本站原创【摘 要 】本文从降低电网线损的角度展开论述,从线损的类型、产生线损的成因等进行了分析.在此基础上,探讨了通过电网重构的方式来寻找电网最小线损的运行方式,该方式对于降低线损的理论研究可进一步深化.此外,还概括了当前实践基础上证明可行的降低线损的有效措施,可为电网控制线损提供参考.
【关 键 词 】电网；电网重构；线损；措施
1.概述
线损是指电能在电网传输中所产生的有功损失、无功损失和电压损失,狭义上一般把有功损失称为线损.在电力企业的分类方法中,主要将线损分按其损耗特点和损耗的性质两大类.
其中,按照损耗特点来分,可分为固定损耗（如变压器、互感器、电晕损耗等）和可变损耗（如变压器绕组中的损耗、线路损耗等）.按损耗性质分,可分为理论线损）可通过理论计算得到的线损）和管理线损.
由上述线损的分类情况可见,线损的本质是电网中的电能损耗.要降低线损,就应当对电网中电能损耗的构成进行必要的分析,找出导致线损的主要成因,才能有针对性的制定措施来降低线损.根据长期的实践和理论分析,在电网中产生线损的主要成因有以下几大类：①变压器中的损耗（主要发生在铁芯和绕组）；②架空线路和电缆线路电阻的损耗；③电晕损耗；④电抗器所产生的损耗；⑤架空线路绝缘子表面泄露损耗和介质损耗；⑥接线户电阻中的损耗；⑦互感器、各类电表中的损耗；⑧无功功率补偿设备中的有功损耗.以上八类损耗占据了线损的绝大部分比例.有上述统计可见,要降低线损,优化电网结构具有非常重要的意义,在电网的规划阶段通过整体合理布局,对负荷中心、线路布局、供电半径、导线截面选择、配电变压器选型、调节线路电压控制、功率因素等技术措施的优化和组合配置,能够有效的降低线损.在后文中,将分类讨论降低线损的措施.
2.电网网络重构的角度降低线损
2.1 电网网络重构的内涵
从产生线损的成因可见,电网的构成对于线损的产生具有重要影响.因此优化电网结构和相应的运行方式是降低线损的重要手段.通过对电网结构的优化和重构,除了能够降低损耗,还能提高电网的可靠性.电网网络重构的本质是在满足供电需求的前提下,通过对电网中的操作联络开关和分段开关的控制来改变原有的电网拓扑结构,实现负荷转移,从而可以控制电网运行的特定指标.通过电网网络重构来降低线损的运行方式,是基于电网中现有的大量分段开关和联络开关,是以改变网络中的潮流分布的方式来寻找最优的网络损耗运行组合.显然,通过网络重构能够形成数量庞大的网络结构,当选择电网线损最小为优化目标时,便可从大量的备选网络结构中选出最优的网络结构.
2.2 优化目标和约束条件
从降低电网线损的角度出发,电网重构显然应以降低电网线损作为优化目标,从大量的备选电网结构中选出满足约束条件的方案.以电网线损最小为目标的目标函数可表示为：
其中,N为电网中的支路集合,ki为支路i的开关逻辑状态,ri为支路i的电阻,Ii为支路i经过的电流.以上以电网线损最小为目标函数表达式并不复杂,但电网的安全运行是一个非常强的前提条件,因此在进行电网的优化重构时,应当严格制定约束条件.笔者认为,至少应满足以下基本的约束条件,必要时可进一步增加约束条件来确保电网运行的稳定性可靠性.电网网络重构的约束条件至少应包含：①结构性约束,结构性约束是指在寻找满足目标函数的最优电网拓扑结构时,应满足电网结构的辐射状要求；②电网中各个之路的电流和各节点处的电压应在正常运行范围内,不应超过最大电流幅值和电压上下限；③各支路上的容量约束应满足条件,即支路上的实际传输功率应不超过该支路上的最大允许传输功率.
在求解上述目标函数时,应对电网进行网络层次分析,在此基础上计算各线路的潮流和线损,从而可计算出特定的某个网络拓扑结构下的线损.在进行寻优计算时,可通过群体优化算法,如粒子群、遗传算法等来进行.
3.电力网降低线损的其他措施
上述通过改变电网拓扑结构的方式来寻找最小线损的方式是从整体角度和承认当前各个设备单独线损率的方法.应当承认,通过这种方法实际上存在着一定的风险性,因为毕竟优化模型中的所考虑的约束条件是否足够完备值得商榷,而且能否将优化后的网络结构付诸实施也在一定程度上面临实践上的问题.因此接下来本文将探讨一些可行的、对整个电网的运行相对较小但仍可降低线损的措施.
3.1 管理措施
线损率是电力企业的一项综合性技术指标.实践表明,通过完善管理制度,也能够在一定程度上控制线损率.主要集中在对电表等计量装置的管理和配置、配变台区各路出线漏电保护器的运行维护等方面.
3.2 技术措施
（1）升压改造降低线损
从物理的角度看,在电网输送负荷不变的情况下,线损和输送电压的平方成反比.升压前后的电压之比越大,升压后所产生的线损降低效果越明显,升压后的降低负载损耗百分率如下式所示：
上式中UN1表示升压前的额定电压,UN2为升压后的额定电压,计算表明,升压的幅度越大,降低负荷损耗的效果越显著,对于常见的110kV电网,从110kV升至220kV后负荷损耗降低的百分比可达到75%.
（2）调整运行电压来降低线损
调整运行电压指通过调整发电机端电压和变压器分接头,在母线上投切电容器及调相机调压等手段,在保证电压质量的基础上适度地调整.这一调整方式的理论依据是电网中的有功损耗与运行电压的平方成反比关系,增加或降低运行电压取决于电网的负载损耗和空载损耗的比率.经验表明,负载损耗和空载损耗的比率大于1.02时,提高运行电压有助于降低线损,反之,当该比率效率0.98时,降低运行电压有助于降低线损.
（3）控制电流密度来降低线损
在电网运行中,利用经济电流密度来控制线损也是可行的方式.经济电流密度和导线材料以及最大负荷利用小时数有关,具体计算可参考有关文献.
（4）增加并行线路来降低线损
通过增加并行线路来降低线损,可以有3种基本的方式,一是通过增加等截面、等距离线路的并列运行、二是通过在原到线上增加一条不等截面导线、三是大导线截面或改变线路迁回供电.
（5）通过变压器的经济运行来控制线损
通过变压器的经济运行主要是指主变压器的经济运行.在制定主变压器的经济运行方式时,应考虑主变压器的类型,以及空载损耗、负载损耗、总额定容量、单台变压器的额定容量、单台变压器的额定短路损耗等因素.对不同类型的变压器,其经济负荷都可以通过公式计算得到,可参考有关文献.
（6）降低配电变压器电能损耗
由于配电变压器的损耗是配电网络损耗的主要组成部分,因此降低配电变压器电能损耗是控制线损的有效手段之一.主要可以考虑的措施是选用低损耗的配电变压器、加装抵押电容器、合理配置配电变压器的容量等措施来控制其损耗.
4.结语
降低线损是电网运行中的重要问题之一,值得深入研究和进一步实践.本文从理论和实践的角度,分别提出了通过电网重构控制线损,并概括了其他实践证明有效的降低线损的方法.在后续的研究中,应重视从电网角度控制线损的研究方法,追求在尽量不增加成本的情况下控制线损.