电力系统网损分析与应用

电力系统网损分析与应用

【摘要】本文针对电力系统网损，先说明了网损的物理问题及其重要性，网损问题的定义及较全面地综述了常用的电力系统网损计算方法和网损分摊方法，最后叙述了电力系统网损分析中的难点及研究趋势。

【关键词】网损；网损计算方法；电力市场

0.引言

随着人类社会的日益进步，科学技术的飞速发展，电力工业已经成为世界各国的支柱产业，为整个社会提供着必需的能源和动力。由于电力系统中阻抗的存在，电能在转换、输送、分配过程中不可避免地伴随着大量的损耗产生。

电能的生产和消耗规模巨大，据统计，其消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗中占1/3的份额，电力系统覆盖面广，担负着电能转换和传递的任务。电力系统为社会提供着清洁方便的能源，同时电力系统在转换、输运、分配过程的损耗也相当巨大，因此研究电能在转换、输运、分配过程中的损耗具有重要的意义。

1.网损计算方法

网损的计算公式可以分为两大类。一类是根据系统总网损等于全网各节点总净注入功率，用节点注入表示的公式，另一类是根据系统总网损等于系统中各支路功率损耗之和，用支路电流或功率表示的公式。

输电网的数据采集齐全，所以大多计算方法采用潮流计算的方法来进行网损理论计算，计算潮流的方法很多种，现常用的方法有：

1.1前推回代法

若有以由远方终端采集装置测得现场的实际数据，则可采用前推回代潮流法进行计算，由于考虑了无功功率和电压损失的影响，所以计算出来的线损较为精确。

1.2等值电阻法

配电线路和配电变压器的等值电阻分别用计算公式计算。

1.3最大电流法

利用均方根电流与最大电流的等效关系进行能耗计算。

1.4均方根电流法

根据一日24小时的电流数据进行计算。

1.5平均电流法

利用均方根电流与平均电流的等效关系进行能耗计算。

2.网损分析研究现状

国外在电网建设方面的发展相比于国内，要先进很多。在电网自动化以及高级应用软件方面，国外研究的热点是网络化、集成化、智能化。对于网损计算，国外现在研究的重点多是对网损的分析和降损措施与方法研究，如：以网损为目标的配电网网络重构、无功优化、补偿电容投放位置的确定，配电电容器投切策略等问题等等，其中涉及到的网损计算大都转化为功率损耗问题，以潮流的方法来求解。近年来提出的一些新方法主要有模糊理论逼近法、负荷统计学方面的聚类法等。输电系统的网损变化主要依赖于其运行方式的变化，而输电系统的运行方式变化很复杂，难以用解析的数学模型表达，从而给输电系统的网损分析带来困难。提出的输电系统网损概率评估法，构建了一种描述系统实际运行条件下网损变化规律的方法。

国内电网网损理沦计算按管理分为省地局和县区级两部分，按电网的不同特点，对35kv以上输电网和10kv-6kv配电网分别采用不同的计算方法。总体说：省地局电力部门网损计算较正规，有比较完善的制度和软件的保证：县级电力部门则基本上没有专门的网损计算软件，目前以手算为主。从计算方法看，因为缺少负荷数据，配电网的线损计算主要还足采用各种简化、近似的计算方法。这些方法包括：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、分散系数法等。其简化主要是网络简化和负荷简化，如各种电流法中，都要求计算网络的等效阻抗，就是对网络进行简化；负荷简化是指按照某种假定的负荷规律对不确定的计算负荷进行分配或统计，以完成计算。输电网由于数据比较完备，故可直接采用潮流计算的方法。近年来出现的网损计算方面的新方法有：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（包括各种差位、拟合法）等，对所有这些方法中，以潮流计算为基础的结果理论上要更精确一些.但粘确的原因是计算中考虑的因素更多了，这也导致了有的方法计算量和处理的数据量都较大。

在功能上的改进也是近年来网损计算与管理软件追求的目标之一。从以前的DOS版程序到现在的Windows版程序，从简单的网损计算到网损计算管理系统，从单一的网损管理系统到作为DMS和EMS（能量管理系统）的一个组成部分的高级应用软件，从单机程序到网络数据交换，从离线计算到结合SCADA系统的在线计算，从交互式文本数据方式到可视化数据图形一体化管理方式，与前几年相比有了飞跃性的发展。这些主要得益上计算机技术、网络技术和配电网自动化的发展，虽然有的还没有很好的实现，但它代表了一种发展的方向。具体的说一个完整的网损管理系统首先应该是建立在一个好的平台之上，这个平台应该包括

较好的数据管理与组织方式、灵活的数据查询、简洁的操作方式。作为一个多功能的网损管理软件，应该包括网损计算与分析、网损考核、网损统计报表和对网络结构和网络运行方式的合理性优化软件等功能图。

现在电力部门较常见的网损计算程序有：电科院的PSASP（电力系统分析综合程序），PSASP包含的内容非常全面，其中的网损分析模块虽然是针对输电网的，但怂其数据输入的格式与计算管理的方式都可以借鉴。

3.网损分析存在的问题及研究趋势

输送电力必然在输电线路中产生损耗，该损耗大约占发电量的4%-6%，理论网损可根据理论计算算出，配电网的计算有多种不同的方法，因此各种新计算方法的研究是网损分析的研究趋势，目的是更为精确的计算出电力系统的理论网损，与此同时如何将网损合理分摊到发电公司和用电公司是电力系统引入电力市场后的关键问题，并且成为与电力市场理论相结合的难题，也是国内外网损分析领域的热点和研究趋势。

由于电力系统潮流是一个大规模非线性问题，电网上的网损是电源、负荷的非线性函数。功率流动服从电路定律，合同路径与实际物理路径不一致，使网损精确计算与分摊变得十分困难。虽然由于潮流公式的非线性本质，准确的将支路潮流分配给发电机和负荷是不可能的，但分摊网损费用的共同协议对提高竞争仍然非常重要，因为只有所有实际的和有潜力的市场参与者都相信电力市场的运作是公平的，竞争才能在这个市场中充分发挥其作用。因此对共同协议的研究也是网损分析方向的趋势。

由于各地区能源结构、能源分布状况不平衡，造成电源中心与负荷中心分布不一致，为解决此问题世界上许多国家、地区相继组建区域电力市场，以便在更大范围内促进资源的优化配置，满足电力的供需平衡。因此，比较准确地计算省间交易引起的系统网损，公平、合理地分摊交易网损、以及有效地对过网省进行网损补偿也是目前研究的热点。

总之，从大量的相关网损分析的文献中获知，国内外关开网损分析领域的研究集中在配电网损计算和网损分摊方法上，随着新方法的提出和应用，在电力系统网损分析及分配理论将有大的突破。