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电力电网工程技术管理和软件研发

电力电网工程技术管理和软件研发

电网线损计算及管理系统

在输配电过程中,电能的传送和电磁能量的转换皆是通过电流来实现的,电流通过导体时要产生损耗。此外,运行在网络中有大量的输配电变压器、电容器、开关、仪表等设备,这些设备本身也要消耗一定的能量。工程上把电网中所有元件在给定时间内产生的损耗称为线损。线损率是国家考核供电企业的重要技术指标,是电力企业升级的主要标准之一。这项指标牵动着电网的发、供、变、用等各环节,是企业管理水平的综合反映。线损指标的完成与否与企业的经济效益直接挂勾,线损稳步下降,是企业管理水平提高的体现。


   线损管理是电力企业赖以降低损失的诸种措施的综合,如:计量完善、控制误差、零点抄表、分级考核、损失分析、理论计算、用电普查等,是电力企业很重要的一项工作,这项工作的完成任务和所起的作用为:(1)贯彻国家的能源政策;(2)制定计划,采取措施降低线损,提高企业的经济效益;(3)按时计算和编制各种线损报表,上报给上级主管部门。

   现代的电力网络,其发展进程已由大刀阔斧的网络架设阶段步入精雕细刻的安全、经济运行阶段,线损管理是极为有意义的。为了提高线损管理工作的层次和现代化程度,必须从常规的管理方法基础上晋升一步,充分利用计算机这一现代化的工具,构造新的计算、分析、考核的数学模型,以促进线损管理更加科学化,且使线损计算及管理所提供的技术经济信息更加有效地为网络改造、电容补偿、电压调节等降损节能措施服务。线损的理论计算是根据实际负荷或电量,按着电网的正常运行方式,计算电网中各元件的有、无功损失和一定时间内的电能损失。它的计算所起的作用明显,是制定年、季、月线损指标的依据,是推行降损乘包责任制的基础;同时,线损计算可为网络规划、改造以及电容补偿、网络调压、经济运行提供技术信息,以便在制定上述技术策略时有可靠的科学依据。

   我们所开发的线损计算及管理系统在追求模型的准确基础上,尽量与电力供电企业的实际生产管理情况相结合,使其非常实用。所计算的网络可包括高压35kV-500kV、中压10kV和低压380V三部分的线损计算;每一电压等级的网络均可按用户需求进行单独计算。建立了完善易用的统一数据库和图形库。整个系统使用简单、方便,是一高效、科学、实用的线损计算及管理系统

 

一、线损计算基本理论

 

l 、有功功率损耗和电能损耗

 

  在一个供电地区内,电能通过电力网的输电、变电和配电等各个环节供给用户。在电能的输送和分配过程中,电力网的各个元件都要产生一定数量的有功功率损耗和电能损耗。

 

(一)有功功率损耗

    根据电磁场理论所进行的分析表明,电磁的能量是通过电磁场所在的介质空间,由电源向负荷传输的,导线起到了引导电磁场能量的作用。进入导线内部并转化为热能的电能损耗,也是由电磁场供给的。

    在交流输电的情况下,应用能流密度波印廷矢量的概念,对单芯同轴电缆电路进行分析的结果表明,在介质空间中传输负荷所需功率的同时,在电缆中产生了四类有功功率损耗。

1.电阻发热损耗 (W)。它与电流的平方成正比

2. 泄漏损耗(W)。它与电压的平方成正比,

3.介质磁化损耗 (W)。它与电流的平方和频率成正比,

4.介质极化损耗 (W)。它与电压的平方和频率成正比,

    上述四类有功功率损耗代表了电力系统有功功率损耗的基本类型。此外,高压线路上和高压电机中还可能产生一种特殊的损耗——电晕损耗,这是由于导体表面的电场强度过高,致使导体外部介质粒子电离所造成的有功功率损耗,因而它与导体表面场强和空气密度等因素有关。

 

(二)   电能损耗

      电能损耗 是一定时间内有功功率损耗对时间的积分,

 

2、线路损耗

     一个供电地区或电力网,在给定时段内,输电、变电、配电各个环节中所损耗的全部电量(其中包括分摊的电网损耗电量,电抗器和无功补偿设备等所损耗的电量,以及不明损耗电量等)成为线路损耗电量,简称线损电量或线损。线损电量中的一部分,虽然可以通过理论计算来确定或用特制的测量线损的表计来计量,但它的全部却无法准确得知。因此,线损电量通常是根据电能表所计量的总“供电量”和总“售电量”相减得出。也就是说,线损是一个余量,它的准确度取决于计量供电量和售电量的电能计量系统的准确度,以及对用户售电量科学合理的抄录和统计制度。

    所谓供电量,是指发电厂、供电地区或电力网向用户供出的电量,其中包括输送和分配电能过程中的线损电量。其计算式为:

                                                                                          (1)

:供电地区或电力网的供电量

:本地区或本网内发电厂的发电量

:发电厂厂用电量

:向其它电力网输出的电量

:从其它电力网输入的电量(包括购入电量)

    所谓售电量,是指电力企业卖给用户的电量和电力企业供给本企业非电力生产部门用的电量。因为本企业的非电力生产部门,都应作为用户看待。所以,供电地区或电力网的售电量等于用户电能表计量的总和。

    线损电量占供电量的百分比称为线路损耗率,简称线损率,其计算式为:

线损率%=(供电量—售电量)/供电量×100%                            (2)

    线损率是电力系统的综合性技术指标,也是国家考核电力部门的一项重要经济指标。

    在电力网的运行管理工作中,用总供电量减去总售电量所得到的线损电量,称为统计线损电量,对应的线损率称为统计线损率。

   在统计线损电量中,有一部分是在输送和分配电能过程中无法避免的,是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的,这一部分损耗电量称为技术损耗电量,它可以通过理论计算得出,所以又称为理论线损电量,对应的线损率称为理论线损率。在统计线损电量中,另一部分损耗是不明损耗,也称为管理损耗,这一部分损耗可以而且应当采取必要的措施予以避免或减少。

 

二、计算方法

 

   线损计算因计及各种实际情况而方法众多,本系统考虑到多年来国内外的通用方法及我国配网的特点,如某些点没有量测量,或数据丢失等而设计了针对各种情况的方法库。包括:

   l ,已知负荷曲线时电能损耗的计算;

   2,损失因数法;

   3,最大负荷损耗小时数法;

   4,日均方根电流计算法;

   5,节点等效功率法;

   6,回归分析法;

   7,判别分析及聚类分析法。

   上述方法组成了本系统线损计算的基本方法, 并根据实际情况的需要,方便地添加新的方法。

 

三、线损计算及管理软件的图形系统及数据库系统

    电力网线损理论计算系统包括高压35kV-500kV、中压10kV和低压380V三部分的线损计算。配备了使用方便的图形管理系统和数据库系统。图形系统是用C++ Builder 基于矢量技术和面向对向技术设计开发的。数据库部分支持SQL-server 和Oracle。在图形环境与数据库这两个孤立的系统之间,图形环境中的图形与数据库中存储的数据通过动态数据交互并严格地一一对应,在图形系统上就可直观方便地对所有设备的参数进行修改。

    图形界面与数据库交互的内容主要有:

   1.在图形界面可任意方便地进行画图,来构筑预优化的系统网络图;通过动态数据交互把与图形相对应的数据传入数据库。

   2. 在图形界面选取一元件(即图形界面的一部分)进行修改时,其相应的信息会从数据库中自动提取出来,并给予显示。

   3.如对图中元件的数据进行修改或删除,数据库中与之对应的数据也将自动同时被修改或删除。

   4. 依据图形上的所有开关的状态自动形成系统的拓扑结构,并存入数据库。

   5. 线损计算的结果包括:本地区在特定时期内的总线损,各个电压等级的线损,特定网络的线损等,以线图或棒图等形式反映在图上。

 

1数据库系统

  电力网线损理论计算系统数据库部分的主要功能是:

   1. 对线损计算部分进行初始设置,说明被统计地区及电压等级。

   2. 对数据库进行维护工作,包括库的一致性检验、查错、压缩、浏览说明库、重建索引、建立新表等。

   3.  对各电压等级的数据进行备份和恢复。

 

2图形维护系统

    不同电压等级图形维护系统的功能大致相同,只是由于对数据的要求和计算方法上的差异,使其在实现功能的方式和步骤上不尽相同。以10kV系统为例,电力网线损理论计算系统图形维护部分的主要功能是:

   1. 系统维护:包括图形文件的新建、打开、保存和退出系统。每当用户新建图形文件就可以得到规范化图纸。

   2. 数据维护:包括数据输入、数据修改和数据删除。输入计算所需的数据,并可对其进行编辑。在输入图形元件的同时可输入相应的数据,而再点取图形元件就可以对其数据进行修改和删除,整个操作直观、方便。

   4. 数据统计:包括对导线、变压器数据,导线型号和变压器型号的统计。导线数据统计结果包括:线路总长度、总电阻和总电抗。变压器统计结果是指变压器的总容量。导线型号统计是指可实现按型号统计当前图纸中线路的长度。变压器型号统计是指可实现按型号统计当前图纸中变压器的容量。并将这些统计结果自动输出在图的右上角。

    5. 线损计算:用户可通过该项菜单选择不同线路、不同时间段进行损耗计算。如果数据不全,系统将作出提示,并建议应选择特定方法。

   6. 结果一览:包括数据查询、数据标注、删除标注三项功能。数据查询功能使用户可通过该功能对线损计算结果中的节点电压数据、各段电流密度和损失电量、理论计算汇总数据,进行各种条件查询,并将查询结果显示在窗口中。数据标注功能是指可按用户的需要在线路附近标注各段损失电量和汇总结果。

   7. 打印:实现对统计数据、计算结果、汇总报表和原始数据的打印,并可实现图形的打印预览、打印等功能,方便用户对资料的保存和上报。

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