新理论线损管理信息系统计算软件设计方案

    一、线损的概念

    发电厂发出来的电能，通过输变电和配电设备供给用户使用。电能在电力网输送，变压，配电的各个环节中，有一部分损耗，主要表现在电网元件如导线，变压器，开关设备，用电设备发热，电能变成热能散发在周围空气中，另外，还有管理方面的因素造成的电能流失等等。线损是电能在电力网传送，分配过程中客观存在的物理现象。

    线损是电力系统一项主要的经济指标，它不但可以反映电网结构和运行方式的合理性，而且可以反映电力企业的技术管理水平。通过计算理论线损，可以界定实际线损中不明损耗的范围和降损的空间，从而制定相应的降损措施；对于配网而言，理论线损计算的结果是制定年、季、月线损指标的依据，是降损承包责任制的基础。此外，理论线损计算的结果也可为网络规划、改造以及电容补偿、网络调压、经济运行提供可靠的依据。

    二、线损产生的原因

    电能在传输过程中产生线损的原因有以下几方面：

    a） 电阻作用：线路的导线，变压器，电动机的绕组，都是铜或者铝材料的导体。当电流通过时，对电流呈现一种阻力，此阻力称为导体的电阻。电能在电力网传输中，必须克服导体的电阻，从而产生了电能损耗，这一损耗见之于导体发热。由于这种损耗是由导体的电阻引起的，所以称为电阻损耗，它与电流的平方成正比，用式子 表示。变压器，电动机等绕组中的损耗，又习惯称之为铜损。

    b） 磁场作用：变压器需要建立并维持交变磁场，才能升压或降压。电动机需要建立并维持旋转磁场，才能运转而带动生产机械做功。电流在电气设备中建立磁场的过程，也就是电磁转换过程。在这一过程中，由于交变磁场的作用，在电气设备的铁芯中产生了磁滞和涡流，使铁芯发热，从而产生了电能损耗。由于这种损耗是在电磁转换过程中产生的，所以称之为励磁损耗，它造成铁芯发热，通常又称之为铁损。

    c） 管理方面的原因：由于供用电管理部门和有关人员管理不够严格，出现漏洞，造成用户违章用电和窃电，电网元件漏电，电能计量装置误差以及抄表人员漏抄，错抄等而引起的电能损失。由于这种损耗无一定规律，又不易测算，故称为不明损耗。不明损耗是供电企业营业过程中产生的，所以又称为营业损耗。

    三、开发理论线损计算软件设计

    线损理论计算是降损节能，加强线损管理的一项重要的技术管理手段。通过理论计算可发现电能损失在电网中分布规律，通过计算分析能够暴露出管理和技术上的问题，对降损工作提供理论和技术依据，能够使降损工作抓住重点，提高节能降损的效益，使线损管理更加科学。所以在电网的建设改造过程以及正常管理中要经常进行线损理论计算。

    理论线损的计算工作，涉及到大量的数据，计算任务繁重。如果是人工计算，多数情况下只能对简单线路进行粗略计算，而对于复杂线路就难以处理。因此，有必要采用成熟的计算机软硬件技术，将复杂的计算工作转变为简单的计算机操作，在保证计算的前提下，充分提高计算工作的效率，为实现理论线损计算工作的制度化、规范化和标准化，打下坚实的技术基础。

    基于图王软件公司的Visual Graph图形系统，我公司开发了理论线损计算与综合管理软件产品，满足不同的供电企业对线损计算与管理的各项要求。该系统涵盖了图纸管理、理论计算、线损统计与分析等功能，尤其是图纸管理中强大的绘图功能，使得电力行业通行的“语言”－电气接线图，成为主要的用户界面，结合多种算法，令原本抽象的理论计算变得非常直观，容易操作。此外，基于接线图，还能够扩展出许多实用的功能，如停电通知、设备台账统计等。

    考虑到供电局内部对于数据的共享要求， 软件基于网络和大型数据库平台进行设计，在局内部的局域网、或者通讯条件更加恶劣局与供电所之间，都可以稳定的运行。

    四、系统结构图：

    1、基础数据管理

    １）部门结构设定

    编辑修改供电局内部各个部门之间的结构关系。

    ２）线路分配

    将变电站的出线分配到指定的所属供电所，明确各个供电所所管理的线路，建立对应的统计关系。

    2、图纸管理

    １）设备基本参数

    把绘图过程当中将要用到的电力元件的型号、基本参数输入系统，为以后绘图时选取相对应的元件型号做准备。系统数据库中录入了主要设备的基本参数，用户可以直接调用；对于不常见的设备或者定制的设备，用户可以通过此模块进行添加。

    ２）绘制接线图

    每个电气元件都设计了相对应的国标图例，整个绘图的过程，就是通过鼠标选择不同的元件图例，放置到图纸中，图纸支持标准的A4、A3、A2、A1，以及自定义尺寸大小，可以缩放，选择全部或者局部打印。

    随着绘图的完成，理论计算所需要的线路拓扑结构数据和对应的等效电路图，由程序自动进行处理并记录在数据库中，完全无需人工编辑和输入节点号等拓扑数据，极大的减少了理论计算的工作量。

    由于采用目前的矢量图技术，并针对电力行业的绘图特点进行专门的优化，使绘制线路图的工作极大的简化，尤其是理论计算所需要的拓扑处理是在用户“不知不觉”中自动完成的。软件的使用也非常容易，简单的使用培训就能够上手操作，使用的复杂程度远远低于常见的设计软件。

    绘图分为电网系统接线图和10KV线路图的绘制。

    系统接线图：

    3）图纸查询

    局内各个科室的人员都可以通过网络共享图纸资料，没有修改接线图权限的人员都可以查阅图纸资料。

    在查阅状态下只能查找和阅览图纸，不能修改，适合日常的图纸调用和使用，可以查看网络和各个电气元件参数型号，又不必担心错误操作修改了图纸。

    3、理论计算

    在维护好系统参数和基础数据信息后，就可以在线损计算窗口根据录入的电量或电流数据进行线损计算了。在线损计算窗口，既可以对全局所有线路进行统一计算，也可以单独计算某一条线路。

    3.1计算线损的具体操作：

    计算窗口左边是全局所有10KV主线路的列表，列表上方有两个单选按钮：全部计算和单线计算。如果要计算所有线路的线损，选中全部计算，然后单击工具栏上的计算按钮；如果只计算某一条线路的线损，选择单线计算，然后在线路列表中选中要计算的线路，同样是单击工具栏上的计算按钮。线损计算结束后在窗口右边会分页显示出相关的计算结果信息，包括以下四部分内容：

    已录入数据信息：如果采用均方根电流计算，这一页会显示出各条线路的24点电流；

    变压器损失明细：显示各台变压器的损失情况，包括固定损失、可变损失等信息；

    杆塔损失台帐：显示杆塔前端线路的损失情况和杆塔上分得的电量等信息；

    线路损失台帐：显示每一条线路的总体损失情况，包括该线路上的线路损失、变压器损失等。

    3.2理论计算提供了三种算法供选择：

    1）平均电流法（10KV、35KV线路）：

    如当均流母线发生短路，或接在均流母线上的任何一个模块不能工作时，均流母线上的电压将会下降，这就会促使各个模块的电压下调，甚至达到下限，造成故障。如采用数字方法实现，用通信的方法获得所有并联模块的平均电流值－然后再用这个平均电流值与模块电流值进行比较，用比较的结果来补偿电压基准，则可以防止上述情况的出现。采用数字方法实现平均电流法自动均法能够扬长避短，具有很大的优越性。

    2）均方根电流法（10KV、35KV线路）是基本计算方法：

    均方根电流法是基本计算方法，它的物理概念是：线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗。均方根电流法的优点是：方法简单，按照代表日24小时整点负荷电流或有功功率、无功功率或有功电量、无功电量、电压、配电变压器额定容量、参数等数据计算出均方根电流就可以进行电能损耗计算，易于计算机编程计算。缺点是：代表日选取不同会有不同的计算结果，计算误差较大。

    3）电量法（10KV线路）：

    电压损失是指线路始端电压与末端电压的代数差，是由线路电阻和电抗引起的。

    4）等值电阻法 ：

    等值电阻法的物理概念是，在线路出口处，假想一个等值的线路电阻，在通过线路出口处的总电流产生的损耗，与线路各段不同的分段电流通过分段电阻产生的损耗的总和相等。等值电阻法的优点是：在理论上比较完善，在方法上克服了均方根电流法的诸多方面的缺点；不用收集运行数据，仅与结构参数配电变压器额定容量、分段线路电阻有关，计算出等值电阻数据就可以进行电能损耗计算，适合于10kV及以下配电网理论线损计算，易于计算机编程计算。缺点是：需要假设计算条件，影响计算结果；对没有实测负荷记录的配电变压器，假设负荷分布按与配电变压器额定容量成比例，各节点负荷率相同，这种计算不完全符合实际负荷情况；假设各负荷点功率因数、类别系数和电压相同，但一般情况下，实际系统各个负荷点的功率因数、类别系数和电压都不相同，计算出的电能损耗值偏小。

    根据线路的实际情况，选择不同的算法进行理论计算 ,输入运行数据就可计算出理论线损值。同时，系统还保留了计算时的每个元件的损耗明细，结合线路图，就能清楚的了解到线路中各线段和配变的损耗情况，便于进行降损分析。如图：

    10KV线路的计算有三种方法，可以根据线路实际情况选择合适的算法。计算结束后，变压器损耗、导线损耗和线损率的计算结果都将显示在界面上。可以点击元件损耗明细，察看本次计算中所有元件的明细损耗，也可以在线损综合查询中查看其他线路的损耗情况，与本次计算进行对比。程序能够根据自动查找出线路图上的小电源，只要输入对应的小电源出线的运行数据，即可以将小电源一并纳入理论计算。

    35KV线路的计算有两种方法。在实际电网中，35KV网络通常为开环运行，由多台主变分别对35KV网络的各个部分进行供电。对此，软件会对电网接线图进行自动查找，列出电网中所有110KV或者220KV主变35KV侧的关口表，提示输入相关的运行数据。

    与10KV线路计算一样，软件也将自动处理电网接线图上出现的小电源，也可以通过元件损耗明细察看本次计算中所有元件的损耗。通过线损综合查询，可以查看35KV线路以往月份的损耗情况，与本次计算进行比较分析。

    在这里不但针对不同电压等级，提供了多种算法供选择使用，而且还特别考虑了目前普遍存在的小电源通过10KV或者35KV线路上网的情况。计算时可以按照在枯水期小电源停止发电、小电源和变电站共同供电、小电源独立供电三种情况下计算线路上的理论线损，以便准确的反映出小电源上网对线损的影响，更加符合线路的实际运行情况。对于有SCADA系统的供电局，计算所需要的运行数据可以从SCADA系统获取，这样将提高计算的准确度和。

    四、配网管理

    将线路图与设备台帐，停电通知等多种业务衔接，能更有效的让整个电力业务系统统一规范化。

    １、设备台账

    在绘图过程中，线路元件已经记录在数据库中，可以选择不同统计标准和需要统计的元件进行多种方式组合做台帐统计，可按变电站、供电所分类，分别列出各元件的设备数量及其他数据，准确方便，便于管理。

    ２、停电通知

    在线路图专变，公变资料的基础上添加供电用户资料后，就能在停电时方便的进行人工或者自动发送停电通知，能查询历史停电记录，方便停电管理，实现有效调度。

    五、系统维护

    对系统的操作人员进行添加、删除、修改动作，以及对其进行权限设置。 电力管理系统是具有一定保密性质的，系统应该由专门人员进行操作，密码不适宜很多人知道。为了安全性，密码应该不定时更改。

    六、展望发展

    随着调度自动化系统（SCADA）、配电网自动化系统（DMS）和综合信息管理系统（MIS）等技术的不断发展和广泛应用，研究与之相结合的在线实时配电网理论线损计算方法　是未来发展方向和必然趋势，是配电网理论线损计算的发展要求。4结束语配电网理论线损计算方法研究的目的是如何快速、地计算出配电网理论线损。

    本文综合介绍了各种计算方法和研究现状，展望未来发展方向。通过不断深入地研究配电网理论线损计算，寻找出能够满足配电网线损理论计算要求的计算方法，快速、准确地计算出理论线损，促进降损节能，电网规划设计，优化电网结构，提高供电企业运行管理水平和经济效益。