一、線損的概念

    發(fā)電廠發(fā)出來的電能，通過輸變電和配電設(shè)備供給用戶使用。電能在電力網(wǎng)輸送，變壓，配電的各個(gè)環(huán)節(jié)中，有一部分損耗，主要表現(xiàn)在電網(wǎng)元件如導(dǎo)線，變壓器，開關(guān)設(shè)備，用電設(shè)備發(fā)熱，電能變成熱能散發(fā)在周圍空氣中，另外，還有管理方面的因素造成的電能流失等等。線損是電能在電力網(wǎng)傳送，分配過程中客觀存在的物理現(xiàn)象。

    線損是電力系統(tǒng)一項(xiàng)主要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它不但可以反映電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的合理性，而且可以反映電力企業(yè)的技術(shù)管理水平。通過計(jì)算理論線損，可以界定實(shí)際線損中不明損耗的范圍和降損的空間，從而制定相應(yīng)的降損措施；對(duì)于配網(wǎng)而言，理論線損計(jì)算的結(jié)果是制定年、季、月線損指標(biāo)的依據(jù)，是降損承包責(zé)任制的基礎(chǔ)。此外，理論線損計(jì)算的結(jié)果也可為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、改造以及電容補(bǔ)償、網(wǎng)絡(luò)調(diào)壓、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。

    二、線損產(chǎn)生的原因

    電能在傳輸過程中產(chǎn)生線損的原因有以下幾方面：

    a） 電阻作用：線路的導(dǎo)線，變壓器，電動(dòng)機(jī)的繞組，都是銅或者鋁材料的導(dǎo)體。當(dāng)電流通過時(shí)，對(duì)電流呈現(xiàn)一種阻力，此阻力稱為導(dǎo)體的電阻。電能在電力網(wǎng)傳輸中，必須克服導(dǎo)體的電阻，從而產(chǎn)生了電能損耗，這一損耗見之于導(dǎo)體發(fā)熱。由于這種損耗是由導(dǎo)體的電阻引起的，所以稱為電阻損耗，它與電流的平方成正比，用式子 表示。變壓器，電動(dòng)機(jī)等繞組中的損耗，又習(xí)慣稱之為銅損。

    b） 磁場(chǎng)作用：變壓器需要建立并維持交變磁場(chǎng)，才能升壓或降壓。電動(dòng)機(jī)需要建立并維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，才能運(yùn)轉(zhuǎn)而帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械做功。電流在電氣設(shè)備中建立磁場(chǎng)的過程，也就是電磁轉(zhuǎn)換過程。在這一過程中，由于交變磁場(chǎng)的作用，在電氣設(shè)備的鐵芯中產(chǎn)生了磁滯和渦流，使鐵芯發(fā)熱，從而產(chǎn)生了電能損耗。由于這種損耗是在電磁轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的，所以稱之為勵(lì)磁損耗，它造成鐵芯發(fā)熱，通常又稱之為鐵損。

    c） 管理方面的原因：由于供用電管理部門和有關(guān)人員管理不夠嚴(yán)格，出現(xiàn)漏洞，造成用戶違章用電和竊電，電網(wǎng)元件漏電，電能計(jì)量裝置誤差以及抄表人員漏抄，錯(cuò)抄等而引起的電能損失。由于這種損耗無一定規(guī)律，又不易測(cè)算，故稱為不明損耗。不明損耗是供電企業(yè)營(yíng)業(yè)過程中產(chǎn)生的，所以又稱為營(yíng)業(yè)損耗。

    三、開發(fā)理論線損計(jì)算軟件設(shè)計(jì)

    線損理論計(jì)算是降損節(jié)能，加強(qiáng)線損管理的一項(xiàng)重要的技術(shù)管理手段。通過理論計(jì)算可發(fā)現(xiàn)電能損失在電網(wǎng)中分布規(guī)律，通過計(jì)算分析能夠暴露出管理和技術(shù)上的問題，對(duì)降損工作提供理論和技術(shù)依據(jù)，能夠使降損工作抓住重點(diǎn)，提高節(jié)能降損的效益，使線損管理更加科學(xué)。所以在電網(wǎng)的建設(shè)改造過程以及正常管理中要經(jīng)常進(jìn)行線損理論計(jì)算。

    理論線損的計(jì)算工作，涉及到大量的數(shù)據(jù)，計(jì)算任務(wù)繁重。如果是人工計(jì)算，多數(shù)情況下只能對(duì)簡(jiǎn)單線路進(jìn)行粗略計(jì)算，而對(duì)于復(fù)雜線路就難以處理。因此，有必要采用成熟的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，將復(fù)雜的計(jì)算工作轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的計(jì)算機(jī)操作，在保證計(jì)算的前提下，充分提高計(jì)算工作的效率，為實(shí)現(xiàn)理論線損計(jì)算工作的制度化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

    基于圖王軟件公司的Visual Graph圖形系統(tǒng)，我公司開發(fā)了理論線損計(jì)算與綜合管理軟件產(chǎn)品，滿足不同的供電企業(yè)對(duì)線損計(jì)算與管理的各項(xiàng)要求。該系統(tǒng)涵蓋了圖紙管理、理論計(jì)算、線損統(tǒng)計(jì)與分析等功能，尤其是圖紙管理中強(qiáng)大的繪圖功能，使得電力行業(yè)通行的“語言”－電氣接線圖，成為主要的用戶界面，結(jié)合多種算法，令原本抽象的理論計(jì)算變得非常直觀，容易操作。此外，基于接線圖，還能夠擴(kuò)展出許多實(shí)用的功能，如停電通知、設(shè)備臺(tái)賬統(tǒng)計(jì)等。

    考慮到供電局內(nèi)部對(duì)于數(shù)據(jù)的共享要求， 軟件基于網(wǎng)絡(luò)和大型數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在局內(nèi)部的局域網(wǎng)、或者通訊條件更加惡劣局與供電所之間，都可以穩(wěn)定的運(yùn)行。

    四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：

    1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

    １）部門結(jié)構(gòu)設(shè)定

    編輯修改供電局內(nèi)部各個(gè)部門之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

    ２）線路分配

    將變電站的出線分配到指定的所屬供電所，明確各個(gè)供電所所管理的線路，建立對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。

    2、圖紙管理

    １）設(shè)備基本參數(shù)

    把繪圖過程當(dāng)中將要用到的電力元件的型號(hào)、基本參數(shù)輸入系統(tǒng)，為以后繪圖時(shí)選取相對(duì)應(yīng)的元件型號(hào)做準(zhǔn)備。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中錄入了主要設(shè)備的基本參數(shù)，用戶可以直接調(diào)用；對(duì)于不常見的設(shè)備或者定制的設(shè)備，用戶可以通過此模塊進(jìn)行添加。

    ２）繪制接線圖

    每個(gè)電氣元件都設(shè)計(jì)了相對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)圖例，整個(gè)繪圖的過程，就是通過鼠標(biāo)選擇不同的元件圖例，放置到圖紙中，圖紙支持標(biāo)準(zhǔn)的A4、A3、A2、A1，以及自定義尺寸大小，可以縮放，選擇全部或者局部打印。

    隨著繪圖的完成，理論計(jì)算所需要的線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的等效電路圖，由程序自動(dòng)進(jìn)行處理并記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，完全無需人工編輯和輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)等拓?fù)鋽?shù)據(jù)，極大的減少了理論計(jì)算的工作量。

    由于采用目前的矢量圖技術(shù)，并針對(duì)電力行業(yè)的繪圖特點(diǎn)進(jìn)行專門的優(yōu)化，使繪制線路圖的工作極大的簡(jiǎn)化，尤其是理論計(jì)算所需要的拓?fù)涮幚硎窃谟脩簟安恢挥X”中自動(dòng)完成的。軟件的使用也非常容易，簡(jiǎn)單的使用培訓(xùn)就能夠上手操作，使用的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常見的設(shè)計(jì)軟件。

    繪圖分為電網(wǎng)系統(tǒng)接線圖和10KV線路圖的繪制。

    系統(tǒng)接線圖：

    3）圖紙查詢

    局內(nèi)各個(gè)科室的人員都可以通過網(wǎng)絡(luò)共享圖紙資料，沒有修改接線圖權(quán)限的人員都可以查閱圖紙資料。

    在查閱狀態(tài)下只能查找和閱覽圖紙，不能修改，適合日常的圖紙調(diào)用和使用，可以查看網(wǎng)絡(luò)和各個(gè)電氣元件參數(shù)型號(hào)，又不必?fù)?dān)心錯(cuò)誤操作修改了圖紙。

    3、理論計(jì)算

    在維護(hù)好系統(tǒng)參數(shù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息后，就可以在線損計(jì)算窗口根據(jù)錄入的電量或電流數(shù)據(jù)進(jìn)行線損計(jì)算了。在線損計(jì)算窗口，既可以對(duì)全局所有線路進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，也可以單獨(dú)計(jì)算某一條線路。

    3.1計(jì)算線損的具體操作：

    計(jì)算窗口左邊是全局所有10KV主線路的列表，列表上方有兩個(gè)單選按鈕：全部計(jì)算和單線計(jì)算。如果要計(jì)算所有線路的線損，選中全部計(jì)算，然后單擊工具欄上的計(jì)算按鈕；如果只計(jì)算某一條線路的線損，選擇單線計(jì)算，然后在線路列表中選中要計(jì)算的線路，同樣是單擊工具欄上的計(jì)算按鈕。線損計(jì)算結(jié)束后在窗口右邊會(huì)分頁顯示出相關(guān)的計(jì)算結(jié)果信息，包括以下四部分內(nèi)容：

    已錄入數(shù)據(jù)信息：如果采用均方根電流計(jì)算，這一頁會(huì)顯示出各條線路的24點(diǎn)電流；

    變壓器損失明細(xì)：顯示各臺(tái)變壓器的損失情況，包括固定損失、可變損失等信息；

    桿塔損失臺(tái)帳：顯示桿塔前端線路的損失情況和桿塔上分得的電量等信息；

    線路損失臺(tái)帳：顯示每一條線路的總體損失情況，包括該線路上的線路損失、變壓器損失等。

    3.2理論計(jì)算提供了三種算法供選擇：

    1）平均電流法（10KV、35KV線路）：

    如當(dāng)均流母線發(fā)生短路，或接在均流母線上的任何一個(gè)模塊不能工作時(shí)，均流母線上的電壓將會(huì)下降，這就會(huì)促使各個(gè)模塊的電壓下調(diào)，甚至達(dá)到下限，造成故障。如采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)，用通信的方法獲得所有并聯(lián)模塊的平均電流值－然后再用這個(gè)平均電流值與模塊電流值進(jìn)行比較，用比較的結(jié)果來補(bǔ)償電壓基準(zhǔn)，則可以防止上述情況的出現(xiàn)。采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)平均電流法自動(dòng)均法能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短，具有很大的優(yōu)越性。

    2）均方根電流法（10KV、35KV線路）是基本計(jì)算方法：

    均方根電流法是基本計(jì)算方法，它的物理概念是：線路中流過的均方根電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。均方根電流法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，按照代表日24小時(shí)整點(diǎn)負(fù)荷電流或有功功率、無功功率或有功電量、無功電量、電壓、配電變壓器額定容量、參數(shù)等數(shù)據(jù)計(jì)算出均方根電流就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：代表日選取不同會(huì)有不同的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算誤差較大。

    3）電量法（10KV線路）：

    電壓損失是指線路始端電壓與末端電壓的代數(shù)差，是由線路電阻和電抗引起的。

    4）等值電阻法 ：

    等值電阻法的物理概念是，在線路出口處，假想一個(gè)等值的線路電阻，在通過線路出口處的總電流產(chǎn)生的損耗，與線路各段不同的分段電流通過分段電阻產(chǎn)生的損耗的總和相等。等值電阻法的優(yōu)點(diǎn)是：在理論上比較完善，在方法上克服了均方根電流法的諸多方面的缺點(diǎn)；不用收集運(yùn)行數(shù)據(jù)，僅與結(jié)構(gòu)參數(shù)配電變壓器額定容量、分段線路電阻有關(guān)，計(jì)算出等值電阻數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，適合于10kV及以下配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：需要假設(shè)計(jì)算條件，影響計(jì)算結(jié)果；對(duì)沒有實(shí)測(cè)負(fù)荷記錄的配電變壓器，假設(shè)負(fù)荷分布按與配電變壓器額定容量成比例，各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷率相同，這種計(jì)算不完全符合實(shí)際負(fù)荷情況；假設(shè)各負(fù)荷點(diǎn)功率因數(shù)、類別系數(shù)和電壓相同，但一般情況下，實(shí)際系統(tǒng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的功率因數(shù)、類別系數(shù)和電壓都不相同，計(jì)算出的電能損耗值偏小。

    根據(jù)線路的實(shí)際情況，選擇不同的算法進(jìn)行理論計(jì)算 ,輸入運(yùn)行數(shù)據(jù)就可計(jì)算出理論線損值。同時(shí)，系統(tǒng)還保留了計(jì)算時(shí)的每個(gè)元件的損耗明細(xì)，結(jié)合線路圖，就能清楚的了解到線路中各線段和配變的損耗情況，便于進(jìn)行降損分析。如圖：

    10KV線路的計(jì)算有三種方法，可以根據(jù)線路實(shí)際情況選擇合適的算法。計(jì)算結(jié)束后，變壓器損耗、導(dǎo)線損耗和線損率的計(jì)算結(jié)果都將顯示在界面上?？梢渣c(diǎn)擊元件損耗明細(xì)，察看本次計(jì)算中所有元件的明細(xì)損耗，也可以在線損綜合查詢中查看其他線路的損耗情況，與本次計(jì)算進(jìn)行對(duì)比。程序能夠根據(jù)自動(dòng)查找出線路圖上的小電源，只要輸入對(duì)應(yīng)的小電源出線的運(yùn)行數(shù)據(jù)，即可以將小電源一并納入理論計(jì)算。

    35KV線路的計(jì)算有兩種方法。在實(shí)際電網(wǎng)中，35KV網(wǎng)絡(luò)通常為開環(huán)運(yùn)行，由多臺(tái)主變分別對(duì)35KV網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分進(jìn)行供電。對(duì)此，軟件會(huì)對(duì)電網(wǎng)接線圖進(jìn)行自動(dòng)查找，列出電網(wǎng)中所有110KV或者220KV主變35KV側(cè)的關(guān)口表，提示輸入相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

    與10KV線路計(jì)算一樣，軟件也將自動(dòng)處理電網(wǎng)接線圖上出現(xiàn)的小電源，也可以通過元件損耗明細(xì)察看本次計(jì)算中所有元件的損耗。通過線損綜合查詢，可以查看35KV線路以往月份的損耗情況，與本次計(jì)算進(jìn)行比較分析。

    在這里不但針對(duì)不同電壓等級(jí)，提供了多種算法供選擇使用，而且還特別考慮了目前普遍存在的小電源通過10KV或者35KV線路上網(wǎng)的情況。計(jì)算時(shí)可以按照在枯水期小電源停止發(fā)電、小電源和變電站共同供電、小電源獨(dú)立供電三種情況下計(jì)算線路上的理論線損，以便準(zhǔn)確的反映出小電源上網(wǎng)對(duì)線損的影響，更加符合線路的實(shí)際運(yùn)行情況。對(duì)于有SCADA系統(tǒng)的供電局，計(jì)算所需要的運(yùn)行數(shù)據(jù)可以從SCADA系統(tǒng)獲取，這樣將提高計(jì)算的準(zhǔn)確度和。

    四、配網(wǎng)管理

    將線路圖與設(shè)備臺(tái)帳，停電通知等多種業(yè)務(wù)銜接，能更有效的讓整個(gè)電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)范化。

    １、設(shè)備臺(tái)賬

    在繪圖過程中，線路元件已經(jīng)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以選擇不同統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和需要統(tǒng)計(jì)的元件進(jìn)行多種方式組合做臺(tái)帳統(tǒng)計(jì)，可按變電站、供電所分類，分別列出各元件的設(shè)備數(shù)量及其他數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確方便，便于管理。

    ２、停電通知

    在線路圖專變，公變資料的基礎(chǔ)上添加供電用戶資料后，就能在停電時(shí)方便的進(jìn)行人工或者自動(dòng)發(fā)送停電通知，能查詢歷史停電記錄，方便停電管理，實(shí)現(xiàn)有效調(diào)度。

    五、系統(tǒng)維護(hù)

    對(duì)系統(tǒng)的操作人員進(jìn)行添加、刪除、修改動(dòng)作，以及對(duì)其進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。 電力管理系統(tǒng)是具有一定保密性質(zhì)的，系統(tǒng)應(yīng)該由專門人員進(jìn)行操作，密碼不適宜很多人知道。為了安全性，密碼應(yīng)該不定時(shí)更改。

    六、展望發(fā)展

    隨著調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA）、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（DMS）和綜合信息管理系統(tǒng)（MIS）等技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，研究與之相結(jié)合的在線實(shí)時(shí)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法　是未來發(fā)展方向和必然趨勢(shì)，是配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的發(fā)展要求。4結(jié)束語配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法研究的目的是如何快速、地計(jì)算出配電網(wǎng)理論線損。

    本文綜合介紹了各種計(jì)算方法和研究現(xiàn)狀，展望未來發(fā)展方向。通過不斷深入地研究配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，尋找出能夠滿足配電網(wǎng)線損理論計(jì)算要求的計(jì)算方法，快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出理論線損，促進(jìn)降損節(jié)能，電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電企業(yè)運(yùn)行管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。