本發(fā)明屬于電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域，涉及中低壓配電網(wǎng)降損，尤其涉及一種城市中低壓配電網(wǎng)降損的方法。
背景技術(shù)：
：線損是電能在電力網(wǎng)輸送、變壓、配電等各個(gè)環(huán)節(jié)中的損耗，是電能在電力網(wǎng)傳送、分配過(guò)程中客觀存在的物理現(xiàn)象。隨著環(huán)境壓力、能源短缺，建設(shè)低碳高效的智能電網(wǎng)已成為21世紀(jì)電網(wǎng)發(fā)展的方向。電力行業(yè)作為我國(guó)能源消耗的主要行業(yè)，電能傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的大量能源浪費(fèi)是阻礙其低碳建設(shè)的重要原因之一。當(dāng)前配電網(wǎng)降損技術(shù)的主要措施是利用網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行，以及通過(guò)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行來(lái)降低變壓器的損耗。其中，配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)又稱配電網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，或配電網(wǎng)絡(luò)饋線組態(tài)、配電網(wǎng)絡(luò)饋線重構(gòu)。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)就是通過(guò)改變分段開(kāi)關(guān)、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的組合狀態(tài)，即選擇用戶的供電路徑，達(dá)到降低網(wǎng)損、消除過(guò)載、平衡負(fù)荷、提高電能質(zhì)量的目的。而無(wú)功功率補(bǔ)償Reactivepowercompensation，簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。而變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指的是當(dāng)幾臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，由于各變壓器鐵耗基本不變，而銅耗隨著負(fù)載的變化而變化，因此需按負(fù)載大小調(diào)整運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，使變壓器的功率總損耗為最小，這種運(yùn)行方式，稱為變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，一般通過(guò)調(diào)整變壓器的組合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些降損方法雖然在一定程度上達(dá)到降損的目的，但是在城市的中低壓的配電網(wǎng)建設(shè)中，其效果并不是很好，為了達(dá)到最好的降損效果，配電網(wǎng)中應(yīng)當(dāng)將各種降損方法綜合考慮，使得各種降損方法能夠互相補(bǔ)充。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)上述的城市的中低壓配電網(wǎng)中降損所存在的技術(shù)問(wèn)題，提出一種設(shè)計(jì)合理、方便簡(jiǎn)單、操作方便且能夠有效降低城市中低壓配電網(wǎng)的損壞的城市中低壓配電網(wǎng)降損的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，本發(fā)明提供一種城市中低壓配電網(wǎng)降損的方法，包括以下有效步驟：a、首先調(diào)查、分析、校驗(yàn)該城市中的各類基本規(guī)劃信息，所述基本規(guī)劃信息包括負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、變電站信息；b、根據(jù)所調(diào)查的信息適時(shí)調(diào)節(jié)配線路的導(dǎo)線截面和變壓器，所述配線路的導(dǎo)線截面以主線路在80mm2，支線路在55mm2以上為標(biāo)準(zhǔn)，所述變壓器采用至少兩臺(tái)以上以并聯(lián)的方式進(jìn)行運(yùn)行；c、根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷是否存在三相負(fù)荷不平衡的情況而需要采取平衡三相負(fù)荷的降損方式；d、若需要，采用遺傳算法對(duì)無(wú)功補(bǔ)償采用進(jìn)行優(yōu)化配置，即可達(dá)到城市中低壓配電網(wǎng)降損的目的。作為優(yōu)選，所述b步驟中，變壓器數(shù)量的選擇基于公式：進(jìn)行選擇，其中，Sj為變壓器在運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷，Sn為一臺(tái)變壓器的額定容量，ΔPo為空載損耗，ΔPk為短路損耗，n為變壓器數(shù)量，即當(dāng)當(dāng)實(shí)際負(fù)荷S小于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷Sj時(shí)，投入n-1臺(tái)變壓器運(yùn)行損失最低；當(dāng)實(shí)際負(fù)荷大于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷Sj時(shí)，投入n臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行損失最低，所述n≧2。作為優(yōu)選，所述采用遺傳算法對(duì)無(wú)功補(bǔ)償采用進(jìn)行優(yōu)化配置包括以下有效步驟：a1、首先采集配電網(wǎng)了的原始數(shù)據(jù)，等式約束和不等式約束；b1、對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始潮流計(jì)算，然后進(jìn)行靈敏度分析；c1、根據(jù)靈敏度分析結(jié)果，確定無(wú)功補(bǔ)償電容器的安裝地點(diǎn)，并選出無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)點(diǎn)；d1、采用整數(shù)編碼的方式對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的組數(shù)進(jìn)行編碼，根據(jù)公式Qci＝Qstep*mi隨機(jī)產(chǎn)生初始種群，式中，Qci為i節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償電容的容量，i為相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，mi是電容器的投切組數(shù)；Qstep是電容投入步長(zhǎng)，即單組電容器的容量；e1、按照d1步驟生成的初始種群修正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，按照不同負(fù)荷水平分別計(jì)算配電網(wǎng)潮流；f1、通過(guò)公式minC＝Cc-CS+Fp計(jì)算各個(gè)體適應(yīng)度，并排序，式中，Cc為無(wú)功補(bǔ)償裝置的總投資費(fèi)用，CS為無(wú)功補(bǔ)償裝置試用期間配電網(wǎng)網(wǎng)損降低而節(jié)約的費(fèi)用，F(xiàn)p無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝費(fèi)用；g1、采用輪盤賭選擇方式將步驟f1中所排序后個(gè)適應(yīng)度值最大的個(gè)體作為子代進(jìn)行交叉變異操作，再計(jì)算交叉變異后子代隔日的適應(yīng)度值進(jìn)并進(jìn)行排序，然后按適用值重插入子代到種群中，用子代代替父代，并返回結(jié)果種群；h1、根據(jù)新產(chǎn)生的種群重新修改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并進(jìn)行潮流計(jì)算；i1、收斂條件進(jìn)行判斷；達(dá)到最優(yōu)個(gè)體保留代數(shù)時(shí)，停止迭代，輸出最優(yōu)解，或在雖然沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)個(gè)體保留代數(shù)，但是達(dá)到最大遺傳迭代次數(shù)，也停止迭代，輸出次優(yōu)解，否則重復(fù)f1～h1步驟，繼續(xù)迭代。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于，1、本發(fā)明通過(guò)更換變壓器、供電線路以及增加無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢?duì)配電網(wǎng)的線損進(jìn)行綜合性的降低，有效的解決了傳統(tǒng)降損所存在的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)，本發(fā)明所提供方法降損效果好，且成本低廉，適合大規(guī)模推廣使用。具體實(shí)施方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開(kāi)說(shuō)明書(shū)的具體實(shí)施例的限制。實(shí)施例1，本實(shí)施例以山東省東阿縣縣城配電網(wǎng)絡(luò)為例綜合進(jìn)行描述城市中低壓配電網(wǎng)降損的方法，具體的以東阿縣某小區(qū)為例，本實(shí)施例主要從3個(gè)方面進(jìn)行降損，一是更換調(diào)整變壓器的數(shù)量和連接方式，二是更換中低壓線，三是無(wú)功補(bǔ)償，本實(shí)施例中，無(wú)功補(bǔ)償?shù)乃惴ㄖ饕抢眠z傳算法，遺傳算法將是待優(yōu)化參數(shù)形成編碼串，按照一定的適應(yīng)度函數(shù)(與目標(biāo)函數(shù)有關(guān))及一系列遺傳算子(選擇算子、交叉算子和變異算子)操作對(duì)各個(gè)個(gè)體進(jìn)行篩選，使適應(yīng)度高的個(gè)體保留下來(lái)組成新的群體，新的群體包括上一代的大量信息并且引入了新的優(yōu)于上一代的個(gè)體，就這樣循環(huán)操作，群體中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)不斷提高直至抵達(dá)最優(yōu)解點(diǎn)。在本實(shí)施所提供的小區(qū)總線路長(zhǎng)度為5.832km，總變壓器8臺(tái)，總電纜長(zhǎng)度為2.615km，加工線纜長(zhǎng)度2.12，主線路長(zhǎng)度2.65，首先將整體線纜進(jìn)行更換，更換后的主線線纜的導(dǎo)線截面為85mm2，支線路在為60mm2，然后根據(jù)對(duì)小區(qū)內(nèi)的變壓器數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整數(shù)量后為14臺(tái)變壓器，由于用電有谷峰，因此，在谷峰時(shí)，為14臺(tái)同時(shí)工作，平時(shí)狀態(tài)為8臺(tái)進(jìn)行工作,在配置電壓器時(shí)，應(yīng)將原來(lái)的中壓線路延伸，將中壓線路延長(zhǎng)至原低壓線路終端，并在饋線上配置相應(yīng)的小容量變壓器。以2015年8月為典型月，記錄潮流總體情況表1東阿縣某小區(qū)2015年8月潮流總體情況根據(jù)潮流分布情況，我們可以獲知，需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，因此，首先采集配電網(wǎng)了的原始數(shù)據(jù)，等式約束和不等式約束，包括支路數(shù)b、節(jié)點(diǎn)數(shù)n、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)、以及支路參數(shù)(電阻Ri，電抗Xi)，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷參數(shù)(有功Pdi無(wú)功Qdi)；遺傳算法GA參數(shù)和變量(種群規(guī)模、染色體長(zhǎng)度、初始交叉率、變異率、遺傳代數(shù)等)；通過(guò)采集，所得結(jié)果如下：表2：小區(qū)線路參數(shù)表3：小區(qū)配電參數(shù)編號(hào)型號(hào)容量空載損耗負(fù)載損耗空載電流阻抗電壓高壓側(cè)節(jié)點(diǎn)低壓側(cè)節(jié)點(diǎn)1S11800.1751.252.446402S9800.251.251.846413S11800.1751.252.447424S112500.393.05247435S9800.251.251.847446S112500.393.05248457S9800.251.251.8410468S92500.563.051.2410479S92000.482.61.44114810S116300.846.20.94.5124911S92500.563.051.24165012S11500.170.8724165113S113150.673.651.14185214S113150.473.65241953然后，根據(jù)對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始潮流計(jì)算，然后進(jìn)行靈敏度分析；潮流運(yùn)算選用公式為：節(jié)點(diǎn)流過(guò)的公式為：線路的功率損耗為：以上各式構(gòu)成了前推回代的基本方法。通過(guò)迭代計(jì)算，可以求出系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓，線路流過(guò)的電流、有功功率、無(wú)功功率以及支路的有功損耗、無(wú)功損耗，式中Vi表示節(jié)點(diǎn)電壓；Ri、Xi表示線路i點(diǎn)的阻抗；Pi、Qi表示節(jié)點(diǎn)流過(guò)的功率；PLi、QLi表示節(jié)點(diǎn)的注入功率；LPi、LQi表示線路i的功率損耗。經(jīng)過(guò)潮流計(jì)算可見(jiàn)，該小區(qū)的主要集中在饋線首端至節(jié)點(diǎn)9的開(kāi)關(guān)站，主干線前段供電電流較大，損耗量也較大，尤其是線路4，由于其線路長(zhǎng)度太大，造成的有功和無(wú)功損耗都較大。然后，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)撵`敏度分析，求出每個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)功變化對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)損影響的量值，在本實(shí)施例中，靈敏度分析采用計(jì)算出靈敏度系數(shù)來(lái)進(jìn)行分析，首先，計(jì)算出系統(tǒng)的有功網(wǎng)損為：然后，得出節(jié)點(diǎn)無(wú)功變化對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)損的靈敏度為：式中，QL、V、θ分別為配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功、節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角。經(jīng)過(guò)推導(dǎo)，最后可得：對(duì)于系統(tǒng)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)，則有：以上各式中，靈敏度矩陣SPQL中的各元素可由牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算中的雅可比矩陣求得。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，得出所有靈敏度系數(shù)都為負(fù)值，表示節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功的增加引起系統(tǒng)網(wǎng)損的降低，這與理論分析相符；其次，靈敏度系數(shù)較高的節(jié)點(diǎn)分布在靠近線路中間的分支線路，而且以低壓側(cè)節(jié)點(diǎn)居多。在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)考慮低壓側(cè)補(bǔ)償為主。選取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。采用整數(shù)編碼的方式對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器的組數(shù)進(jìn)行編碼，根據(jù)公式Qci＝Qstep*mi隨機(jī)產(chǎn)生初始種群，式中，Qci為i節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償電容的容量，i為相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，mi是電容器的投切組數(shù)；Qstep是電容投入步長(zhǎng)，即單組電容器的容量，生成的初始種群修正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，按照不同負(fù)荷水平分別計(jì)算配電網(wǎng)潮流；通過(guò)公式minC＝Cc-CS+Fp計(jì)算各個(gè)體適應(yīng)度，并排序，式中，Cc為無(wú)功補(bǔ)償裝置的總投資費(fèi)用，CS為無(wú)功補(bǔ)償裝置試用期間配電網(wǎng)網(wǎng)損降低而節(jié)約的費(fèi)用，F(xiàn)p無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝費(fèi)用；采用輪盤賭選擇方式將排序后個(gè)適應(yīng)度值最大的個(gè)體作為子代進(jìn)行交叉變異操作，再計(jì)算交叉變異后子代隔日的適應(yīng)度值進(jìn)并進(jìn)行排序，然后按適用值重插入子代到種群中，用子代代替父代，并返回結(jié)果種群；根據(jù)新產(chǎn)生的種群重新修改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并進(jìn)行潮流計(jì)算，收斂條件進(jìn)行判斷；達(dá)到最優(yōu)個(gè)體保留代數(shù)時(shí)，停止迭代，輸出最優(yōu)解，或在雖然沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)個(gè)體保留代數(shù)，但是達(dá)到最大遺傳迭代次數(shù)，也停止迭代，輸出次優(yōu)解，否則繼續(xù)迭代。運(yùn)行時(shí)間全部折算到較大負(fù)荷運(yùn)行方式下的運(yùn)行時(shí)間，用以計(jì)算年節(jié)電費(fèi)用。種群數(shù)NIND＝100；遺傳代數(shù)MAXGEN＝100；子代選擇率GGAP＝0.9；交叉率XOVR＝0.7；變異率Pm＝1/10。表4：無(wú)功優(yōu)化綜合改造前后效益對(duì)比比較項(xiàng)目改造前改造后總供電有功/kW32453235總供電無(wú)功/kVar1984.31588.4總有功損耗/kW62.56652.203總無(wú)功功損耗/kW122.19892.552母線電壓/kV10.510.50kV線路最低電壓(p.u.)10.3710.40年網(wǎng)損費(fèi)/萬(wàn)元23.3220.17新增容量/kVar600新增無(wú)功補(bǔ)償投資/萬(wàn)元10.32經(jīng)濟(jì)使用期(10年)凈現(xiàn)值/萬(wàn)元15.23投資回收期/年3.1810kV線路總有功損耗/kW15.57612.724配變總銅損/kW27.08519.574配變總鐵損/kW19.90519.905功率因數(shù)0.850.9010kV系統(tǒng)網(wǎng)損率/％1.961.61由表4可知，通過(guò)變壓器增加、線纜更換以及實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償后，將取得了明顯的運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效果，在最大負(fù)載情況下。配網(wǎng)總有功損耗降低約16.6％，功率因數(shù)亦得到提高。補(bǔ)償后中低壓線路的電壓得到明顯提高。在本實(shí)施例中，所使用的算法均為現(xiàn)有常見(jiàn)的算法，本發(fā)明的重點(diǎn)在于提供一種計(jì)算的公式，使其達(dá)到最佳，因?yàn)榫唧w計(jì)算過(guò)程，不在實(shí)施例中，進(jìn)行詳細(xì)的描述。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3