配电网高级应用软件

9.3 配电网线损计算
9.3.1 9.3.2 9.3.3 线损的基本概念 配电网理论线损计算方法 配电网线损三相潮流计算
9.3.1 线损的基本概念
1.线损构成 2.理论线损计算的范围 3.理论线损计算的条件
1.线损构成
(1)可变损耗 (2)固定损耗 (3)不明损耗
(1)可变损耗
所谓可变损耗是指与电网中的负荷电流有关且 随其大小而变化的一类损耗，其中包括导线损 耗、变压器绕组的铜损、电流表和电能表电流 线圈的损耗等。
3.理论线损计算的条件
1)计量表计齐全。线路出口应装设多功能电能表等，每台配电变压器应装 设电能总表，并要做好这些表计的运行记录。 2)绘制网络接线图。网络接线图上应有导线型号配置、连接情况以及各台 配电变压器的挂接地点或用电负荷点。 3)线路结构参数和运行参数齐全。线路的结构参数有导线型号及长度，配 电变压器型号、容量及台数；运行参数有有功供电量、无功供电量、运行 时间、各台配变总表抄见电量等，并把参数标在网络接线图上。
9.2 配电网拓扑分析
9.2.1 9.2.2 9.2.3 概述 配电网拓扑结构 配电网拓扑描述
9.2.4
配电网拓扑分析算法
9.2.1 概述
配电网拓扑分析(又称配电网接线分析或配电网 拓扑辨识)是指运用图论等方面的知识对配电网 的几何结构和性质进行分析和研究，以反映配 电网各元器件(包括节点、线路、负荷等)的连接 情况，最终根据各个元器件之间的连接关系以 及各个开关的实时开合状态，动态生成能够正 确描述网络结构并可为计算机分析所利用的数 学模型。它只反映系统中各元器件之间的物理 连接关系，而与系统各元器件的特性和具体电 气参数无关。配电网拓扑分析是配电网潮流计 算和状态估计等其他配电网高级分析功能的基 础。
(2)基于分支线分层法
首先，分支线按所在的层次大小编号，主馈线 的层次为1，它的子分支线的层次为2，子分支 线之下再分出子分支线的层次为3。然后，同一 层上的各分支线按广度优先搜索到的顺序编号， 每条分支线由一个有序对(l,m)唯一标志，其中l 为分支线所在的层次，m为该分支线在l层中的 排序。最后，同一分支线上的各节点从该分支 线上的第1个节点开始顺序编号，这样每个节点 由一个三元组(l,m,n)来唯一标志，其中n为节点 在分支线上的次序，(l,m,n)指层次为l的第m条分 支线上的第n个节点,根节点的编号为(1，1，0)。
1)节点(支路)分层法
图9-8 节点(支路) 分层法的示例
2)分支线分层法
图9-9 分支线分层法的示例
2.配电网的节点和支路编号
(1)基于节点(支路)分层法 (2)基于分支线分层法
(1)基于节点(支路)分层法
从配电网的第1层节点(根节点)开始，按节点的 层次从小至大的顺序逐层遍历，将遍历到的各 节点由小到大编号，只有当上层的所有节点都 编号完毕，才对下一层的节点进行编号，在同 一层中，则按从左到右的顺序对节点逐个编号， 如图9-8所示。
(2)固定损耗
所谓固定损耗是指与电网中的负荷电流无关且 不随其变化的一类损耗，其中包括变压器的铁 损、电容器的介质损耗、电压表和电能表电压 线圈中的损耗、电晕损耗等。
(3)不明损耗
所谓不明损耗是指实际线损与理论线损之差的 一类损耗。该类损耗变化不定、数量不明、难 以用仪表和计算方法确定，只能由月末的电量 统计确定，其中包括用户违章用电和窃电的损 耗、漏电损耗、抄表以及电费核收中差错所造 成的损耗、计量表计误差所形成的损耗等。 在线损管理工作中，线损又可分为技术线损、 管理线损、统计线损。
6)维护数据库间的关系和自动校核输入的数据。
7)根据数据库和开关的实时状态建立母线模型。 8)支持各种电压等级的模型。
2.状态估计
状态估计是高级应用软件的一个模块，许多安 全和经济方面的功能都要用可靠数据集作为输 入数据集，而可靠数据集就是状态估计程序的 输出结果，所以，状态估计是一切高级应用软 件的基础。
9.2.4 配电网拓扑分析算法
1.配电网的遍历 2.配电网的节点和支路编号
1.配电网的遍历
(1)深度优先搜索算法 (2) 广度优先搜索算法
1.配电网的遍历
图9-6 配电网的遍历示意
(1)深度优先搜索算法
图9-7 配电网的深度优先搜索 a)网络图 b)遍历节点顺序
(2) 广度优先搜索算法
1)节点(支路)分层法：按照节点(或支路)距离根节点的远近，对节点(或支 路)进行分层。 2)分支线分层法：按照分支线距离根节点的远近，对分支线进行分层。
(2) 辐射网的树存储结构
1)父亲表示法。 2)孩子表示法。 3)孩子兄弟表示法。
(2) 辐射网的树存储结构
图9-5 辐射状网络的树存储结构 a)辐射状网络 b)树的父亲表示 c)树的孩子表示 d)树的孩子兄弟表示
1)父亲表示法。
在树中，除根节点没有父亲节点(父节点)外，其他每个节点的父 节点是唯一确定的。因此，根据树的这种性质，存储树的节点 时，应该包含两个信息：节点的编号值和体现该节点与其他节 点关系的属性，即该节点的父节点。借助于每个节点的这两个 信息便可唯一表示任意一棵树,这种表示方法称为父亲表示法。 为了查找方便，可以将树中所有节点存放在一个一维数组中。 正如通过单链表的表头指针就可掌握整个链表一样，树中只要 知道树根在哪里，便可以访问到树中所有的节点，因此在树的 存储结构中要特别考虑根节点的存储。图9-5b是图9-5a辐射状网 络用父亲表示法实现的树存储结构。
(3) 弱环网节点-支路关联矩阵
图9-3 配电弱环网网络图及其节点-支路关联矩阵 a)网络图 b)节点-支路关联矩阵
2.配电辐射网的拓扑描述
(1) 辐射网节点-支路关联矩阵 (2) 辐射网的树存储结构
(1) 辐射网节点-支路关联矩阵
图9-4 配电辐射网网络图及其节点-支路关联矩阵 a)网络图 b)节点-支路关联矩阵
9.2.3 配电网拓扑描述
1.配电弱环网的拓扑描述 2.配电辐射网的拓扑描述
1.配电弱环网的拓扑描述
(1) 弱环网邻接矩阵 (2)弱环网邻接表 (3) 弱环网节点-支路关联矩阵
(1) 弱环网邻接矩阵
图9-1 配电弱环网网络图及其邻接矩阵描述 a)网络图 b)邻接矩阵
(2)弱环网邻接表
图9-2 配电弱环网邻接表描述
2)孩子表示法。
采用孩子表示法表示一棵树时，树中每个节点除了 存储其自身的编号值之外，还必须存储其所有孩子 节点(子节点)。每个节点通常包含两个域：一个是 节点编号值域；另一个是指针数组域，数组中的元 素为指向某节点的子节点的指针。图9-5c是图9-5a辐 射状网络用孩子表示法实现的树存储结构。
3)孩子兄弟表示法。
数据以提高计算正确性、自动适应运行方式的变化等。 3)输出功能：计算结果以表格、分层图形、棒图、曲线等方式输出。 4)分析功能：通过多种分析确认计算结果的真实性和可靠性。
5.负荷预测
配电网未来一个时段负荷变化的趋势和特点是 配电部门所必须掌握的基本信息。负荷预测功 能利用历史负荷数据预测未来时段的负荷。 负荷预测功能一般针对全网或某个区域内的总 负荷进行，应考虑带气象修正功能的负荷预测 模型，负荷预测可以预测未来1天～1周的每小 时、每15min的系统负荷值，然后利用可自动校 正的负荷分配系数把该预测值分配到各变电站、 馈线及负荷点。负荷预测应用线性外推、线性 回归和人工神经网络等算法。
36935-9a
主编
第9章 配电网高级应用软件
9.1 9.2 9.3 配电网高级应用软件简介 配电网拓扑分析 配电网线损计算
9.1 配电网高级应用软件简介
1)由SCADA采集来的测量数据，即系统运行的实时数据和历史数据。 2)由人工输入的系统静态数据，如系统的线路参数、变压器参数等。 3)计划参数，主要是未来时刻的计划运行参数，如预测的负荷及检修停电
安排等。
9.1 配电网高级应用软件简介
1.网络建模 2.状态估计 3.配电网重构 4.配电网线损计算与分析 5.负荷预测
1.网络建模
1)定义配电网中的各种元器件，如母线、馈线段、分支线、变压器、电容 器、负荷等。 2)定义各元器件间的连接关系，以提供网络分析功能所需的基本拓扑信息。
3)根据定义的元器件自动生成相应元器件参数表，以便参数录入。 4)网络建模提供静态分析和动态分析的全套元器件参数。 5)从实时库中获取数据。
实际运行的配电线路的三相负荷一般是不平衡 的，如果输送同样功率，其线路损耗将大于三 相负荷平衡情况下的线路损耗，并且可能带来 一定的危害。
(2) 三相潮流计算的Βιβλιοθήκη Baidu要性
配电网作为电力系统的最后一环，与用户直接相连，有自身的一 些特点：结构多为辐射型树状，规模庞大，分支多，节点数目大； 线路的R/X参数比值较大；负荷在不同时段变化较大；配电网发展 速度较快，配电网结构也经常变化；三相参数不平衡，三相负荷 不平衡等。正由于配电网有许多不同于高压输电网的特征，因而 对配电网的潮流计算就提出了一些特殊要求，特别是配电系统中 存在大量不对称负荷以及单相、两相和三相线路混合供电模式的 采用，使得配电网的三相电压、电流不再对称，所以无法使用对 称模型，同时对称模型也不易考虑三相变压器移相问题。若没有 考虑配电网不平衡运行情况，这会使配电网的理论计算结果与网 络实际情况不同，无法满足工程实际需要。因此，对配电系统不 能将不对称三相等同于单相进行计算，那样就会忽略很多由三相 不对称所引起的问题，而必须对配电网进行三相整体的建模计算。
2.理论线损计算的范围
理论线损是以下各项损耗的电量之和，包括变 压器的损耗，架空及电缆线路的导线损耗，电 容器中的有功损耗，TA 、TV、电能表、测量仪 表、保护及远动装置的损耗，电晕损耗，绝缘 子的泄漏损耗(数量较小可忽略)，变电站的站用 电，电导损耗等。配电网理论线损计算的范围 主要包括以下3项内容：①配电变压器；②电力 电容器；③配电线路和电缆。
9.3.2 配电网理论线损计算方法
配电网理论线损计算方法主要有3类： 一类是传统方法，以方均根电流法为基础，无需潮流计算，包 括方均根电流法、平均电流法(形状系数或者等效系数法)、最大 电流法(损失因数法)、等效电阻法、最大负荷损失法、分散系数 法等 另一类是潮流计算方法，包括牛顿-拉夫逊法、PQ分解法、Zbus 法、回路法、前推回代法、节点等效功率法等，这类方法计算 精度高，能够精确计算配电网理论线损 最后一类是线性回归法和基于遗传和神经网络结合算法、模糊 识别、聚类分析的配电网线损理论方法等，其中回归分析方法 是一种可以用于配电网线损快速计算、分析和预测的数理统计 方法
9.3.3 配电网线损三相潮流计算
1.三相潮流计算的意义 2.配电网节点和支路编号 3.配电网三相网络模型
4.采用三相潮流计算线损的方法与步骤 5.工程实例 附录A
附录B
1.三相潮流计算的意义
(1) 三相负荷不平衡对损耗的影响 (2) 三相潮流计算的必要性 (3)线损三相潮流计算的可行性
(1) 三相负荷不平衡对损耗的影响
孩子兄弟表示法又称二叉树表示法，或称二叉 链表表示法，即以二叉链表作为树的存储结构。 链表中节点的两个链表域分别指向其子节点和 兄弟节点，采用链表的存储结构可节省内存。 图9-5d是图9-5a辐射状网络用孩子兄弟表示法实 现的树存储结构。以节点3为例，它的两个链表 域分别指向节点4和节点6，其中节点4是节点3 的子节点，节点6是节点3的兄弟节点。
9.2.2 配电网拓扑结构
配电网根据电源位置、电压等级、负荷分布、 地理条件等的不同，多采用辐射状、手拉手环 状或网状等结构方式。其中，辐射状结构方式 (又称放射状或树状)结构简单，但该结构属单电 源供电方式，可靠性较低；环状或网状等属于 有备用电源的供电方式，正常运行时以开环方 式运行，联络开关一般处于断开状态，联络开 关的两侧都相当于一条馈线的末端，当某侧停 电时，联络开关将闭合，由另一侧反送电。环 网接线开环运行的结构易于用重合器及分段器 实现事故情况下非故障区段的自动恢复送电， 具有较高的供电可靠性。
3.配电网重构
配电网重构的用途有以下几个方面： 1)用于配电网规划和配电网改造。 2)正常运行状态下的网络重构可以降低网损，平衡负荷，提高系统运行的 经济性与供电可靠性。 3)故障情况下的网络重构可用于配电网事故后的供电恢复。
4.配电网线损计算与分析
1)输入功能：包括图形输入、数据输入、网络拓扑分析和自动生成数据库、 自动检错、与GIS接口等。 2)计算功能：包括采用前推回代法计算配电网潮流、用不同方式采集运行