【正文】 .................................. 40 致謝 .................................................................. 41 第一章 緒論 1 第一章 緒論 課題研究的背景及意義 在輸配電過(guò)程中，電能傳送和電磁能量轉(zhuǎn)換都是通過(guò)電流實(shí)現(xiàn)的，電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗。而且，在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行著的大量輸配電變壓器、電容器、開(kāi)關(guān) 、儀表等設(shè)各本身也要消耗一定的能量。因此，工程上把給定時(shí)段內(nèi)，電網(wǎng)中所有元件產(chǎn)生的電能損耗稱線損電量，簡(jiǎn)稱線損。技術(shù)線損電量又稱為理論線損電量。稱為技術(shù)線損電量是因?yàn)檫@種電量損失可以通過(guò)技術(shù)措施予以降低；稱為理論線損電量是因?yàn)檫@種線損電量可通過(guò)計(jì)算得出 [1]。技術(shù)線損電量包括變壓器的鐵損、銅損，輸、配電線路中的損耗，電容器介質(zhì)損耗和電暈損耗等。這部分損耗與網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的技術(shù)狀態(tài)、運(yùn)行方式、電氣設(shè)備的質(zhì)量等有關(guān)。 另外，在電力網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，還有各種不明損失，例如對(duì)計(jì)費(fèi)表的漏抄錯(cuò)算；計(jì)費(fèi)表的負(fù)誤差；帶 電設(shè)備由于絕緣不良而漏電以及無(wú)表用電和竊電等。它是由于管理上的原因造成的，這部分損失習(xí)慣稱為管理線損電量，它可以采取必要的組織措施和管理措施予以避免或減少。在線損的管理工作中，既要重視降低“技術(shù)線損電量”，也要重視避免或減少“管理線損電量”。 線損是電網(wǎng)線路及設(shè)備對(duì)電力的消耗，是電力企業(yè)自行消化的一個(gè)指標(biāo)，線損率是國(guó)家考核電力部門(mén)電能損耗水平的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、經(jīng)營(yíng)管理和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益水平的綜合體現(xiàn)。追求盡可能低的線損率是電力企業(yè)的目標(biāo)之一，也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段， 線損率的高低對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的影響巨大。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)際能源緊張局勢(shì)的加劇，改善電能質(zhì)量和降低損耗的管理已經(jīng)成為國(guó)家政策中的重要內(nèi)容。電力網(wǎng)線損率是國(guó)家考核電力部門(mén)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是表征電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平和經(jīng)營(yíng)管理水平的一項(xiàng)綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》已在 1997 年產(chǎn)生通過(guò)，并與 1998 年 1 月起正式執(zhí)行。該項(xiàng)法規(guī)的制定是為了推進(jìn)全社會(huì)節(jié)約能源，提高能源利用率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)環(huán)境，保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展以滿足人民的生活需要。而電力是該法規(guī)中所包括的一項(xiàng) 重要能源?？梢?jiàn)，降損節(jié)能是國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針 [2]。加強(qiáng)線損管理工作的意義主要體現(xiàn)在以下方面： 1) 降低電網(wǎng)電能損耗，節(jié)約發(fā)電中所需要消耗的煤炭和燃油等燃料，為國(guó)家節(jié)約主要能源； 2) 減少電網(wǎng)線損電量，為國(guó)家和電力企業(yè)節(jié)約其占用的發(fā)、供電設(shè)備 (包括電力線路 )容量的投資； 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 2 3) 減少工礦企業(yè)用電單位的電費(fèi)開(kāi)支，降低生產(chǎn)成本，提高電能的利用效率和社會(huì)效益； 4) 促進(jìn)節(jié)能高效新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的推廣應(yīng)用，迫使現(xiàn)有高能耗老設(shè)備的更新改造，從而有利于電力企業(yè)能較 好地完成上級(jí)電力部門(mén)下達(dá)的線損率考核指標(biāo)； 5) 對(duì)某些電力短缺、供需矛盾緊張的地區(qū)，加強(qiáng)線損管理，降低損耗，在一定程度上對(duì)其可起緩解作用，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供“充足、可靠、合格、廉價(jià)”的電力，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)地發(fā)展； 6) 減少或消除電網(wǎng)的波形畸變，改善電網(wǎng)的供電質(zhì)量。 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 線損的理論計(jì)算目前國(guó)內(nèi)外己有許多比較成熟的計(jì)算方法，現(xiàn)有配電網(wǎng)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集方式?jīng)Q定了其理論線損計(jì)算只能采用近似和簡(jiǎn)化的方法，如平均電流法等。傳統(tǒng)方法為了適應(yīng)當(dāng)時(shí)的手工計(jì)算條件，采 用了過(guò)于簡(jiǎn)化的計(jì)算模型和處理方法，以盡量簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，以及供電企業(yè)對(duì)線損管理要求的不斷提高，計(jì)算方法的精確性和輸出結(jié)果的豐富性逐漸成為人們對(duì)線損計(jì)算方法的迫切要求。 目前，配電網(wǎng)線損的計(jì)算方法主要分為兩類(lèi)：一是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要損耗元件的物理特性建立的各種等值模型算法；二是根據(jù)饋線數(shù)據(jù)建立的各種統(tǒng)計(jì)模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。其中等值模型算法應(yīng)用較為廣泛。這些方法在一定程度上滿足了現(xiàn)場(chǎng)的需要。由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、計(jì)量設(shè)備和計(jì)算平臺(tái)等方面的原因，計(jì)算的基本思路是在對(duì)原始的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行盡量 簡(jiǎn)化和配電網(wǎng)所采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)較少的情況下，進(jìn)行盡量精確的計(jì)算。這一思路導(dǎo)致算法主要從數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確性、數(shù)學(xué)方法的精確性上進(jìn)行不斷改進(jìn)，因而這類(lèi)理論線損計(jì)算的方法己經(jīng)發(fā)展的比較完善。但是，原始資料不準(zhǔn)確所帶來(lái)的誤差依舊是不能忽視的問(wèn)題。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在配電網(wǎng)線損計(jì)算中產(chǎn)生誤差的原因主要包括：原始資料不準(zhǔn)確，針對(duì)饋線制定的數(shù)學(xué)模型不十分準(zhǔn)確，以及數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)計(jì)算出現(xiàn)舍入誤差等。大量分析表明，原始資料不準(zhǔn)確是主要原因。對(duì)于線損計(jì)算來(lái)說(shuō)，原始數(shù)據(jù)包括兩大類(lèi)，一類(lèi)是有關(guān)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的元件參數(shù)及結(jié)線方式，另一類(lèi) 是有關(guān)電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、功率因數(shù)、有功、無(wú)功等。元件參數(shù)一般比較準(zhǔn)確也較容易獲得，但在分析計(jì)算的線路段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的電壓和負(fù)荷曲線、有功功率、無(wú)功功率隨時(shí)間而變化，補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行方式也經(jīng)常發(fā)生變化，隨機(jī)性很大，使得線損問(wèn)題一直未能得到很好的解決。 國(guó)外在配電網(wǎng)建設(shè)方面的發(fā)展相比于國(guó)內(nèi)，要先進(jìn)很多。在配電網(wǎng)自動(dòng)化以及高第一章 緒論 3 級(jí)應(yīng)用軟件方面，國(guó)外研究的熱點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化。對(duì)于線損計(jì)算，國(guó)外現(xiàn)在研究的重點(diǎn)多是對(duì)線損的分析和降損措施與方法研究，如：以降低線損為目標(biāo)的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、無(wú)功優(yōu)化 、補(bǔ)償電容投放位置的確定等問(wèn)題，專門(mén)研究傳統(tǒng)意義上的線損計(jì)算方面的文章并不多。近年來(lái)提出的一些新方法主要有模糊理論逼近法、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的聚類(lèi)法等。 本課題研究主要內(nèi)容 在對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)表的學(xué)術(shù)資料，以及現(xiàn)有電力系統(tǒng)分析研究基礎(chǔ)之上，本文主要做了以下工作 : 1) 介紹電力系統(tǒng)線損的基本概念； 2) 介紹電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法； 3) 從管理的角度提出降低網(wǎng)損的措施和方法； 4) 從技術(shù)的角度提出降低網(wǎng)損的措施和方法。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)地介紹了“降低線路損耗的方法和措施”這項(xiàng)課題的研究背景和意義 ，指出了線損的客觀存在性和可以大為降低的可能性。電力系統(tǒng)線路損耗不可避免，但是它產(chǎn)生的原因卻很多，有些在技術(shù)層面上可以大為改善的，有些是管理層面上疏忽造成的，也有一些是無(wú)法預(yù)測(cè)的不明損耗。 線損不止損耗電能，它還與工礦企業(yè)的電費(fèi)開(kāi)支，電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)家的能源利用等息息相關(guān)。所以研究降低線損的意義重大。針對(duì)這項(xiàng)課題，本章還分析了國(guó)內(nèi)外研究線損的動(dòng)態(tài)，還具體地指出了本文的主要研究?jī)?nèi)容。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 4 第二章 電力系統(tǒng)線損的基本概念 線損及線損率的定義 發(fā)電廠生產(chǎn)的電能是通過(guò)電力系統(tǒng)中的輸電、變電和配電環(huán)節(jié) 供給用戶的。在輸送和分配電能的過(guò)程中，電網(wǎng)中各元件（變壓器、輸電線路、補(bǔ)償設(shè)備以及測(cè)量和保護(hù)裝置等）都要消耗一定的能量。電能損耗 A? (kWh)是一定時(shí)間內(nèi)有功功率損耗對(duì)時(shí)間的積分，即： 30= ( ) 1 0TA P t d t ?? ? ?? (21) 一個(gè)供電地區(qū)或電網(wǎng)在給定時(shí)段（日、月、季、年）內(nèi)，輸電、變電、配電各環(huán)節(jié)中所損耗的全部電量稱為線路損耗電量，簡(jiǎn)稱線損。 線損電量占供電量的百分比稱為線路損失率，簡(jiǎn)稱線損率 (%)A? 。通常，線損電量是用電度表計(jì)量 的 “總供電量 demA ”和“總銷(xiāo)售量 sA ”相減得出的，即線損率為： 100%( % )() 100%de mde m sde mAAAAAA??????? (22) 線損的構(gòu)成和分類(lèi) 線路損耗電量可按其損耗的特點(diǎn)、性質(zhì)和變化規(guī)律進(jìn)行分類(lèi)。降低線損的工作主要通過(guò)對(duì)這些特點(diǎn)、性質(zhì)及其變化規(guī)律來(lái)研究分析，然后采取積極有效的技術(shù)和管理措施，來(lái)降低線路損耗。 線損分類(lèi)方法很多，根據(jù)目前電力企業(yè)線損管理工作中的分類(lèi)方法，主要有下面兩種分類(lèi)方式 [3]： 1) 按損耗的特點(diǎn)分類(lèi) 按損耗的特點(diǎn)來(lái)分類(lèi) ，線損可分為固定損耗、可變損耗和其他損耗。 固定損耗的大小與負(fù)荷電流的變化無(wú)關(guān)，與電壓變化有關(guān)，而系統(tǒng)電壓是相對(duì)穩(wěn)定的，所以其損耗相對(duì)不變，一般不隨負(fù)荷變動(dòng)而變化。固定損耗主要包括變壓器及調(diào)相機(jī)、調(diào)壓器、電抗器、互感器、消弧線圈等設(shè)備的鐵損及絕緣子的損耗，電纜和電容器的介質(zhì)損耗，電度表電壓線圈損耗，電暈損耗等。 可變損耗隨負(fù)荷電流的變動(dòng)而變化，與電流的平方成正比，電流越大，損耗越大。主要包括：變壓器的銅損，輸、配電線路的銅損，調(diào)相機(jī)、調(diào)壓器、電抗器、互感器、消弧線圈等設(shè)備的銅損，電度表電流線圈損耗，接戶線銅 損等。 第二章 電力系統(tǒng)線損的基本概念 5 其他損耗是指由于管理工作不善，規(guī)章制度不健全或執(zhí)行不力，以及其他不明因素在供用電過(guò)程中的跑、冒、滴、漏等造成的損耗，也稱為管理線損或不明損耗。主要包括：計(jì)量裝置本身的綜合誤差，計(jì)量裝置故障；營(yíng)業(yè)工作中的漏抄、漏計(jì)、錯(cuò)算及倍率差錯(cuò)等；客戶的違章用電、竊電；供售電量抄表時(shí)間不同期；統(tǒng)計(jì)線損與理論線損計(jì)算的統(tǒng)計(jì)口徑不一致，以及理論計(jì)算的誤差等。 2) 按損耗的性質(zhì)分類(lèi) 供電企業(yè)線損種類(lèi)分為統(tǒng)計(jì)線損、技術(shù)線損和管理線損。 統(tǒng)計(jì)線損是根據(jù)電度表的讀數(shù)計(jì)算出來(lái)的，即供電量和售電量二者的差值。 技術(shù)線損是根據(jù)供電 設(shè)備的參數(shù)和電力網(wǎng)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行負(fù)荷情況，由理論計(jì)算得出的線損，故又稱理論線損。技術(shù)線損是電網(wǎng)中各元件電能損耗的總稱，主要包括固定損耗和可變損耗。技術(shù)線損可以通過(guò)理論計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)，可以通過(guò)采取技術(shù)措施達(dá)到降低損耗的目的。 管理線損即不明損失，等于統(tǒng)計(jì)線損與技術(shù)線損的差值。管理線損可通過(guò)加強(qiáng)管理來(lái)降低損耗。 影響線路損耗的因素 1) 電流 負(fù)荷電流增大則線損增大，負(fù)荷電流減小則線損降低，但任何一條運(yùn)行中的配電線路都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷電流范圍，當(dāng)實(shí)際負(fù)荷電流保持在這個(gè)范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，就可以使線損率接近 極小值，在一定階段理論線損率的極小值及經(jīng)濟(jì)負(fù)荷電流值是一定的，但當(dāng)某一種因素發(fā)生重大變化時(shí)，可以根據(jù)線路的實(shí)際情況改變線路結(jié)構(gòu)和供電條件，以提高線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，最大限度地降低線損。 2) 電壓 供電電壓高，線損中的可變損失減小，但不變線損隨著電壓的升高而增加，總的線損隨著電壓的升高是降低還是升高，還要看線損中鐵損在總線損中所占比例而定，當(dāng)鐵損在總線損中所占比重小于 50%時(shí)，供電電壓提高，線損中的可變損耗減少多，總線損將下降。這是因?yàn)樵诳勺兙€損占主導(dǎo)地位時(shí)，電壓越高，電流越小，線損也就越?。?=P U I? 。但對(duì) 10kV 電網(wǎng)來(lái)說(shuō)要提高供電電壓，就必須設(shè)法減小 10kV 線路的電阻 R，使壓降 U? 減小。 3) 功率因數(shù) 功率因數(shù)的提高，使得線損中的可變損耗將減少；功率因數(shù)的降低，則線損中的可變損耗將大幅度增加，這是因?yàn)?= cosP U I ???有 功 。但對(duì)于輕載運(yùn)行線路，其電壓往往偏高，配電變壓器的鐵損占主要地位，約占 70%以上，功率因數(shù)提高，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償，鐵損將進(jìn)一步加大。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 4) 負(fù)荷曲線形狀系數(shù) K 值 K 值越大，負(fù)荷曲線起伏變化 越大，高峰和低谷差越大，線損就越大，當(dāng) K 值接近 1 時(shí)，負(fù)荷曲線趨勢(shì)于平坦，線損最小。 本章小結(jié) 本章論述了線損和線損率的基本概念和定義式。線損貫穿電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)電氣元件或者其他設(shè)備都可以產(chǎn)生損耗。線損有多種分類(lèi)方法，本文主要按照損耗的特點(diǎn)和性質(zhì)進(jìn)行了分類(lèi)和介紹，但兩種分類(lèi)方法也有內(nèi)在聯(lián)系。技術(shù)線損主要包含了固定線損和可變線損，這兩種損耗與電氣元件和設(shè)備有著直接關(guān)系，損耗可以通過(guò)理論計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)，并且可以采用技術(shù)措施給予降低。管理線損即不明損耗，此類(lèi)損耗部分是由于管理上的不成熟而導(dǎo)致，也可以通過(guò)管 理措施來(lái)降低。 總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)此章對(duì)線損基本概念的論述，可以發(fā)現(xiàn)線損存在著可以大為降低的可能性。但是，也有一個(gè)事實(shí)無(wú)需質(zhì)疑，那就是即使采用了十分先進(jìn)的技術(shù)手段和管理措施，線損還是必然存在。雖然如此，但是降低線損的意義還是非常巨大的，只要線損越低，那么帶來(lái)的效益就越大。 第三章 電力系統(tǒng)理論線損的計(jì)算方法 7 第三章 電力系統(tǒng)理論線損的計(jì)算方法 理論線損計(jì)算的作用及要求 理論線損計(jì)算具有指導(dǎo)降損節(jié)能，促進(jìn)線損管理深化、科學(xué)化的作用。具體地說(shuō)，它的作用有以下幾點(diǎn)： 1) 計(jì)算出來(lái)的各種線損電量所占比重，可以為線損分析提供可靠依據(jù)，進(jìn)而尋找出電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，確定降損的主攻方向，采取有針對(duì)性的措施，獲取事半功倍的效果； 2) 線損理論計(jì)算所提供的各種數(shù)據(jù)，是合理下達(dá)線損考核指標(biāo)，按線路或設(shè)備等分解指標(biāo)，推行降損承包經(jīng)濟(jì)責(zé)任制的基礎(chǔ)； 3) 計(jì)算出來(lái)的理論線損率，可以為實(shí)際線損率提供一個(gè)“對(duì)比”，從而可以知道企業(yè)的管理水平是高是低，其實(shí)際線損率的統(tǒng)計(jì)是否合理； 4) 線損理論計(jì)算所提供的各種資料，是企業(yè)的技術(shù)管理和基礎(chǔ)工作的一個(gè)重要組成部分，因此，線損理論計(jì)算是推動(dòng)企業(yè)做好這兩項(xiàng)工作的一個(gè)具有重要環(huán)節(jié)性的工作； 5) 計(jì)算出來(lái)的最佳線損率，可以 為理論線損率提供一個(gè)“對(duì)比”，從而可以知道電網(wǎng)的運(yùn)行是否經(jīng)濟(jì)，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和布局是否合理 [4]。 線損理論計(jì)算的方法很多，不同的方