一種三相不平衡治理效果量化評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相不平衡治理效果量化評估方法，所述評估方法包括以下步驟：S1，求取配變出口線路的形狀系數區(qū)間值；S2，得到治理三相不平衡度之前形狀系數區(qū)間值；S3，確定瞬時三相不平衡度；S4，確定瞬時負荷平均電流；S5，求取線路等值電阻；S6，計算得到電量區(qū)間損耗；S7，與測量損耗值相比較，得到真實節(jié)能電量；該方法能夠將三相不平衡治理前后的負荷狀態(tài)化歸至同一負荷水平，使得三相不平衡治理前后得到的線損值可以比較，進而得到真實的節(jié)能電量，從而為量化三相不平衡治理效果提供了理論依據，為電網低碳電力的開展提供了良好的技術基礎，為電力企業(yè)帶來巨大的經濟效益。
【專利說明】
一種三相不平衡治理效果量化評估方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于配電網低碳節(jié)能領域，特別涉及一種三相不平衡治理效果量化評估方 法。
【背景技術】
[0002] 從我國的能源結構來上看，節(jié)約能源和保護環(huán)境是我國經濟和社會發(fā)展的一項長 遠戰(zhàn)略方針，由于我國能源主要以煤為主，當前碳排放主要來自于能源部門，尤其電力行業(yè) 占總排放量的主體。電網作為電力輸送的主要載體，在發(fā)電、輸電、配電、用電等各個環(huán)節(jié)都 應將節(jié)能降損作為工作的重心，這同時也是電網企業(yè)發(fā)展的目標與社會責任所在。有效地 降低低壓配電網線路損耗對節(jié)能減排及電力系統(tǒng)經濟運行具有深遠的意義，相關的低壓配 網降損措施及治理方法已成為供電企業(yè)關注的熱點。
[0003] 中低壓配電網線損產生的原因主要包括變壓器損耗、線路損耗、三相不平衡和管 理線損等。降低變壓器損耗和導線選型等在技術方面已趨于成熟，而三相不平衡作為線損 產生的主要原因之一，由于涉及因素較多，且單相負荷用電具有增容性和隨機性強等特點， 不易被量化計算，因此尚未得到有效解決。
[0004] 目前，對配電網三相不平衡度的研究主要集中在算法領域，這些算法主要有均方 根電流法、平均電流法、最大電流法、等值電阻法、最大負荷損失小時數法等，除此之外還涉 及一些針對三相三線制供電方式下的電壓不平衡度的新算法。以上研究對三相不平衡引起 的線路損耗進行了快速有效的計算，但是上述研究只涉及在三相不平衡度確定的情況下， 求取相應的線路損耗，并不能反應三相不平衡治理后真實的節(jié)能電量。因為三相不平衡治 理前后，電網的運行狀態(tài)并不完全一致，所以簡單的對三相不平衡治理前后兩個狀態(tài)下的 線路損耗直接進行比較并不具有實際意義。
[0005] 綜上，雖然由于三相不平衡度引起的線路損耗的計算方法方面的研究很多，但是 由于得到的結果無法反映真實的電網節(jié)能損耗效果，因此需要一種三相不平衡治理效果量 化評估方法，為新型節(jié)能設備與技術的能效測評前期研究和健全節(jié)能設備的能效檢測方法 與評價體系提供理論基礎，為電網企業(yè)在應用新型節(jié)能設備方面提供決策參考。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供本發(fā)明提供一種三相不平衡治理效果 量化評估方法來支撐國家電網公司節(jié)能服務體系建設。
[0007] 一種三相不平衡治理效果量化評估方法，所述評估方法包括以下步驟：
[0008] S1，求取配變出口線路的形狀系數區(qū)間值
[0009] S2,得到治理三相不平衡度之前形狀系數區(qū)間值；
[0010] S3,確定瞬時三相不平衡度；
[0011] S4,確定瞬時負荷平均電流；
[0012] S5,求取線路等值電阻；
[0013] S6，計算得到電量區(qū)間損耗；
[0014] S7,與測量損耗值相比較，得到真實節(jié)能電量。
[0015] 優(yōu)選地，所述S1具體為：
[0016]在三相不平衡程度嚴重時，求取配變出口三相線路的形狀系數區(qū)間值，分別設為 尺" =[匕人]、心=[匕人]、= [^_，冬]:;
[0017]其中，Ka、Kb、Kc分別代表三相線路中A相、B相合C相的形狀系數區(qū)間值也、￥也分 別代表三相線路中A相、B相和C相的形狀系數的下限值;E、￥、E分別代表三相線路中 A相、B相合C相的形狀系數的上限值。
[0018] 優(yōu)選地，所述S2具體為：
[0019] 令?二爪化匕七土}，》、=11皿丨丨.，進而得到治理三相不平衡程度之前的形 狀系數區(qū)間值夂；
[0020] 其中，K前代表治理三相不平衡程度之前的形狀系數區(qū)間值，趙代表治理三相不平 衡程度之前的形狀系數區(qū)間的下限值，％代表治理三相不平衡程度之前的形狀系數區(qū)間 的上限值。
[0021] 優(yōu)選地，所述S3具體為：
[0022]運用減小三相不平衡程度后的數據，在負荷分類曲線疊加的基礎上，確定瞬時三 相不平衡度Ki。
[0023]優(yōu)選地，所述瞬時三相不平衡度1的確定方法如下：
[0024] S31，將低壓臺區(qū)負荷進行分類:居民負荷、非居民負荷和低壓動力負荷;若已知三 類用戶在各相的用電量，三類用戶的代表日典型負荷曲線可測；則可根據三類用戶售電量 和三類用戶的典型日持續(xù)負荷曲線，可合成配變出口代表日的各相負荷曲線：
[0026]式中，Pai、Pbi、Pci為第i時段配變出口側三相負荷;A居a、A劇、A居。分別為當月居民負 荷用電三相用電量，A；^、A非b、A；fe分別為當月非居民負荷用電三相用電量，Affo、A低b、A低c分別 為當月低壓動力負荷用電三相用電量（各相用電量按該類負荷當月總用電量的三分之一 計）；T居、T非、T低分別為居民負荷、非居民負荷、低壓動力負荷年最大負荷利用小時數； 入居A非ASi分別為居民負荷、非居民負荷、低壓動力負荷典型負荷曲線第i時段負荷與各 自最大負荷比例；
[0027] S32,根據求得的配變出口側三相負荷，可以求三相瞬時電流值，計算公式如下：
[0029]其中，Uav為平均負荷電壓，Iai、Ibi、Ici分別是A相、B相和C相的瞬時電流制；
[0030] S33,根據求得的三相瞬時電流可以求取三相不平衡度0al、仇:、隊:，其計算公式如 下所示：
[0032] 式中，Ia、Ib、Ic為三相負荷電流;I av為平均負荷電流，Iav=(Ia+Ib+Ic)/3;
[0033] S34，定義瞬時三相不平衡度系數為1，其表達式如下：
[0034]《=3+2(此+成十皮)-(足A+AA+凡A) (4)。
[0035] 優(yōu)選地，所述S4具體為：
[0036]運用減小三相不平衡度后的數據，計算確定瞬時負荷平均電流IPji;瞬時負荷平均 電流的計算方法，
[0037]已知當月所有負荷的抄見用電量A月，得到每天的平均供電量：
[0038] A日=A月/N(5)
[0039] 其中，N為當月的總天數；
[0040] 將每天的平均供電量按電流平方曲線變化規(guī)律分解，可得到每個時段內的供電 量：
[0041] 最后計算線路首段各時段內的平均負荷電流：
[0043] 優(yōu)選地，所述S5為運用等值電路的思想，求取低壓配電線路的等值電阻Req。
[0044] 優(yōu)選地，所述S6具體為：運用電量損耗折算模型求取電量損耗區(qū)間卜后:，巧]， 其具體表達式如下：
[0047] 式中，A A后為電量損耗區(qū)間的下限值，@為電量損耗區(qū)間的上限值;T為電量測 量時間段。
[0048] 優(yōu)選地，所述S7具體為:將折算損耗區(qū)間值與A A后進行比較，得到真實 的節(jié)能電量，AA后為測量得到的電量損耗值。
[0049] 本發(fā)明的技術方案具有以下有益效果：
[0050] 本發(fā)明提供的一種三相不平衡治理效果量化評估方法，該方法能夠將三相不平衡 治理前后的負荷狀態(tài)化歸至同一負荷水平，使得三相不平衡治理前后得到的線損值可以比 較，進而得到真實的節(jié)能電量，從而為量化三相不平衡治理效果提供了理論依據，為電網低 碳電力的開展提供了良好的技術基礎，為電力企業(yè)帶來巨大的經濟效益。
【附圖說明】
[0051] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0052] 圖1是本發(fā)明變三相不平衡治理效果量化評估方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0053]為了清楚了解本發(fā)明的技術方案，將在下面的描述中提出其詳細的結構。顯然，本 發(fā)明實施例的具體施行并不足限于本領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選 實施例詳細描述如下，除詳細描述的這些實施例外，還可以具有其他實施方式。
[0054]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0055] 結合圖1，圖中公開了一種三相不平衡治理效果量化評估方法，用于配電網低碳節(jié) 能效果的量化校驗，該三相不平衡治理效果量化評估方法的步驟如下：
[0056] S1，求取配變出口線路的形狀系數區(qū)間值；
[0057]在三相不平衡程度嚴重時，求取配變出口三相線路的形狀系數區(qū)間值，分別設為 乂 =[匕,€]、尺./,=[匕X]、;其中，Ka、Kb、Kc分別代表三相線路中A相、B相合C 相的形狀系數區(qū)間值;分別代表三相線路中A相、B相和C相的形狀系數的下限值； 分別代表三相線路中A相、B相合C相的形狀系數的上限值。
[0058] S2,得到治理三相不平衡度之前形狀系數區(qū)間值；令]， 、=〇^\{〇6人.}，進而得到治理三相不平衡程度之前的形狀系數區(qū)間值足#!]=^ 1^1]:;:其 中，K前代表治理三相不平衡程度之前的形狀系數區(qū)間值，趣代表治理三相不平衡程度之前 的形狀系數區(qū)間的下限值，廠代表治理三相不平衡程度之前的形狀系數區(qū)間的上限值。 [0059] S3,確定瞬時三相不平衡度;運用減小三相不平衡程度后的數據，在負荷分類曲線 疊加的基礎上，確定瞬時三相不平衡度Ki;其中，瞬時三相不平衡度Ki的計算方法如下： [0060] 1)將低壓臺區(qū)負荷進行分類:居民負荷、非居民負荷和低壓動力負荷。若已知三類 用戶在各相的用電量，三類用戶的代表日典型負荷曲線可測。則可根據三類用戶售電量和 三類用戶的典型日持續(xù)負荷曲線，可合成配變出口代表日的各相負荷曲線：
[0062]式中，Pai、Pbi、Pci為第i時段配變出口側三相負荷;A居a、A劇、A居。分別為當月居民負 荷用電三相用電量，A；^、A非b、A；fe分別為當月非居民負荷用電三相用電量，Affo、A低b、A低c分別 為當月低壓動力負荷用電三相用電量（各相用電量按該類負荷當月總用電量的三分之一 計）；T居、T非、T低分別為居民負荷、非居民負荷、低壓動力負荷年最大負荷利用小時數； 入居A非ASi分別為居民負荷、非居民負荷、低壓動力負荷典型負荷曲線第i時段負荷與各 自最大負荷比例。
[0063] 2)根據求得的配變出口側三相負荷，可以求三相瞬時電流值，計算公式如下：
(2)
[0065] 其中，Uav為平均負荷電壓，Iai、Ibi、I ci分別是A相、B相和C相的瞬時電流制。
[0066] 3)根據求得的三相瞬時電流可以求取三相不平衡度0al』bl、隊:，其計算公式如下 所示：
(3:)
[0068] 式中，Ia、Ib、Ic為三相負荷電流;I av為平均負荷電流，Iav=(Ia+Ib+Ic)/3。
[0069] 4)定義瞬時三相不平衡度系數為1，其表達式如下：
[0070] /^=3十2(尤+成+允.)-(/以心+久見+凡4,)(，1)
[0071]以上，為三相不平衡度L的計算方法。
[0072] S4,確定瞬時負荷平均電流;運用減小三相不平衡度后的數據，計算確定瞬時負荷 平均電流Ip ji。
[0073] 其中，瞬時負荷平均電流的計算方法如下：
[0074]已知當月所有負荷的抄見用電量A月，得到每天的平均供電量：
[0075] A日=A月/N (5)
[0076] 其中，N為當月的總天數。
[0077]將每天的平均供電量按電流平方曲線變化規(guī)律分解，可得到每個時段內的供電 量：
[0079]最后計算線路首段各時段內的平均負荷電流：
[0081] S5,求取線路等值電阻;運用等值電路的思想，求取低壓配電線路的等值電阻Req。
[0082] S6,計算得到電量區(qū)間損耗；運用電量損耗折算模型求取電量損耗區(qū)間 ^4§-碼，其具體表達式如下：
[0085] 式中，A A后為電量損耗區(qū)間的下限值，為電量損耗區(qū)間的上限值。T為電量測 量時間段。
[0086] S7,與測量損耗值相比較，得到真實節(jié)能電量;將折算損耗區(qū)間值「M后與 A A后進行比較，得到真實的節(jié)能電量;其中，A A后為測量得到的電量損耗值。
[0087] 通過本發(fā)明所涉及的電量損耗折算法，將減小三相不平衡度后量測得到的電網狀 態(tài)(P、Q、U)通過形狀系數進行折算，得到電網電量損耗折算區(qū)間值，用計算得到的折算值和 減小三相不平衡度后量測得到的網絡電量損耗相比較。這種處理保證了待比較的折算區(qū)間 值和電量損耗值處于相同的電網狀態(tài)，從而達到歸一化可比的目的。
[0088]下面以西北某城市380V網絡作為研究對象，該級網絡的等值電阻為4.67(Q)。通 過實際調研得到中性線損耗和三相線路損耗等真實數據。。將TTU裝設在該配變的低壓側， 將采用治理三相不平衡程度前的2013年9月12日和采用治理三相不平衡程度后的2013年9 月27日作為典型量測日。
[0089] (1)中性線損耗的量測
[0090]在采用治理三相不平衡程度之前和之后的兩個量測日中，在中性線首端和末端裝 設單相電能計量裝置，得到中性線在量測日的損耗，數據如表1所示：
[0091] 表1中性線損耗量測
[0093]由此可得，治理三相不平衡前的中性線日損耗為52(kW ? h)，治理三相不平衡后 的中性線日損耗為15(kW? h)。
[0094] 此外同時通過三相電能測量裝置，在采用治理三相不平衡程度之前和之后的兩個 量測日中，分別得到該配變低壓側TTU全天電量值以及該配變所帶負荷全天的電量值，數據 如表2所示：
[0095] 表2三相線路損耗量測
[0097]由此可得，治理三相不平衡前的三相線路日損耗為322kW ? h，治理三相不平衡后 的三相線路日損耗為225kW ? h。
[0098]因此，治理三相不平衡前，日總損耗為374kW ? h，治理三相不平衡后，日總損耗為 240kff ? h〇
[00"] (2)在治理三相不平衡之前和之后的量測日中，在待量測電網的首端母線量測點 處，對三相線路的每一相每隔15分鐘記錄該相電流值，電流值如表3所示。
[0100]表3三相不平衡治理前后的電流值
[0102] 由表3和本發(fā)明所介紹的方法求取三相不平衡度系數Ki和各時段（以一小時為一 個時段）內的平均負荷電流Ipji如下表所示：
[0103] 表4三相不平衡度系數和各時段平均負荷電流
[0105] 最終，根據上述的降損實證方法求得該網絡電量損耗折算區(qū)間值為[264,304] kW ? h。將電網電量損耗折算區(qū)間值與三相不平衡治理后的典型量測日網絡損耗240kW ? h 進行比較：由于電網電量損耗折算區(qū)間值的下限值264kW ? h大于三相不平衡治理后的典型 量測日網絡損耗240kW ? h，可驗證本發(fā)明的正確性和有效性，從而得到該網絡在三相不平 衡治理后的真實節(jié)能量區(qū)間值為[24,64]kW ? h。
[0106] 本發(fā)明提供的一種三相不平衡治理效果量化評估方法，該方法能夠將三相不平衡 治理前后的負荷狀態(tài)化歸至同一負荷水平，使得三相不平衡治理前后得到的線損值可以比 較，進而得到真實的節(jié)能電量，從而為量化三相不平衡治理效果提供了理論依據，為電網低 碳電力的開展提供了良好的技術基礎，為電力企業(yè)帶來巨大的經濟效益。
[0107] 最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡 管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本發(fā) 明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者 等同替換，均在申請待批的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述評估方法包括以下步驟： Sl，求取配變出口線路的形狀系數區(qū)間值； S2，得到治理三相不平衡度之前形狀系數區(qū)間值； S3，確定瞬時三相不平衡度； S4，確定瞬時負荷平均電流； 55, 求取線路等值電阻； 56, 計算得到電量區(qū)間損耗； 57, 與測量損耗值相比較，得到真實節(jié)能電量。2. 根據權利要求1所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述Sl具體 為： 在二相不平衡稈度嚴雷時，求取配奪出口三相線路的形狀系數區(qū)間值，分別設為其中，^、!(。分別代表三相線路中八相^相合"目的形狀系數區(qū)間值也七'分別代 表三相線路中A相、B相和C相的形狀系數的下限值；分別代表三相線路中A相、 B相合C相的形狀系數的上限值。3. 根據權利要求2所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述S2具體 為， 往而得到治理三相不平衡程度之前的形狀系 數 其中，K前代表治理三相不平衡程度之前的形狀系數區(qū)間值，M代表治理三相不平衡程 度之前的形狀系數區(qū)間的下限值，&代表治理三相不平衡程度之前的形狀系數區(qū)間的上 限值。4. 根據權利要求3所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述S3具體 為： 運用減小三相不平衡程度后的數據，在負荷分類曲線疊加的基礎上，確定瞬時三相不 平衡度Ki。5. 根據權利要求4所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述瞬時三 相不平衡度Ki的確定方法如下： S31，將低壓臺區(qū)負荷進行分類:居民負荷、非居民負荷和低壓動力負荷;若已知三類用 戶在各相的用電量，三類用戶的代表日典型負荷曲線可測；則可根據三類用戶售電量和三 類用戶的典型日持續(xù)負荷曲線，可合成配變出口代表日的各相負荷曲線： (I) 式中，Pai、Pbi、PCi為第i時段配變出口側三相負荷;A居a、A劇、A居C分別為當月居民負荷用 電三相用電量，Ag [Ha、A輛、分別為當月非居民負荷用電三相用電量，A低a、A低b、AfSc分別為當 月低壓動力負荷用電三相用電量（各相用電量按該類負荷當月總用電量的三分之一計）； T居、T非、T低分別為居民負荷、非居民負荷、低壓動力負荷年最大負荷利用小時數；入居A非iA^i分別為居民負荷、非居民負荷、低壓動力負荷典型負荷曲線第i時段負荷與各 自最大負荷比例;S32,根據求得的配變出口側三相負荷，可以求三相瞬時電流值，計算公式 如下： (2.) 其中，Uav為平均負荷電壓，Iai、Ibi、Ici分別是A相、B相和C相的瞬時電流制； S33,根據求得的三相瞬時電流可以求取三相不平衡度i3al、i3bl、i3cl，其計算公式如下所 示：0；) 式中，la、lb、Ic為二相負荷電流;Iav為平均負荷電流，Iav= (Ia+Ib+Ic)/3 ;S34，定義SffiR計二和不平衡磨茗撒％!^ . S串·;大式加卞.(4) s6.根據權利要求5所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述S4具體 為： 運用減小三相不平衡度后的數據，計算確定瞬時負荷平均電流Iwi;瞬時負荷平均電流 的計算方法， 已知當月所有負荷的抄見用電量A月，得到每天的平均供電量： A 曰=A 月/N (5) 其中，N為當月的總天數； 將每天的平均供電量按電流平方曲線變化規(guī)律分解，可得到每個時段內的供電量：最后計算線路首段各時段內的平均負荷電流： ^ ~ αντ7. 根據權利要求6所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述S5為運 用等值電路的思想，求取低壓配電線路的等值電阻R%。8. 根據權利要求7所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述S6具體 為:運用電量損耗折算模型求取電量損耗區(qū)間，其具體表達式如下：式中，A A后為電量損耗區(qū)間的下限值，為電量損耗區(qū)間的上限值;T為電量測量時間 段。9. 根據權利要求8所述的三相不平衡治理效果量化評估方法，其特征在于，所述S7具體 為:將折算損耗區(qū)間值：A A后進行比較，得到真實的節(jié)能電量，△ A后為測量得到 的電量損耗值。
【文檔編號】G01R29/16GK105891612SQ201610190812
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】劉福潮, 王維洲, 馬朝暉, 張建華, 劉洪 , 鄭晶晶, 王慶玲, 黃永衛(wèi), 夏稀淵, 杜培東, 韓永軍, 彭晶, 祿啟龍, 岳琳, 張鈺, 劉彩霞, 李文番, 王涌, 馮潤, 李臻
【申請人】國網甘肅省電力公司電力科學研究院, 國網甘肅省電力公司, 國家電網公司, 國網新疆電力公司電力科學研究院