本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的電網(wǎng)損耗在線計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
電能損耗是電力網(wǎng)供售電過程中損失的電量，是考核電力網(wǎng)運(yùn)行部門一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。從本質(zhì)來說，電能傳送過程中，電力網(wǎng)各元件不可避免地發(fā)生電能損耗。如何計(jì)算得到電力網(wǎng)的電能損耗情況是評(píng)估電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)條件之一。同時(shí)，節(jié)能降損是我國能源利用的長期國策。電網(wǎng)電能損耗理論計(jì)算是電力網(wǎng)損耗分析和指導(dǎo)降損的科學(xué)依據(jù)。因此，開展電網(wǎng)電能損耗理論計(jì)算是節(jié)能管理的重要工作，有利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。
之前，由于電力系統(tǒng)信息化水平發(fā)展相對落后，電力網(wǎng)的電能損耗計(jì)算主要根據(jù)dl/t686-1999《電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算導(dǎo)則》，采用離線的方式進(jìn)行計(jì)算。該計(jì)算方法以人工的方式將電網(wǎng)電能損耗計(jì)算所需要的數(shù)據(jù)錄入電網(wǎng)電能損耗計(jì)算軟件，然后利用軟件進(jìn)行電網(wǎng)電能損耗的計(jì)算工作。這種計(jì)算方式工作量巨大、費(fèi)事費(fèi)力。同時(shí)由于人工錄入數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的精度較差。近幾年，隨著電力系統(tǒng)信息化技術(shù)的不斷完善，為電力系統(tǒng)電能損耗計(jì)算提供了條件?！耙环N電力系統(tǒng)損耗在線計(jì)算系統(tǒng)及方法”(cn105119282a)提出了一種利用gis、pms以及open3000系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)在線損耗的方法。該計(jì)算方法的數(shù)據(jù)主要由gis、pms以及open3000系統(tǒng)提供，沒有經(jīng)過狀態(tài)估計(jì)，難以保障測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在在線數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的情況下，電力系統(tǒng)潮流在線計(jì)算難以收斂，其計(jì)算方法的適應(yīng)性有待提高。“基于scada/ems的負(fù)荷實(shí)測與網(wǎng)損在線計(jì)算的研究與應(yīng)用”(電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40(4)：96-100)介紹了一種利用scada/ems的負(fù)荷實(shí)測與網(wǎng)損在線計(jì)算系統(tǒng)。“電力網(wǎng)電能損耗在線計(jì)算與分析系統(tǒng)”(電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(9)：88-90)介紹了一種基于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和電能量采集系統(tǒng)的電網(wǎng)在線電能損耗計(jì)算與分析系統(tǒng)。“基于scada系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)理論線損在線計(jì)算的方法”(云南電力技術(shù)，2008，36(3)：5-6)介紹了一種基于scada系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)理論線損在線計(jì)算的方法。不過這三項(xiàng)研究成果中的電能損耗計(jì)算結(jié)果的精度難以得到保障。不同于gis、pms以及open3000系統(tǒng)這類專門為電網(wǎng)損耗計(jì)算建立的監(jiān)測系統(tǒng)，scada系統(tǒng)主要服務(wù)于電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行。scada系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)狀態(tài)估計(jì)簡化了線路、變壓器、電容器、電抗器等元件模型，忽略了線路電阻、變壓器銅損支路、電容器損耗、電抗器損耗等的影響，但這些卻是電網(wǎng)損耗計(jì)算中的關(guān)鍵組成部分，對分析電網(wǎng)損耗非常重要。因此，狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)只能作為線損理論計(jì)算的基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)，而不直接用其計(jì)算結(jié)果。因此，已經(jīng)公布的基于scada系統(tǒng)數(shù)據(jù)電網(wǎng)損耗在線損耗計(jì)算方法，直接利用scada系統(tǒng)數(shù)據(jù)和模型計(jì)算電網(wǎng)損耗，存在模型準(zhǔn)確性低，不能真實(shí)的反應(yīng)電網(wǎng)的實(shí)際損耗情況的問題。因此，如何利用scada系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計(jì)算電網(wǎng)電能損耗的算法實(shí)現(xiàn)仍然是電網(wǎng)損耗計(jì)算中的一個(gè)難題。
技術(shù)術(shù)語的解釋和說明。
電網(wǎng)固定損耗：與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)關(guān)聯(lián)較弱的損耗，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化后，其損耗情況改變非常小。主要包括變壓器鐵損(也是其空載損耗)、變電站站用電損耗、并聯(lián)電容電抗器損耗以及高壓線路的電暈損耗。
電網(wǎng)可變損耗：與系統(tǒng)負(fù)載情況緊密相關(guān)的損耗，其損耗與線路流過的電流平方呈正比，主要包括線路的阻抗損耗、變壓器的銅損(也就是阻抗損耗)。
狀態(tài)估計(jì)：電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)是電力系統(tǒng)調(diào)度中心能量管理系統(tǒng)的核心功能之一，其功能是根據(jù)電力系統(tǒng)的各種測量信息，估計(jì)當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，修正電網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測中的不良數(shù)據(jù)，保障電網(wǎng)運(yùn)行潮流的收斂性。
電網(wǎng)調(diào)度scada系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信息報(bào)警等功能?？梢詾殡娋W(wǎng)損耗計(jì)算提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和變壓器以及線路的電流數(shù)據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是，提供一種基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的電網(wǎng)損耗在線計(jì)算方法。該方法采用電網(wǎng)調(diào)度scada系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)后的數(shù)據(jù)，修正了在線監(jiān)測中的不良數(shù)據(jù)，在保證使用數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)，將電網(wǎng)損耗分為固定損耗部分和可變損耗兩部分分別計(jì)算，通過求和獲得電網(wǎng)總的損耗，在避免電網(wǎng)損耗計(jì)算系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)的情況下，有利于保障電網(wǎng)損耗的計(jì)算精度。
為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的電網(wǎng)損耗在線計(jì)算方法，該方法包含下列步驟：
a、所述電網(wǎng)特為35kv及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)，該電網(wǎng)具有電網(wǎng)調(diào)度scada系統(tǒng)，該電網(wǎng)含有m臺(tái)變壓器、n條線路、s個(gè)變電站以及h個(gè)電容電抗器；
b、從電網(wǎng)調(diào)度scada系統(tǒng)接口中，獲取狀態(tài)估計(jì)之后電網(wǎng)潮流分布數(shù)據(jù)中第i條線路的電流ii及第j臺(tái)變壓器的電流ij，第s個(gè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)ss和第h個(gè)電容電抗器的運(yùn)行狀態(tài)hh，以及電網(wǎng)總的供電量ame；
c、結(jié)合電網(wǎng)元件的銘牌參數(shù)，離線獲取電網(wǎng)中所有變壓器的空載損耗、所有高壓線路的電暈損耗、所有變電站的站用電損耗和所有電容電抗器的固定損耗，提供電網(wǎng)在線運(yùn)行元件固定損耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
d、計(jì)算電網(wǎng)在線運(yùn)行元件的固定損耗aco
d1、變壓器空載損耗a1
式中，atj表示第j臺(tái)變壓器的空載損耗，當(dāng)ij≠0時(shí)、jj＝1，當(dāng)ij＝0時(shí)、jj＝0，j＝1,2，…，m；
d2、高壓線路的電暈損耗a2
式中，ali表示第i條線路的電暈損耗，當(dāng)?shù)趇條線路的電壓等級(jí)低于220kv時(shí)，電暈損耗ali＝0；當(dāng)ii≠0時(shí)、li＝1，當(dāng)ii＝0時(shí)、li＝0，i＝1,2，…，n；
d3、變電站站用電損耗a3
式中，ass表示第s個(gè)變電站的站用電損耗，當(dāng)變電站在線運(yùn)行時(shí)，ss＝1，否者ss＝0，s＝1,2，…，s；
d4、電容電抗器損耗a4
式中，ach表示第h個(gè)電容或者電抗器損耗，當(dāng)電容電抗器在線運(yùn)行時(shí)，hh＝1，否者h(yuǎn)h＝0，h＝1,2，…，h；
d5、電網(wǎng)在線運(yùn)行元件的固定損耗aco
aco＝a1+a2+a3+a4
e、計(jì)算電網(wǎng)在線運(yùn)行元件的的可變損耗ava
e1、計(jì)算第j臺(tái)變壓器的可變損耗atvj
式中，t表示每兩次計(jì)算的時(shí)間間隔，rtj表示第j臺(tái)變壓器的阻抗參數(shù)，j＝1,2，…，m；
e2、計(jì)算第i條線路的可變損耗ali
式中，rli表示第i條線路的阻抗參數(shù)，i＝1,2，…，n；
e3、電網(wǎng)的可變損耗ava
f、計(jì)算電網(wǎng)的總電能損耗ato
ato＝aco+ava
g、計(jì)算電網(wǎng)的損耗率η
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)相比于傳統(tǒng)的離線電能損耗計(jì)算，本發(fā)明提出的電能損耗在線計(jì)算方法，計(jì)算簡便易于實(shí)施，且具有更高的計(jì)算精度。
(2)相比于傳統(tǒng)的電網(wǎng)電能損耗在線計(jì)算，本發(fā)明所提出的方法具有更好的適應(yīng)性。傳統(tǒng)的電網(wǎng)電網(wǎng)損耗計(jì)算主要通過建立電網(wǎng)詳細(xì)模型來實(shí)現(xiàn)損耗在線計(jì)算，當(dāng)電網(wǎng)測量存在誤差較大的情況是，該方法無法保障電網(wǎng)潮流收斂，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)損耗計(jì)算難以順利實(shí)現(xiàn)。針對該問題，本發(fā)明采用scada系統(tǒng)中經(jīng)過狀態(tài)估計(jì)之后的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行電能損耗計(jì)算，修正了測量數(shù)據(jù)的誤差，保障了電能損耗計(jì)算過程中的電網(wǎng)潮流具有良好的收斂性。
(3)相比于已公布的利用scada數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)損耗計(jì)算的方法，本發(fā)明完善了scada數(shù)據(jù)狀態(tài)下電網(wǎng)損耗的計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果具有更高的精度。由于scada系統(tǒng)中電網(wǎng)模型是忽略了電網(wǎng)變壓器鐵損等支路的，之前利用scada系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)損耗在線計(jì)算往往忽略了電網(wǎng)的固定損耗，其計(jì)算精度難以得到保障。本發(fā)明結(jié)合電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，將電網(wǎng)的電能損耗分為了固定損耗部分和可變損耗部分，根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行分項(xiàng)求取，有效解決了scada系統(tǒng)電能損耗計(jì)算模型粗糙的問題，進(jìn)而提高和保障了電網(wǎng)損耗計(jì)算的精度。
附圖表說明
圖1是本發(fā)明基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的電網(wǎng)損耗在線計(jì)算方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例子僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
實(shí)施例一
基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的電網(wǎng)損耗在線計(jì)算方法，如圖1所示，該方法包含下列步驟：
a、所述電網(wǎng)特為35kv及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)，該電網(wǎng)具有電網(wǎng)調(diào)度scada系統(tǒng)，該電網(wǎng)含有m臺(tái)變壓器、n條線路、s個(gè)變電站以及h個(gè)電容電抗器；
b、從電網(wǎng)調(diào)度scada系統(tǒng)接口中，獲取狀態(tài)估計(jì)之后電網(wǎng)潮流分布數(shù)據(jù)中第i條線路的電流ii及第j臺(tái)變壓器的電流ij，第s個(gè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)ss和第h個(gè)電容電抗器的運(yùn)行狀態(tài)hh，以及電網(wǎng)總的供電量ame；
c、結(jié)合電網(wǎng)元件的銘牌參數(shù)，離線獲取電網(wǎng)中所有變壓器的空載損耗、所有高壓線路的電暈損耗、所有變電站的站用電損耗和所有電容電抗器的固定損耗，提供電網(wǎng)在線運(yùn)行元件固定損耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
d、計(jì)算電網(wǎng)在線運(yùn)行元件的固定損耗aco
d1、變壓器空載損耗a1
式中，atj表示第j臺(tái)變壓器的空載損耗，當(dāng)ij≠0時(shí)、jj＝1，當(dāng)ij＝0時(shí)、jj＝0，j＝1,2，…，m；
d2、高壓線路的電暈損耗a2
式中，ali表示第i條線路的電暈損耗，當(dāng)?shù)趇條線路的電壓等級(jí)低于220kv時(shí)，電暈損耗ali＝0；當(dāng)ii≠0時(shí)、li＝1，當(dāng)ii＝0時(shí)、li＝0，i＝1,2，…，n；
d3、變電站站用電損耗a3
式中，ass表示第s個(gè)變電站的站用電損耗，當(dāng)變電站在線運(yùn)行時(shí)，ss＝1，否者ss＝0，s＝1,2，…，s；
d4、電容電抗器損耗a4
式中，ach表示第h個(gè)電容或者電抗器損耗，當(dāng)電容電抗器在線運(yùn)行時(shí)，hh＝1，否者h(yuǎn)h＝0，h＝1,2，…，h；
d5、電網(wǎng)在線運(yùn)行元件的固定損耗aco
aco＝a1+a2+a3+a4
e、計(jì)算電網(wǎng)在線運(yùn)行元件的的可變損耗ava
e1、計(jì)算第j臺(tái)變壓器的可變損耗atvj
式中，t表示每兩次計(jì)算的時(shí)間間隔，rtj表示第j臺(tái)變壓器的阻抗參數(shù)，
j＝1,2，…，m；
e2、計(jì)算第i條線路的可變損耗ali
式中，rli表示第i條線路的阻抗參數(shù)，i＝1,2，…，n；
e3、電網(wǎng)的可變損耗ava
f、計(jì)算電網(wǎng)的總電能損耗ato
ato＝aco+ava
g、計(jì)算電網(wǎng)的損耗率η
實(shí)施例二
本實(shí)施里所提供的基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的主網(wǎng)電能損耗在線計(jì)算方法，在我國某省的某中心城市主網(wǎng)系統(tǒng)中得到了驗(yàn)證。該驗(yàn)證系統(tǒng)有137臺(tái)變壓器，29個(gè)電源點(diǎn)，200個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，166條輸電線路。
本發(fā)明中的基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的主網(wǎng)電能損耗在線計(jì)算方法，所述步驟(d)中電網(wǎng)在線運(yùn)行元件的固定損耗計(jì)算包含以下子步驟：
d1、變壓器空載損耗a1
式中，atj表示第j臺(tái)變壓器的空載損耗，當(dāng)ij≠0時(shí)、jj＝1，當(dāng)ij＝0時(shí)、jj＝0，j＝1,2，…，m；
d2、高壓線路的電暈損耗a2
式中，ali表示第i條線路的電暈損耗，當(dāng)?shù)趇條線路的電壓等級(jí)低于220kv時(shí)，電暈損耗ali＝0；當(dāng)ii≠0時(shí)、li＝1，當(dāng)ii＝0時(shí)、li＝0，i＝1,2，…，n；
d3、變電站站用電損耗a3
式中，ass表示第s個(gè)變電站的站用電損耗，當(dāng)變電站在線運(yùn)行時(shí)，ss＝1，否者ss＝0，s＝1,2，…，s；
d4、電容電抗器損耗a4
式中，ach表示第h個(gè)電容或者電抗器損耗，當(dāng)電容電抗器在線運(yùn)行時(shí)，hh＝1，否者h(yuǎn)h＝0，h＝1,2，…，h；
d5、電網(wǎng)的固定損耗aco
aco＝a1+a2+a3+a4
針對實(shí)施例中的算例系統(tǒng)，根據(jù)所述步驟(b)(c)獲得計(jì)算數(shù)據(jù)后，計(jì)算得到在線運(yùn)行設(shè)備的固定損耗，得到實(shí)施例中被計(jì)算電網(wǎng)的固定損耗為161.05兆瓦時(shí)。
進(jìn)一步的，所述步驟(e)中電網(wǎng)可變損耗計(jì)算包含以下子步驟：
e1、計(jì)算第j臺(tái)變壓器的可變損耗atvj
式中，t表示每兩次計(jì)算的時(shí)間間隔，rtj表示第j臺(tái)變壓器的阻抗參數(shù)，j＝1,2，…，m；
e2、計(jì)算第i條線路的可變損耗ali
式中，rli表示第i條線路的阻抗參數(shù)，i＝1,2，…，n；
e3、電網(wǎng)的可變損耗ava
針對實(shí)施例中的算例系統(tǒng)，通過與scada系統(tǒng)進(jìn)行接口，導(dǎo)出經(jīng)過狀態(tài)評(píng)估后的潮流分布數(shù)據(jù)，得到該天系統(tǒng)內(nèi)各支路24小時(shí)的電流情況，結(jié)合各支路的電阻情況，理論計(jì)算得到該天實(shí)例系統(tǒng)中主網(wǎng)的可變損耗為170.53兆瓦時(shí)。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明提供方法所述步驟(f)(g)，計(jì)算得到實(shí)施例電網(wǎng)的總共損耗電量為331.58兆瓦時(shí)，電網(wǎng)總供電量為29365.98兆瓦時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)的電能損耗率為1.13％。
采用本發(fā)明提供方法在線計(jì)算得到上述電網(wǎng)損耗結(jié)果，為了校驗(yàn)其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，利用離線軟件計(jì)算實(shí)施例中電網(wǎng)的損耗結(jié)果為332.23兆瓦時(shí)，電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)入網(wǎng)電量為29245.96兆瓦時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)的電能損耗率為1.14％。由此可見，本發(fā)明基于狀態(tài)估計(jì)后潮流分布數(shù)據(jù)的主網(wǎng)電能損耗在線計(jì)算方法具有良好的精度，有利于開展大規(guī)模電網(wǎng)電能損耗計(jì)算。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。