电力系统网损分析及降损方法的研究_王佳
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技术与市场 2014 年第21 卷第11 期
技术研发
电力系统网损分析及降损方法的研究
王 佳，常文焕，卢东伟，刘 洋，任 聪
（ 华北水利水电大学，河南 郑州 450011）
摘 要： 针对电力系统网络损耗，说明了网损的定义及其重要性，较全面地综述了常用的电力系统网损计算方法，叙述了 电力系统降低网损的措施。 关键词： 网损； 网损计算方法； 降低网损措施
技术研发
成，进行规划的选定时往往与规划人员的实际工作相关，这种 选择的主观性比较强，缺少客观的考量，因此，最终选定的方案 依旧存在着很多不合理与局限性。随着社会的发展和科学技 术的进步，为了适应新的发展形势，要不断提升与优化城市电 网的电力规划方案，致力于新型规范方法的应用。下面结合启 发式优化方法进行阐述。
1 网损概述
随着人类社会的飞速发展，电力系统的出现推动着社会生
产中各个领域的变化，而电力系统的安全、稳定、可靠运行关乎
着我们每个人的日常生活。然而，由于电力系统中有阻抗的存
在，因此，电能在转换、输送、分配过程中就会无可避免地产生
大量的损耗。
2 网损计算的意义
网损计算的意义主要是了解系统运行的效率，通过对系统
若要提高负荷的自然功率因数，首先应避免电动机长期处 于轻负荷或空载运行； 另外，大容量的用户尽量使用同步电动 机，并使其过激运行； 此外，还应合理地配置变压器容量。 4． 1． 2 增设无功功率补偿装置
在变电站低压侧母线上并联电容器或调相机，补偿负荷所 需的部分或全部无功功率，以提高设置点用户的功率因数。 4． 2 合理选用输电线路导线截面
［J］． 浙江电力，2011（ 9） ． ［7］ 王晓蔚，胡文平，马斌，等． 省地一体化在线网损分析计算
平台［J］． 电力建设，2014（ 1） ． ［8］ 吕清文． 配电网无功补偿经济效益分析［J］． 新疆电力技
术，2007（ 2） ． ［9］ 秦小军． 基于降低网损的电网优化调度［J］． 农村电气
3. 2 潮流计算法
现常用计算潮流的方法有以下几种。
3. 2． 1 前推回代潮流计算法
针对 6 ～ 10 kV 配电网的单电源树状结构特点，该方法由
远方终端采集装置测得现场的实际数据，直接求出各点电压进
而求出各段的功率损耗。
3. 2． 2 损耗功率累加法
该方法在计算时段内先对各个采样时刻进行潮流计算，然
在电力系统中输送负荷保持不变的情况下，尽可能地增大 导线截面，减小输电线路的电阻，从而降低输电线路上的损耗。 4． 3 适当提高高压电力网的运行电压水平
电力系统运行中，电网电压等级越高，损耗就越小。而线 路和变压器等电气设备的绝缘所容许的最高工作电压，一般不 超过额定电压的 10% 。因此，在不超过上述规定的条件下，应 尽量提高电网的运行电压水平。 5 结语
Abstract： The assay is against to the loss of power system network，first explains the definition and importance of net loss，then comprehensively summarizes the commonly used methods of calculation of power system losses，and finally describes the power system network loss reduction measures． Key words： Power loss； loss calculation； reduction measures doi： 10． 3969 / j． issn． 1006 － 8554． 2014． 11． 034
方的比值，称为损失因数，其关系式为：
F
=
I2 eff
I2 max
（ 4）
得损耗电量计算公式为：
ΔW
=3
I2 max
FＲt
Iave
（ 5）
3． 1． 3 等值电阻法
在计算网损的时段 T 内，在该线路产生的电能损耗按下式
计算：
ΔW
=
T∑m P2i，eff i =1
+ U2i
Q2 i，eff
Ｒi
× 10 － 3 （
在城市电网规划时可以采用多种新型方法进行规划。比 如，在电网规划中，依据科学合理的思路进行优化，并考虑约束 条件和目标函数，采用编码技术和进化机制指导应用过程，实 现抽象问题的数学化，通过整数变量与连续变量的处理，把网 络运行计算的结果列入评价值，减少因线性化和分解所引起的 误差。 3 城市电网规划经济评价的分析 3． 1 加强城市电网规划经济评价的必要性分析
力出版社，2008． ［3］ 刘旭． 电力系统网损分析综述［J］． 科技资讯，2006（ 27） ． ［4］ 罗德平． 配电线路无功补偿［J］． 西铁科技，2007（ 1） ． ［5］ 康重庆，夏清，刘梅． 电力系统负荷预测［M］． 北京： 中国
电力出版社，2007． ［6］ 杨滢，黄静． 浙江电网实时网损分析系统的设计与应用
配电网的计算有多种不同的方法，随着科技的不断发展， 各种新计算方法的研究是网损分析的研究趋势，同时，如何降
低电网的损耗，提高电能的利用效率，已经成为提高我国电力 行业的技术水平，保证我国经济快速稳定增长的重要课题。 参考文献： ［1］ 杨耿杰，郭谋发． 电力系统分析［M］． 北京： 中国电力出
版社，2009． ［2］ Hadi Saadat． 电力系统分析［M］． 王葵，译． 北京： 中国电
后，将各时刻损耗功率乘以采样的间隔时间，最后累加得到系
统损耗电量。
3. 2． 3 动态潮流法
动态潮流法针对各个时刻的采样值，用分段低次样条插值
的方法求取 P、Q 的近似表达式。以求尽可能准确地反映各节
点功率随时间变化的实际情况。
（ 下转第 59 页）
57
技术与市场 2014 年第21 卷第11 期
由文章分析可知，对电网规划设计中关键技术问题进行分 析很有必要，作为电网规划设计人员，在电网规划设计中应努 力提高自身专业水平，致力于解决电网负荷预测、规划以及经 济评价等关键技术问题，尽力保证规划的可靠性以及精确性。 只有这样，才能在进行电网规划项目的同时，保证良好的社会 效益。 参考文献： ［1］ 饶化龙． 电网规划设计中的风险评估探析［J］． 科技创新
Loss Calculation and Methods of Loss Ｒeduction in the Power System
WANG Jia，CHANG Wen-huan，LU Dong-wei，LIU Yang，ＲEN Cong
（ North China University of Water Conservancy and Hydropower，Zhengzhou 450011，China）
Leabharlann Baidu
承担的社会责任，对电网投资时不仅要考虑到社会效益，还要 考虑到经济效益。因此，要获得良好的经济效益，就必须对电 网规划进行经济评价，评价的精确度直接影响到城市发展建设 水平。所以，加强城市电网规划经济评价就显得尤为必要。 3. 2 城市电网规划项目中进行电网规划经济评价的方法
依据我国《城市电网规划设计指导原则》，对电网规划的经 济评价分析如下： ①敏感性分析，对预测项目的不确定性及善 变因素进行评价，分析其对经济评价的影响。首先，确立分析 目标； 其次，确定不确定性因素； 最后，计算不确定性因素对经 济指标的影响，进而计算经济指标的敏感性因素。②财务生存 能力分析，对资金运用表及资金来源进行编制，形成财务计划 先进流量表，得出累计盈余资金及净现金流量，然后分析此财 账是否能支持 项 目 的 长 期 运 营，进 而 实 现 财 务 的 可 持 续 性 发 展。③偿债能力分析，主要对投资回收能力及项目偿还贷款的 能力进行预测和分析。④盈利能力分析，建立项目投资现金流 量表后，对投资回收期、财务净现值以及财务内部收益率进行 计算，分析盈利指数是否达标。 4 结语
数，称为形状系数，其表达式为：
K = Ieff Iave
（ 2）
损耗电量的计算公式为：
ΔW = 3Iave K2 Ｒt
（ 3）
3． 1． 2 最大电流法（ 损失因数法）
用最大电流 法 计 算 出 来 的 损 耗 是 偏 大 的，需 要 乘 以 一 个
＜ 1的修正系数，假设 F 为均方根电流的平方与最大电流的平
启发式优化方法就是用数学优化模型对电网规划问题进 行描述，用优化方法得出结论，最终获得能够满足系统要求的 规划方案。用这种方法能够充分考虑规划问题的决策变量、运 行变量与目标函数间的关系，然后借用优化模型得出结论。这 种方法具有计算量小、计算时间短且简单便捷，因此应用广泛。 相比传统模式，这种模式能够实现规划人员自身经验的发挥， 并结合数学方式对电力行为进行模拟，从而增强了城市电网规 划的有效性。在应用启发式优化方法进行规划中，以灵敏度测 算为例，进行测算是遵循将某种有效性的指标作为目标函数为 准则，通过改变一个有权因子值来进行决策变量对最优方案影 响灵敏度的分析，并选取有效线路进行架线，结合电力系统运 行质变选择能够满足城市电网需要的线路。
化，2007（ 1） ． ［10］ 张新启． 配电网低压无功补偿实际效益分析［J］． 新疆电
力，2006（ 1） ．
59
与应用，2014（ 8） ： 12 － 14． ［2］ 郑伟． YF 地区城市电网规划存在问题对策研究［D］．
广州： 华南理工大学，2013． ［3］ 罗亘． 浅谈城市配网规划与建设［J］． 科技创新与应用，
2014（ 5） ： 27 － 29 + 33．
（ 上接第 57 页） 4 降低网损的技术措施 4． 1 提高用户的功率因数 4． 1． 1 提高负荷的自然功率因数
电源、负荷的优化配置来降低系统的有功功率损耗和一段时间
内的电能损耗，进而提高系统的运营效率和企业的盈利水平。
3 网损计算的方法
网损的理论计算基本方法是均方根电流法，在此基础上先
后发展了平均电流法 （ 形状系数法） 、最大电流法 （ 损失因数
法） 、等值电阻法、潮流计算法等。
3． 1 均方根电流法
设代表日 24 h 的负荷电流的实测值是 I1 、I2 、…I24 ，设每小
时内通过该元件的电流值不变，Ieff 为均方根电流； t 为计算小时 数。
可得：
槡 Ieff =
I21
+ I22
+ I23
+…
+
I2 24
24
（ 1）
3． 1． 1 平均电流法（ 形状系数法）
因为用平均电流计算出来的电能损耗偏小，因此要乘以一
个 ＞ 1 的修正系数，设 K 为均方根电流与平均电流间的等效系
kW·h）
（ 6）
式中 Pi，eff 、Qi，eff 分别为在时间 T 内，第 i 段线路的均方根电
流（ A） 、均方根有功功率（ kW） 和均方根无功功率（ kvar） ； Ｒi 为 第 i 段线路的电阻值； Ui 为在 Pi，eff 和 Qi，eff 处的线电压； m 为该 线路总线段数； T 为计算网损的时段。
电力的运行水平及建设规模与人们的生活息息相关，正因 如此，电力已经成为了我国国民经济的基础行业。随着社会的 发展，人们的生活水平不断提高，不管是企业还是居民家庭，对 电能的需求量越来越大，电网的投资也呈逐年上升趋势。近几 年，电力改革力度加大，电力企业对企业经济效益及项目投资 越来越重视，电力行业作为公共性质的企业，应充分考虑到所
技术研发
电力系统网损分析及降损方法的研究
王 佳，常文焕，卢东伟，刘 洋，任 聪
（ 华北水利水电大学，河南 郑州 450011）
摘 要： 针对电力系统网络损耗，说明了网损的定义及其重要性，较全面地综述了常用的电力系统网损计算方法，叙述了 电力系统降低网损的措施。 关键词： 网损； 网损计算方法； 降低网损措施
技术研发
成，进行规划的选定时往往与规划人员的实际工作相关，这种 选择的主观性比较强，缺少客观的考量，因此，最终选定的方案 依旧存在着很多不合理与局限性。随着社会的发展和科学技 术的进步，为了适应新的发展形势，要不断提升与优化城市电 网的电力规划方案，致力于新型规范方法的应用。下面结合启 发式优化方法进行阐述。
1 网损概述
随着人类社会的飞速发展，电力系统的出现推动着社会生
产中各个领域的变化，而电力系统的安全、稳定、可靠运行关乎
着我们每个人的日常生活。然而，由于电力系统中有阻抗的存
在，因此，电能在转换、输送、分配过程中就会无可避免地产生
大量的损耗。
2 网损计算的意义
网损计算的意义主要是了解系统运行的效率，通过对系统
若要提高负荷的自然功率因数，首先应避免电动机长期处 于轻负荷或空载运行； 另外，大容量的用户尽量使用同步电动 机，并使其过激运行； 此外，还应合理地配置变压器容量。 4． 1． 2 增设无功功率补偿装置
在变电站低压侧母线上并联电容器或调相机，补偿负荷所 需的部分或全部无功功率，以提高设置点用户的功率因数。 4． 2 合理选用输电线路导线截面
［J］． 浙江电力，2011（ 9） ． ［7］ 王晓蔚，胡文平，马斌，等． 省地一体化在线网损分析计算
平台［J］． 电力建设，2014（ 1） ． ［8］ 吕清文． 配电网无功补偿经济效益分析［J］． 新疆电力技
术，2007（ 2） ． ［9］ 秦小军． 基于降低网损的电网优化调度［J］． 农村电气
3. 2 潮流计算法
现常用计算潮流的方法有以下几种。
3. 2． 1 前推回代潮流计算法
针对 6 ～ 10 kV 配电网的单电源树状结构特点，该方法由
远方终端采集装置测得现场的实际数据，直接求出各点电压进
而求出各段的功率损耗。
3. 2． 2 损耗功率累加法
该方法在计算时段内先对各个采样时刻进行潮流计算，然
在电力系统中输送负荷保持不变的情况下，尽可能地增大 导线截面，减小输电线路的电阻，从而降低输电线路上的损耗。 4． 3 适当提高高压电力网的运行电压水平
电力系统运行中，电网电压等级越高，损耗就越小。而线 路和变压器等电气设备的绝缘所容许的最高工作电压，一般不 超过额定电压的 10% 。因此，在不超过上述规定的条件下，应 尽量提高电网的运行电压水平。 5 结语
Abstract： The assay is against to the loss of power system network，first explains the definition and importance of net loss，then comprehensively summarizes the commonly used methods of calculation of power system losses，and finally describes the power system network loss reduction measures． Key words： Power loss； loss calculation； reduction measures doi： 10． 3969 / j． issn． 1006 － 8554． 2014． 11． 034
方的比值，称为损失因数，其关系式为：
F
=
I2 eff
I2 max
（ 4）
得损耗电量计算公式为：
ΔW
=3
I2 max
FＲt
Iave
（ 5）
3． 1． 3 等值电阻法
在计算网损的时段 T 内，在该线路产生的电能损耗按下式
计算：
ΔW
=
T∑m P2i，eff i =1
+ U2i
Q2 i，eff
Ｒi
× 10 － 3 （
在城市电网规划时可以采用多种新型方法进行规划。比 如，在电网规划中，依据科学合理的思路进行优化，并考虑约束 条件和目标函数，采用编码技术和进化机制指导应用过程，实 现抽象问题的数学化，通过整数变量与连续变量的处理，把网 络运行计算的结果列入评价值，减少因线性化和分解所引起的 误差。 3 城市电网规划经济评价的分析 3． 1 加强城市电网规划经济评价的必要性分析
力出版社，2008． ［3］ 刘旭． 电力系统网损分析综述［J］． 科技资讯，2006（ 27） ． ［4］ 罗德平． 配电线路无功补偿［J］． 西铁科技，2007（ 1） ． ［5］ 康重庆，夏清，刘梅． 电力系统负荷预测［M］． 北京： 中国
电力出版社，2007． ［6］ 杨滢，黄静． 浙江电网实时网损分析系统的设计与应用
配电网的计算有多种不同的方法，随着科技的不断发展， 各种新计算方法的研究是网损分析的研究趋势，同时，如何降
低电网的损耗，提高电能的利用效率，已经成为提高我国电力 行业的技术水平，保证我国经济快速稳定增长的重要课题。 参考文献： ［1］ 杨耿杰，郭谋发． 电力系统分析［M］． 北京： 中国电力出
版社，2009． ［2］ Hadi Saadat． 电力系统分析［M］． 王葵，译． 北京： 中国电
后，将各时刻损耗功率乘以采样的间隔时间，最后累加得到系
统损耗电量。
3. 2． 3 动态潮流法
动态潮流法针对各个时刻的采样值，用分段低次样条插值
的方法求取 P、Q 的近似表达式。以求尽可能准确地反映各节
点功率随时间变化的实际情况。
（ 下转第 59 页）
57
技术与市场 2014 年第21 卷第11 期
由文章分析可知，对电网规划设计中关键技术问题进行分 析很有必要，作为电网规划设计人员，在电网规划设计中应努 力提高自身专业水平，致力于解决电网负荷预测、规划以及经 济评价等关键技术问题，尽力保证规划的可靠性以及精确性。 只有这样，才能在进行电网规划项目的同时，保证良好的社会 效益。 参考文献： ［1］ 饶化龙． 电网规划设计中的风险评估探析［J］． 科技创新
Loss Calculation and Methods of Loss Ｒeduction in the Power System
WANG Jia，CHANG Wen-huan，LU Dong-wei，LIU Yang，ＲEN Cong
（ North China University of Water Conservancy and Hydropower，Zhengzhou 450011，China）
Leabharlann Baidu
承担的社会责任，对电网投资时不仅要考虑到社会效益，还要 考虑到经济效益。因此，要获得良好的经济效益，就必须对电 网规划进行经济评价，评价的精确度直接影响到城市发展建设 水平。所以，加强城市电网规划经济评价就显得尤为必要。 3. 2 城市电网规划项目中进行电网规划经济评价的方法
依据我国《城市电网规划设计指导原则》，对电网规划的经 济评价分析如下： ①敏感性分析，对预测项目的不确定性及善 变因素进行评价，分析其对经济评价的影响。首先，确立分析 目标； 其次，确定不确定性因素； 最后，计算不确定性因素对经 济指标的影响，进而计算经济指标的敏感性因素。②财务生存 能力分析，对资金运用表及资金来源进行编制，形成财务计划 先进流量表，得出累计盈余资金及净现金流量，然后分析此财 账是否能支持 项 目 的 长 期 运 营，进 而 实 现 财 务 的 可 持 续 性 发 展。③偿债能力分析，主要对投资回收能力及项目偿还贷款的 能力进行预测和分析。④盈利能力分析，建立项目投资现金流 量表后，对投资回收期、财务净现值以及财务内部收益率进行 计算，分析盈利指数是否达标。 4 结语
数，称为形状系数，其表达式为：
K = Ieff Iave
（ 2）
损耗电量的计算公式为：
ΔW = 3Iave K2 Ｒt
（ 3）
3． 1． 2 最大电流法（ 损失因数法）
用最大电流 法 计 算 出 来 的 损 耗 是 偏 大 的，需 要 乘 以 一 个
＜ 1的修正系数，假设 F 为均方根电流的平方与最大电流的平
启发式优化方法就是用数学优化模型对电网规划问题进 行描述，用优化方法得出结论，最终获得能够满足系统要求的 规划方案。用这种方法能够充分考虑规划问题的决策变量、运 行变量与目标函数间的关系，然后借用优化模型得出结论。这 种方法具有计算量小、计算时间短且简单便捷，因此应用广泛。 相比传统模式，这种模式能够实现规划人员自身经验的发挥， 并结合数学方式对电力行为进行模拟，从而增强了城市电网规 划的有效性。在应用启发式优化方法进行规划中，以灵敏度测 算为例，进行测算是遵循将某种有效性的指标作为目标函数为 准则，通过改变一个有权因子值来进行决策变量对最优方案影 响灵敏度的分析，并选取有效线路进行架线，结合电力系统运 行质变选择能够满足城市电网需要的线路。
化，2007（ 1） ． ［10］ 张新启． 配电网低压无功补偿实际效益分析［J］． 新疆电
力，2006（ 1） ．
59
与应用，2014（ 8） ： 12 － 14． ［2］ 郑伟． YF 地区城市电网规划存在问题对策研究［D］．
广州： 华南理工大学，2013． ［3］ 罗亘． 浅谈城市配网规划与建设［J］． 科技创新与应用，
2014（ 5） ： 27 － 29 + 33．
（ 上接第 57 页） 4 降低网损的技术措施 4． 1 提高用户的功率因数 4． 1． 1 提高负荷的自然功率因数
电源、负荷的优化配置来降低系统的有功功率损耗和一段时间
内的电能损耗，进而提高系统的运营效率和企业的盈利水平。
3 网损计算的方法
网损的理论计算基本方法是均方根电流法，在此基础上先
后发展了平均电流法 （ 形状系数法） 、最大电流法 （ 损失因数
法） 、等值电阻法、潮流计算法等。
3． 1 均方根电流法
设代表日 24 h 的负荷电流的实测值是 I1 、I2 、…I24 ，设每小
时内通过该元件的电流值不变，Ieff 为均方根电流； t 为计算小时 数。
可得：
槡 Ieff =
I21
+ I22
+ I23
+…
+
I2 24
24
（ 1）
3． 1． 1 平均电流法（ 形状系数法）
因为用平均电流计算出来的电能损耗偏小，因此要乘以一
个 ＞ 1 的修正系数，设 K 为均方根电流与平均电流间的等效系
kW·h）
（ 6）
式中 Pi，eff 、Qi，eff 分别为在时间 T 内，第 i 段线路的均方根电
流（ A） 、均方根有功功率（ kW） 和均方根无功功率（ kvar） ； Ｒi 为 第 i 段线路的电阻值； Ui 为在 Pi，eff 和 Qi，eff 处的线电压； m 为该 线路总线段数； T 为计算网损的时段。
电力的运行水平及建设规模与人们的生活息息相关，正因 如此，电力已经成为了我国国民经济的基础行业。随着社会的 发展，人们的生活水平不断提高，不管是企业还是居民家庭，对 电能的需求量越来越大，电网的投资也呈逐年上升趋势。近几 年，电力改革力度加大，电力企业对企业经济效益及项目投资 越来越重视，电力行业作为公共性质的企业，应充分考虑到所