Ω。3.如权利要求2所述的低压配电网线损计算模型，其特征在于，所述的普通低压线路的线损包括普通低压线路相线的谐波线损、普通低压线路相线的基波线损、普通低压线路相线的系统线损、普通低压线路中线的谐波线损、普通低压线路中线的基波线损、普通低压线路中线的系统线损；在所述的普通低压线路线损计算模块中：采用式X获得普通低压线路相线的谐波线损：其中，PAK、PBK以及PCK分别为普通低压线路的A相、B相以及C相的谐波线损，单位为kWh；采用式XI获得普通低压线路相线的基波线损：其中，PA1、PB1以及PC1分别为普通低压线路的A相、B相以及C相的基波线损，单位为kWh；采用式XII获得普通低压线路相线的系统线损：其中，PA、PB以及PC为普通低压线路的A相、B相以及C相的系统线损，单位为kWh；采用式XIII获得普通低压线路中线的谐波线损PNL，单位为kWh：采用式XIV获得普通低压线路中线的基波线损PN1，单位为kWh：PN1＝iN12×RN1×t式XIV采用式XV获得普通低压线路中线的系统线损PN，单位为kWh。PN＝PNL+PN1式XV。4.一种低压配电网线损计算模型，其特征在于，用于对低压配电网中的含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，所述的计算模型包括含新能源低压线路电力数据获得模块、含新能源低压线路等效阻抗获得模块、含新能源低压线路扰动量等效电流获得模块以及含新能源低压线路线损计算模块；所述的含新能源低压线路电力数据获得模块分别与所述的含新能源低压线路等效阻抗获得模块、含新能源低压线路扰动量等效电流获得模块以及含新能源低压线路线损计算模块连接，用于获得含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，所述的电力数据包括每条支路在计量间隔时间内的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括在计量间隔时间内的支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；所述的含新能源低压线路等效阻抗获得模块与所述的含新能源低压线路线损计算模块连接，用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗；含新能源低压线路电力扰动量等效电流获得模块与所述的含新能源低压线路线损计算模块连接，用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；含新能源低压线路线损计算模块分别与含新能源低压线路等效阻抗获得模块以及含新能源低压线路电力扰动量数据获得模块连接，用于根据含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损；所述的含新能源低压线路电力扰动量的等效电流包括含新能源低压线路相线的电力扰动量等效基波电流平均值、含新能源低压线路相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、含新能源低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值以及含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值，在所述的含新能源低压线路电力扰动量等效电流获得模块中：采用式XX获得低压线路中的含新能源相线的电力扰动量的等效基波电流有效值：其中，igA1、igB1和igC1分别为低压线路中含新能源的A相、B相和C相电力扰动量的等效基波电流有效值，单位为A；iavgA、iavgB和iavgC分别为低压线路中含新能源的A相、B相和C相的电流平均值，单位为A，i'A1、i'B1和i'C1分别为含新能源低压线路中A相、B相和C相的电力扰动量等效基波电流平均值，单位为A；其中，i'A1、i'B1和i'C1采用式XXI获得：其中，S'A1、S'B1和S'C1分别为在计量间隔时间t内含新能源低压线路中A相、B相和C相的基波视在功率，单位为kvarh，t为计量间隔时间，单位为h，U'A1、U'B1和U'C1分别为在计量间隔时间t内含新能源低压线路中A相、B相和C相的基波电压平均值，单位为kV；采用式XXII获得含新能源低压线路中相线的电力扰动量等效谐波电流有效值：其中，i'Ak、i'Bk以及i'Ck为分别含新能源低压线路中A相、B相以及C相的电力扰动量k次等效谐波电流有效值，单位为A；η'Ak、η'Bk以及η'Ck分别为含新能源低压线路中A相、B相以及C相的k次谐波电流畸变率，k为相线谐波次数，k＝2,3,…,K，K为大于1的正整数；采用式XXIII获得含新能源低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值i'N1：其中，和分别表示含新能源低压线路中A相、B相和C相的相角,N表示中线；采用式XXIV获得含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值：i'Nl＝3×i'Ak|k＝l式XXIV其中，i'Nl为含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序l次谐波电流有效值，单位为A，l为中线谐波次数，l＝3,6,…,L，L为3的正整数倍数，i'Ak为含新能源低压线路中A相的k次等效谐波电流有效值，单位为A。5.如权利要求4所述的低压配电网线损计算模型，其特征在于，所述的含新能源低压线路等效阻抗包括含新能源低压线路相线基波等效阻抗、含新能源低压线路相线谐波等效阻抗、含新能源低压线路中线基波等效阻抗以及含新能源低压线路中线谐波等效阻抗，在所述的含新能源低压线路等效阻抗获得模块中：所述的含新能源低压线路相线基波等效阻抗采用式XVI获得：其中，R'A1、R'B1以及RC'1分别为含新能源低压线路的A相、B相以及C相的基波等效阻抗，单位为Ω，I为含新能源低压线路中支路的总数，I为大于1的整数，H’PiA、H’PiB和H’PiC为含新能源低压线路中支路i的A相、B相和C相有功电量总和，单位为kWh；H’QiA、H’QiB和H’QiC为含新能源低压线路中支路i的A相、B相和C相无功电量总和，单位为kvarh；i∈I；t为计量间隔时间，单位为h；U’avgiA、U'avgiB和U'avgiC为含新能源低压线路中支路i的A相、B相和C相在计量间隔时间t内运行电压的平均值，单位为kV；R'iΦ为含新能源低压线路中支路i的相线线路阻抗，单位为Ω；H’PΦ为含新能源低压线路所有相线有功电量总和，单位为kWh；H’QΦ为含新能源低压线路所有相线无功电量总和，单位为kvarh；U’avgΦ为含新能源低压线路相线电压平均值，单位为kV，其中P表示有功电量，Q表示无功电量，avg表示平均值，Φ表示相线，H表示总和；所述的含新能源低压线路相线谐波等效阻抗采用式XVII获得：其中，R'Ak、R'Bk以及R'Ck分别为含新能源低压线路A相、B相以及C相的k次谐波等效阻抗，单位为Ω；采用式XVIII获得所述的含新能源低压线路中线基波等效阻抗R'N1，单位为Ω：其中，H'ND为含新能源低压线路中线总附加损耗，单位为kW；I’avgN为含新能源低压线路中线总电流平均值，单位为A；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟珺遐，蒋利民，王毅，代双寅，白士贤，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，国网河南省电力公司电力科学研究院，西安爱科赛博电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11