一、系統(tǒng)介紹

    隨著電力市場(chǎng)化進(jìn)程的加快，作為能夠綜合反映和體現(xiàn)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理水平的線損率越來(lái)越引起電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)的重視。降低線損、提高電網(wǎng)效率可以帶來(lái)巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)成為電力企業(yè)孜孜以求的目標(biāo)。電力網(wǎng)規(guī)劃、電力網(wǎng)接線方案的比較和變電所的設(shè)計(jì)，都需要進(jìn)行線損理論計(jì)算。這種規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段的線損計(jì)算所要求的準(zhǔn)確度并不高，但要求計(jì)算方法簡(jiǎn)便、實(shí)用，所以表格法和計(jì)算曲線法比較理想。局部的線損理論計(jì)算，可用于對(duì)一些降損技術(shù)措施的效益進(jìn)行預(yù)計(jì)，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)選擇經(jīng)濟(jì)合理的降損方案。

比較全面細(xì)致的線損理論計(jì)算可以確定線損電量的大小及其構(gòu)成，也可以揭示技術(shù)線損電量與運(yùn)行的電壓水平、負(fù)荷、平均功率因數(shù)等因素之間的關(guān)系，從而能比較科學(xué)地制定降損的技術(shù)措施；全面的線損理論計(jì)算的結(jié)果，還可與統(tǒng)計(jì)所得的統(tǒng)計(jì)線損電量相比較，從而估計(jì)出管理?yè)p耗電量的大小，為降低管理?yè)p耗電量提供依據(jù)。

本產(chǎn)品是一套實(shí)時(shí)計(jì)算與離線分析相結(jié)合的大型線損管理系統(tǒng)，周期性地從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)、拓?fù)浞治觥⒊绷饔?jì)算，最終得到全網(wǎng)線損信息用以分析，以便科學(xué)、及時(shí)有效地指導(dǎo)降損工作，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，使線損計(jì)算分析與降損工作更具有科學(xué)性。

二、技術(shù)原理

1、 實(shí)時(shí)計(jì)算

按照一定的周期從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù), 接收到數(shù)據(jù)后，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，進(jìn)行電網(wǎng)潮流計(jì)算和線損計(jì)算。系統(tǒng)能夠自動(dòng)適應(yīng)運(yùn)行方式的變化，避免了繁瑣的數(shù)據(jù)輸入，特別是24小時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的輸入，使得電網(wǎng)線損理論計(jì)算在數(shù)據(jù)收集、輸入、潮流收斂性調(diào)整等工作變得較為簡(jiǎn)便。在對(duì)全系統(tǒng)統(tǒng)一的負(fù)荷實(shí)測(cè)和線損理論計(jì)算與分析的工作時(shí)，可以節(jié)省較多的人力物力。同時(shí)，通過(guò)潮流核對(duì)，能夠提高了計(jì)算精度。

2、 在線分析

通過(guò)在圖形上對(duì)線路和變壓器的開(kāi)停操作,調(diào)整當(dāng)前運(yùn)行方式得到更加合理的網(wǎng)損結(jié)果,為不同時(shí)期下運(yùn)行方式的調(diào)整提供理論計(jì)算支持。

三、主要功能

1、數(shù)據(jù)接口

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以通過(guò)以下兩種方式獲取:

(1) 從SCADA系統(tǒng)獲??；

(2) 從AVC系統(tǒng)獲取。

2、建模系統(tǒng)

通過(guò)系統(tǒng)一次接線圖來(lái)建立電網(wǎng)模型, 提供方便友好的參數(shù)錄入界面,錄入電網(wǎng)設(shè)備的基本參數(shù),提供遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)修改電網(wǎng)模型功能。

(1) 繪制一次接線圖：根據(jù)電力網(wǎng)的習(xí)慣畫(huà)法，將計(jì)算機(jī)工具條上以符號(hào)標(biāo)識(shí)的各種元件用鼠標(biāo)分別添加到圖中相應(yīng)位置，程序按邏輯會(huì)自動(dòng)把元件連接起來(lái)，從而完成圖形繪制任務(wù)。圖形可以任意放大、縮小、平移，以便線損計(jì)算人員檢查分析圖形的完整性和正確性。

(2) 元件參數(shù)輸入：線損計(jì)算人員在所繪制的圖形上用鼠標(biāo)單擊某元件，程序會(huì)自動(dòng)彈出該元件的對(duì)話框，然后把元件參數(shù)輸入到對(duì)話框中，這樣就完成了數(shù)據(jù)錄入工作，這種按圖形輸入數(shù)據(jù)的方式直觀、簡(jiǎn)單、不易出錯(cuò)?？梢赃x擇參數(shù)批量輸入對(duì)話框，進(jìn)行參數(shù)批量輸入，另外，程序還提供批量倒入SCADA系統(tǒng)元件參數(shù)的功能，從而大大地加快輸入速度，減少輸入的工作量。

(3) 元件連通性分析：一次接線圖繪制完成后，電網(wǎng)中各個(gè)元件應(yīng)該是相互連通的，即：任意設(shè)定一個(gè)元件為頂點(diǎn)，系統(tǒng)都可以找出與之相連的各個(gè)元件以及他們之間相互連接的路徑，如果再在各個(gè)路徑上加入權(quán)值（損耗、電壓降或者節(jié)點(diǎn)數(shù)）就可以找出相應(yīng)的最?。眩┞窂健Ｋ哉f(shuō)，進(jìn)行元件連通性分析，是檢驗(yàn)一次接線圖繪制質(zhì)量的工具，也是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治雠c線損計(jì)算的基礎(chǔ)。

3、線損在線計(jì)算及監(jiān)測(cè)

(1) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯罕灸K設(shè)計(jì)為一個(gè)獨(dú)立的功能模塊，其功能：根據(jù)開(kāi)關(guān)元件的狀態(tài)變化，自動(dòng)分析當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并以拓?fù)涔?jié)點(diǎn)、等值支路及拓?fù)鋶u的形式載入內(nèi)存。首先，判斷電網(wǎng)有無(wú)變化（增減元件或者更改元件連接方式），若有變化首先調(diào)用連通性分析模塊，若沒(méi)有變化，那么讀入開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行分析，形成電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ凸┫旅娣治鲇谩?/p>

(2) 在線計(jì)算：拓?fù)浞治龊笮纬傻木W(wǎng)絡(luò)結(jié)線方式，再配以從SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)或歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中取出并經(jīng)過(guò)狀態(tài)估計(jì)處理過(guò)的最新相關(guān)負(fù)荷參數(shù)，就可以對(duì)電力系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)段的網(wǎng)損進(jìn)行計(jì)算。系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)的質(zhì)量自動(dòng)選擇適合的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，如果實(shí)測(cè)電流質(zhì)量比較好，即：電流值比較完整，缺失不大，相同元件的電流流入流出平衡，那么，就采用實(shí)測(cè)電流法進(jìn)行分段理論線損計(jì)算，否則，調(diào)用狀態(tài)估計(jì)算法和潮流計(jì)算進(jìn)行理論線損計(jì)算。

(3) 計(jì)算結(jié)果處理：理論線損計(jì)算的結(jié)果可以實(shí)時(shí)保存入庫(kù)，可以同步繪制實(shí)時(shí)的線損曲線及線損率曲線，供分析人員使用。報(bào)表可以以小時(shí)為單位的任意時(shí)間段進(jìn)行查詢并導(dǎo)出為EXCEL。曲線可以進(jìn)行年度、月度、多日曲線之間對(duì)比顯示，也可以分區(qū)間、分元件、分電壓等級(jí)顯示。

4、離線理論線損計(jì)算

系統(tǒng)能夠方便的讓用戶根據(jù)日期選擇某一天或者對(duì)某一時(shí)間段進(jìn)行理論線損計(jì)算。當(dāng)選擇進(jìn)行離線理論線損計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)將彈出對(duì)話框詢問(wèn)用戶所要選擇的日期及時(shí)間段，當(dāng)用戶選擇了時(shí)間段以后，系統(tǒng)會(huì)詢問(wèn)是否再次計(jì)算，如果選擇是，那么系統(tǒng)會(huì)對(duì)選定區(qū)間內(nèi)的斷面依次進(jìn)行線損計(jì)算，計(jì)算步驟和在線計(jì)算一樣，所不同的是，不會(huì)將計(jì)算結(jié)果保存入庫(kù)，這種情況首先將檢查此時(shí)間段內(nèi)電網(wǎng)接線方式變化情況及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓闆r并以變化點(diǎn)將運(yùn)行時(shí)段分開(kāi)，以避免線損計(jì)算時(shí)重復(fù)進(jìn)行接線分析和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，這樣可以提高計(jì)算效率；否則，不直接根據(jù)歷史負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，而是根據(jù)在線計(jì)算得到的具體某個(gè)元件的損耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

對(duì)于具體某一天選擇為典型日時(shí)，系統(tǒng)還可以對(duì)典型日的各個(gè)斷面的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，計(jì)算結(jié)果根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司、省公司報(bào)表模版生成到EXCEL，這樣就便于上報(bào)?？梢蕴峁┍砀窬庉嫻ぞ呓o用戶進(jìn)行負(fù)荷數(shù)據(jù)的修改。

5、列表查詢

(1) 對(duì)范圍內(nèi)的所有損耗元件列表統(tǒng)計(jì)理論計(jì)算值，計(jì)算時(shí)間、有功、無(wú)功、有功損耗、無(wú)功損耗、銅損、鐵損和線損比例的排序，支持當(dāng)前值、歷史值的查詢。

(2) 各損耗元件日、月、年的理論線損及線損率；

(3) 全網(wǎng)網(wǎng)損率統(tǒng)計(jì)，分片區(qū)（將片區(qū)概念統(tǒng)一起來(lái)）、分電壓等級(jí)統(tǒng)計(jì)線損率；

(4)系統(tǒng)提供表格編輯工具，供用戶修改各種數(shù)據(jù)，最終可以按上級(jí)公司報(bào)表模板生成報(bào)表。

6、曲線查詢

(1) 全網(wǎng)、分級(jí)、分片的在線網(wǎng)損及網(wǎng)損率曲線；

(2) 全網(wǎng)、分級(jí)、分片統(tǒng)計(jì)的線損、線損率曲線（電網(wǎng)負(fù)荷總計(jì)、區(qū)域負(fù)荷總計(jì)有量測(cè)），可按日、月、年查；

(3) 每一個(gè)損耗元件的日功率損耗曲線；

(4) 根據(jù)自定義的網(wǎng)損范圍,找出網(wǎng)損不達(dá)標(biāo)的時(shí)段,用于分析原因；

(5) 各變電站日功率因數(shù)曲線；

(6) 系統(tǒng)提供曲線修改功能，便于月度、年度總結(jié)。

7、技術(shù)降損分析

(1)電網(wǎng)模擬分析

本系統(tǒng)能夠在圖形上根據(jù)某一斷面數(shù)據(jù)及一次接線圖進(jìn)行圖形及數(shù)據(jù)修改來(lái)進(jìn)行修改前后網(wǎng)損比較；包括在圖形上進(jìn)行電壓、電流、有功、無(wú)功、檔位值修改、修改設(shè)備型號(hào)參數(shù)、添加刪除某個(gè)設(shè)備、系統(tǒng)還提供了表格輸入批量修改元件參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)的功能。

修改后的電網(wǎng)需要重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連通性分析、拓?fù)浞治黾熬€損計(jì)算，修改前的斷面可以人為配置--或重新計(jì)算或直接從結(jié)果庫(kù)中調(diào)出，默認(rèn)情況是后者。修改前后的網(wǎng)損以曲線的形式展現(xiàn)給分析人員，可以分元件、分區(qū)域、分電壓等級(jí)顯示，以便分析人員找出更直觀、更具體的分析結(jié)果。這個(gè)功能對(duì)線損預(yù)測(cè)和分析有很大的幫助。

(2)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：

系統(tǒng)能夠根據(jù)線路參數(shù)及線路當(dāng)前承載的負(fù)荷的變化相應(yīng)調(diào)整經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，即：系統(tǒng)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觯页瞿撑_(tái)變壓器所有供電線路，然后根據(jù)變壓器高壓側(cè)負(fù)荷選擇損耗較小的那條線路作為建議最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：

在實(shí)際運(yùn)行中，1個(gè)變電所的負(fù)荷、負(fù)載性質(zhì)隨時(shí)都會(huì)有明顯的變化，且具有一定的規(guī)律性。如果僅僅根據(jù)負(fù)荷變化情況在臨界經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)上改變其運(yùn)行方式，將會(huì)使變壓器頻繁的切換，這樣對(duì)變電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和變壓器及開(kāi)關(guān)的使用壽命都是無(wú)益的，因此，我們提出時(shí)段控制法來(lái)解決上述矛盾，其原理即：根據(jù)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，設(shè)置變壓器的動(dòng)作頻率限制，提前分配變壓器的投切次數(shù)。例如：

對(duì)于雙臺(tái)主變的變電所的主變運(yùn)行方式通常有三種選擇，即1#主變獨(dú)立運(yùn)行、2#主變獨(dú)立運(yùn)行、主變并列運(yùn)行。最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行轉(zhuǎn)折點(diǎn)Sa、Sb、Sc和負(fù)載—功率損耗特性曲線。均可通過(guò)變壓器參數(shù)計(jì)算出來(lái)。在實(shí)際運(yùn)行中，一座變電站的負(fù)荷、負(fù)載性質(zhì)的不同隨著時(shí)間有明顯的和一定的變化。

本系統(tǒng)可以根據(jù)變電站負(fù)荷變化情況，提出合理的變壓器投運(yùn)建議。

(3)靈敏度分析

靈敏度指以狀態(tài)變量表征的系統(tǒng)運(yùn)行狀況對(duì)控制變量和擾動(dòng)變量的變化的敏感性程度，靈敏度分析是專(zhuān)家系統(tǒng)的輔助決策不可缺少的手段。對(duì)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)、變壓器、容抗器的進(jìn)行自動(dòng)周期性靈敏度計(jì)算，計(jì)算得出各設(shè)備對(duì)網(wǎng)損的影響程度。步驟如下：

① 輸入系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行全網(wǎng)潮流分析；

② 進(jìn)行靈敏度分析，找出電容器和電抗器的候選位置；

③ 輸入運(yùn)行參數(shù)和無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)點(diǎn)號(hào)，給定終止條件，并置迭代次數(shù) k = 0；

④ 根據(jù)系統(tǒng)的不同負(fù)荷值分別進(jìn)行潮流計(jì)算，求出所有負(fù)荷下的能量損耗和無(wú)功補(bǔ)償投資并作為適值函數(shù)。在最大負(fù)荷情況下，不考慮節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的遞增趨勢(shì)，即不增加感性無(wú)功補(bǔ)償；

⑤ 進(jìn)行適值評(píng)估選擇，并置 k = k + 1，進(jìn)行遺傳運(yùn)算，形成新的種群，重復(fù)步驟5，直至滿足3的終止條件，退出迭代；

⑥ 輸出不同負(fù)荷下的無(wú)功補(bǔ)償位置、容量，系統(tǒng)的有功網(wǎng)損，各節(jié)點(diǎn)電壓及支路功率等。

四、創(chuàng)新點(diǎn)

(1) 系統(tǒng)電網(wǎng)建模方便，界面友好、操作方便。遵循cim（iec61970）標(biāo)準(zhǔn)，可直接與其他系統(tǒng)接駁，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入導(dǎo)出功能。

(2) 系統(tǒng)具有狀態(tài)估計(jì)和拓?fù)浞治龉δ?，通過(guò)潮流計(jì)算及實(shí)測(cè)電流法進(jìn)行理論網(wǎng)損的實(shí)時(shí)在線計(jì)算，運(yùn)算數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性大大提高。

(3) 系統(tǒng)把在線理論網(wǎng)損、離線理論網(wǎng)損統(tǒng)一起來(lái)分析管理，實(shí)現(xiàn)了信息的融合，加強(qiáng)了線損分析管理功能。

(4）進(jìn)行分區(qū)域、分電壓等級(jí)、分設(shè)備的線損數(shù)據(jù)（供售電量、線損電量、線損率）的在線、離線對(duì)比分析，同時(shí)提示出異常數(shù)據(jù)，增加了數(shù)據(jù)對(duì)比分析功能。

(5）計(jì)算和分析結(jié)果均可打印輸出，具有曲線和列表查詢功能。

(6）技術(shù)降損分析包括：電網(wǎng)模擬分析、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析和靈敏度分析三部分。

(7）變壓器運(yùn)行狀態(tài)分析：可直觀地分析變壓器不同繞組供電時(shí)引起的損耗情況。

五、實(shí)用性（案例計(jì)算結(jié)果展示）

(1)威海變壓器損耗報(bào)表

(2) 威海變電站損耗報(bào)表

(3) 威海線路損耗報(bào)表

(4) 威海在線發(fā)電廠出力報(bào)表

(5) 總損耗曲線