线损在线监测与决策系统解决方案

2018-03-30 15:31:14 南京河海电力软件有限公司　点击量：评论 (0)

一、系统介绍随着电力市场化进程的加快，作为能够综合反映和体现电力系统规划设计、生产运行和经营管理水平的线损率越来越引起电网经营企业

一、系统介绍

随着电力市场化进程的加快，作为能够综合反映和体现电力系统规划设计、生产运行和经营管理水平的线损率越来越引起电网经营企业的重视。降低线损、提高电网效率可以带来巨大的社会和经济效益，已经成为电力企业孜孜以求的目标。电力网规划、电力网接线方案的比较和变电所的设计，都需要进行线损理论计算。这种规划、设计阶段的线损计算所要求的准确度并不高，但要求计算方法简便、实用，所以表格法和计算曲线法比较理想。局部的线损理论计算，可用于对一些降损技术措施的效益进行预计，通过技术经济比较来选择经济合理的降损方案。

比较全面细致的线损理论计算可以确定线损电量的大小及其构成，也可以揭示技术线损电量与运行的电压水平、负荷、平均功率因数等因素之间的关系，从而能比较科学地制定降损的技术措施；全面的线损理论计算的结果，还可与统计所得的统计线损电量相比较，从而估计出管理损耗电量的大小，为降低管理损耗电量提供依据。

本产品是一套实时计算与离线分析相结合的大型线损管理系统，周期性地从SCADA/EMS系统获取实时数据，进行网络状态估计、拓扑分析、潮流计算，最终得到全网线损信息用以分析，以便科学、及时有效地指导降损工作，降低人工劳动强度，使线损计算分析与降损工作更具有科学性。

二、技术原理

1、 实时计算

按照一定的周期从SCADA/EMS系统获取实时数据, 接收到数据后，然后进行网络拓扑分析，进行电网潮流计算和线损计算。系统能够自动适应运行方式的变化，避免了繁琐的数据输入，特别是24小时运行数据的输入，使得电网线损理论计算在数据收集、输入、潮流收敛性调整等工作变得较为简便。在对全系统统一的负荷实测和线损理论计算与分析的工作时，可以节省较多的人力物力。同时，通过潮流核对，能够提高了计算精度。

2、 在线分析

通过在图形上对线路和变压器的开停操作,调整当前运行方式得到更加合理的网损结果,为不同时期下运行方式的调整提供理论计算支持。

三、主要功能

1、数据接口

实时数据可以通过以下两种方式获取:

(1) 从SCADA系统获取；

(2) 从AVC系统获取。

2、建模系统

通过系统一次接线图来建立电网模型, 提供方便友好的参数录入界面,录入电网设备的基本参数,提供远程实时修改电网模型功能。

(1) 绘制一次接线图：根据电力网的习惯画法，将计算机工具条上以符号标识的各种元件用鼠标分别添加到图中相应位置，程序按逻辑会自动把元件连接起来，从而完成图形绘制任务。图形可以任意放大、缩小、平移，以便线损计算人员检查分析图形的完整性和正确性。

(2) 元件参数输入：线损计算人员在所绘制的图形上用鼠标单击某元件，程序会自动弹出该元件的对话框，然后把元件参数输入到对话框中，这样就完成了数据录入工作，这种按图形输入数据的方式直观、简单、不易出错。可以选择参数批量输入对话框，进行参数批量输入，另外，程序还提供批量倒入SCADA系统元件参数的功能，从而大大地加快输入速度，减少输入的工作量。

(3) 元件连通性分析：一次接线图绘制完成后，电网中各个元件应该是相互连通的，即：任意设定一个元件为顶点，系统都可以找出与之相连的各个元件以及他们之间相互连接的路径，如果再在各个路径上加入权值（损耗、电压降或者节点数）就可以找出相应的最小（佳）路径。所以说，进行元件连通性分析，是检验一次接线图绘制质量的工具，也是进行网络拓扑分析与线损计算的基础。

3、线损在线计算及监测

(1) 网络拓扑分析：本模块设计为一个独立的功能模块，其功能：根据开关元件的状态变化，自动分析当前电网的运行情况，并以拓扑节点、等值支路及拓扑岛的形式载入内存。首先，判断电网有无变化（增减元件或者更改元件连接方式），若有变化首先调用连通性分析模块，若没有变化，那么读入开关状态进行分析，形成电网拓扑模型供下面分析用。

(2) 在线计算：拓扑分析后形成的网络结线方式，再配以从SCADA系统的实时数据库或历史数据库中取出并经过状态估计处理过的最新相关负荷参数，就可以对电力系统当前时段的网损进行计算。系统可以根据数据的质量自动选择适合的计算方法进行计算，如果实测电流质量比较好，即：电流值比较完整，缺失不大，相同元件的电流流入流出平衡，那么，就采用实测电流法进行分段理论线损计算，否则，调用状态估计算法和潮流计算进行理论线损计算。

(3) 计算结果处理：理论线损计算的结果可以实时保存入库，可以同步绘制实时的线损曲线及线损率曲线，供分析人员使用。报表可以以小时为单位的任意时间段进行查询并导出为EXCEL。曲线可以进行年度、月度、多日曲线之间对比显示，也可以分区间、分元件、分电压等级显示。

4、离线理论线损计算

系统能够方便的让用户根据日期选择某一天或者对某一时间段进行理论线损计算。当选择进行离线理论线损计算时，系统将弹出对话框询问用户所要选择的日期及时间段，当用户选择了时间段以后，系统会询问是否再次计算，如果选择是，那么系统会对选定区间内的断面依次进行线损计算，计算步骤和在线计算一样，所不同的是，不会将计算结果保存入库，这种情况首先将检查此时间段内电网接线方式变化情况及网络拓扑变化情况并以变化点将运行时段分开，以避免线损计算时重复进行接线分析和网络拓扑分析，这样可以提高计算效率；否则，不直接根据历史负荷进行计算，而是根据在线计算得到的具体某个元件的损耗进行统计。

对于具体某一天选择为典型日时，系统还可以对典型日的各个断面的负荷数据进行编辑，计算结果根据国网公司、省公司报表模版生成到EXCEL，这样就便于上报。可以提供表格编辑工具给用户进行负荷数据的修改。

5、列表查询

(1) 对范围内的所有损耗元件列表统计理论计算值，计算时间、有功、无功、有功损耗、无功损耗、铜损、铁损和线损比例的排序，支持当前值、历史值的查询。

(2) 各损耗元件日、月、年的理论线损及线损率；

(3) 全网网损率统计，分片区（将片区概念统一起来）、分电压等级统计线损率；

(4)系统提供表格编辑工具，供用户修改各种数据，最终可以按上级公司报表模板生成报表。

6、曲线查询

(1) 全网、分级、分片的在线网损及网损率曲线；

(2) 全网、分级、分片统计的线损、线损率曲线（电网负荷总计、区域负荷总计有量测），可按日、月、年查；

(3) 每一个损耗元件的日功率损耗曲线；

(4) 根据自定义的网损范围,找出网损不达标的时段,用于分析原因；

(5) 各变电站日功率因数曲线；

(6) 系统提供曲线修改功能，便于月度、年度总结。

7、技术降损分析

(1)电网模拟分析

本系统能够在图形上根据某一断面数据及一次接线图进行图形及数据修改来进行修改前后网损比较；包括在图形上进行电压、电流、有功、无功、档位值修改、修改设备型号参数、添加删除某个设备、系统还提供了表格输入批量修改元件参数及运行参数的功能。

修改后的电网需要重新进行网络连通性分析、拓扑分析及线损计算，修改前的断面可以人为配置--或重新计算或直接从结果库中调出，默认情况是后者。修改前后的网损以曲线的形式展现给分析人员，可以分元件、分区域、分电压等级显示，以便分析人员找出更直观、更具体的分析结果。这个功能对线损预测和分析有很大的帮助。

(2)经济运行分析

线路经济运行：

系统能够根据线路参数及线路当前承载的负荷的变化相应调整经济运行方式，即：系统经过网络拓扑分析，找出某台变压器所有供电线路，然后根据变压器高压侧负荷选择损耗较小的那条线路作为建议最佳经济运行方案。

变压器经济运行：

在实际运行中，1个变电所的负荷、负载性质随时都会有明显的变化，且具有一定的规律性。如果仅仅根据负荷变化情况在临界经济运行点上改变其运行方式，将会使变压器频繁的切换，这样对变电站运行的安全稳定性和变压器及开关的使用寿命都是无益的，因此，我们提出时段控制法来解决上述矛盾，其原理即：根据短期负荷预测，设置变压器的动作频率限制，提前分配变压器的投切次数。例如：

对于双台主变的变电所的主变运行方式通常有三种选择，即1#主变独立运行、2#主变独立运行、主变并列运行。最佳经济运行转折点Sa、Sb、Sc和负载—功率损耗特性曲线。均可通过变压器参数计算出来。在实际运行中，一座变电站的负荷、负载性质的不同随着时间有明显的和一定的变化。

本系统可以根据变电站负荷变化情况，提出合理的变压器投运建议。

(3)灵敏度分析

灵敏度指以状态变量表征的系统运行状况对控制变量和扰动变量的变化的敏感性程度，灵敏度分析是专家系统的辅助决策不可缺少的手段。对电网内发电机、变压器、容抗器的进行自动周期性灵敏度计算，计算得出各设备对网损的影响程度。步骤如下：

① 输入系统原始数据，进行全网潮流分析；

② 进行灵敏度分析，找出电容器和电抗器的候选位置；

③ 输入运行参数和无功补偿的节点号，给定终止条件，并置迭代次数 k = 0；

④ 根据系统的不同负荷值分别进行潮流计算，求出所有负荷下的能量损耗和无功补偿投资并作为适值函数。在最大负荷情况下，不考虑节点负荷的递增趋势，即不增加感性无功补偿；

⑤ 进行适值评估选择，并置 k = k + 1，进行遗传运算，形成新的种群，重复步骤5，直至满足3的终止条件，退出迭代；

⑥ 输出不同负荷下的无功补偿位置、容量，系统的有功网损，各节点电压及支路功率等。

四、创新点

(1) 系统电网建模方便，界面友好、操作方便。遵循cim（iec61970）标准，可直接与其他系统接驳，实现导入导出功能。