第三節(jié) 輸配電線路線損計(jì)算實(shí)用方法

一、輸電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法

輸電網(wǎng)線損計(jì)算主要以潮流計(jì)算為基礎(chǔ)。理論上可以采用潮流計(jì)算求得任一時(shí)刻的有功功率損耗，對(duì)時(shí)間求積分得出能量損耗。但實(shí)際中，由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，關(guān)口數(shù)量龐大使測(cè)量數(shù)據(jù)難以俱全。加上當(dāng)前各種非線性裝置的應(yīng)用，14

系統(tǒng)的非線性也越來越嚴(yán)重，波形畸變，獲得的數(shù)據(jù)可信度降低，無法準(zhǔn)確地得到線損計(jì)算結(jié)果。因此目前的計(jì)算都是通過對(duì)典型日的各采樣時(shí)刻進(jìn)行潮流計(jì)算，再將得到的線損功率乘以相應(yīng)的采樣間隔，通過累加得到系統(tǒng)損耗電量。這種計(jì)算方法是當(dāng)前各電力部門統(tǒng)計(jì)損耗電量普遍采用的方法，也是國(guó)家電力網(wǎng)線損計(jì)算導(dǎo)則所提出的方法。

（1）通過關(guān)口量測(cè)的配置進(jìn)行實(shí)時(shí)線損計(jì)算。電力網(wǎng)潮流的隨機(jī)性質(zhì)，電力負(fù)荷計(jì)量不準(zhǔn)確以及時(shí)間的不同步等問題隨著GPS技術(shù)與SCADA技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用、推廣與完善，已經(jīng)在一定程度上得以解決。針對(duì)上述問題，部分研究人員提出了以SCADA和GPS為基礎(chǔ)的可進(jìn)行電力網(wǎng)實(shí)時(shí)線損計(jì)算的方法，用GPS保證數(shù)據(jù)的同步性，同時(shí)通過SCADA的遙測(cè)、遙信技術(shù)取得電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，大大提高了線損計(jì)算的精度（SCADA：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。GPS：全球定位系統(tǒng)）。

比起典型日24點(diǎn)的計(jì)算方法，該方法確實(shí)能夠提高一部分精度，但卻以犧牲速度為代價(jià)。該方法在計(jì)算短期線損時(shí)精度會(huì)提高，但隨著周期的延長(zhǎng)，步長(zhǎng)的縮短勢(shì)必引起步數(shù)的增加，頻繁的潮流計(jì)算和龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將花費(fèi)更大的人力與物力。另外，對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)普及程度不高的配電側(cè)，由于量測(cè)數(shù)據(jù)的不完整而無法使用該類方法也是其缺點(diǎn)之一。

（2）基于狀態(tài)估計(jì)的線損計(jì)算。該類方法通過SCADA系統(tǒng)獲得實(shí)時(shí)電量，再通過狀態(tài)估計(jì)的方法進(jìn)行在線的電網(wǎng)線損計(jì)算。

在SCADA系統(tǒng)中，由于量測(cè)設(shè)備、轉(zhuǎn)換器件、傳送通道等各環(huán)節(jié)以及量測(cè)非同時(shí)性、三相信息不同時(shí)性等因素，測(cè)量實(shí)際量與物理量之間存在量測(cè)誤差。而且這種誤差具有隨機(jī)特性，一般假定為均值的正態(tài)分布，誤差大小用標(biāo)準(zhǔn)差s衡量。另外，因系統(tǒng)故障、操作、通道故障等對(duì)測(cè)量產(chǎn)生很大干擾，可以引起很大誤差，這種量測(cè)量稱為不良數(shù)據(jù)。實(shí)際上，誤差v＜3s的量測(cè)稱為正常量測(cè)，v＞（6～7）s的稱為不良數(shù)據(jù)，后者必須通過狀態(tài)估計(jì)加以辨識(shí)并排除。另外，由于各種原因，某些計(jì)算需要的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，遙測(cè)系統(tǒng)不能直接提供，這就需要經(jīng)過狀態(tài)估計(jì)數(shù)據(jù)來提供。數(shù)學(xué)上，量測(cè)向量維數(shù)m與狀態(tài)維數(shù)n相等時(shí)，潮流方程組是可解的，即狀態(tài)估計(jì)是可以進(jìn)行的，但它沒有提高數(shù)據(jù)精度和辨識(shí)不良數(shù)據(jù)的功能。當(dāng)m＞n時(shí)，它才能夠提高數(shù)據(jù)精度和辨識(shí)不良數(shù)據(jù)。（m-n）個(gè)量測(cè)稱為冗余量測(cè)，稱m/n為系統(tǒng)冗余度。量測(cè)冗余度越高，相應(yīng)的狀態(tài)估計(jì)能力愈強(qiáng)。線損理論計(jì)算數(shù)據(jù)需要具有冗余量測(cè)的狀態(tài)估計(jì)來提供，才能保證線損理論計(jì)算的精度。

該類方法將某一斷面上的潮流計(jì)算關(guān)口數(shù)據(jù)精度進(jìn)一步提高，可以有效地提高一次計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)以SCADA系統(tǒng)為基礎(chǔ)的線損計(jì)算有良好的改進(jìn)，然而它不能從根本上解決線損計(jì)算中步長(zhǎng)與精度之間根深蒂固的矛盾，也不能有效地給出步長(zhǎng)與精度之間合理的結(jié)合點(diǎn)。從機(jī)理上講其本質(zhì)還是逐點(diǎn)潮流計(jì)算累加，在一般潮流收斂的情況下，精度進(jìn)一步的提高意義已不是很大。

（3）應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行線損計(jì)算。采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無需寫出輸入與輸出之間復(fù)雜的非線性映射關(guān)系，就可以模擬網(wǎng)損與特征參數(shù)復(fù)雜的非線性關(guān)系，經(jīng)過訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)其映射。為了提高計(jì)算精度，在對(duì)樣本訓(xùn)練之前，可用Kohonen自組織網(wǎng)絡(luò)對(duì)樣本按特征進(jìn)行分類，以得到用于同一類網(wǎng)損計(jì)算的專用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在專用模型上對(duì)輸入數(shù)據(jù)用BP算法進(jìn)行訓(xùn)練，即可對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)損進(jìn)行計(jì)算（Kohonen：芬蘭科學(xué)家，提出了科霍南自組織網(wǎng)絡(luò)）。

該類方法近些年來隨著數(shù)學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)展和計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷提高而被提出的新方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要的異常龐大的樣本庫(kù)才能達(dá)到一定的精度。隨著該技術(shù)在搜索引擎等領(lǐng)域應(yīng)用，在線損計(jì)算中引入實(shí)際應(yīng)用已為時(shí)不遠(yuǎn)。

二、配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法

配電網(wǎng)線損是電力部門一項(xiàng)綜合性的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)。準(zhǔn)確合理的配電網(wǎng)線損理論計(jì)算是電力部門分析線損構(gòu)成、制定降損措施的有力工具，對(duì)促進(jìn)供電企業(yè)降低能耗、內(nèi)部挖潛、提高經(jīng)濟(jì)效益、優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案、加強(qiáng)運(yùn)行管理具有重要意義。目前，由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、參數(shù)多樣性和資料不完善以及缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備，準(zhǔn)確計(jì)算配電網(wǎng)理論線損比較困難，一直是個(gè)難題。配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的主要目的是通過對(duì)電能在輸送和分配過程中各元件產(chǎn)生的電能損耗及各類損耗所占比例的計(jì)算，來確定配電網(wǎng)線損的變化規(guī)律。配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，主要分為兩類：一類是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要損耗元件的物理特征建立的各種等值模型算法；另一類是根據(jù)饋線數(shù)據(jù)建立的各種統(tǒng)計(jì)模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等算法。傳統(tǒng)計(jì)算方法，如均方根電流法、平均電流法等，計(jì)算結(jié)果精度不高，不便于降損分析。針對(duì)這種情況，近幾年來，部分學(xué)者將遺傳算法（GA）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）和模糊識(shí)別等理論應(yīng)用于配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，研究計(jì)算速度快、計(jì)算結(jié)果精度高的數(shù)學(xué)模型，豐富和發(fā)展了理論線損計(jì)算方法，拓寬了研究思路。

1.傳統(tǒng)的主要的配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法

（1）均方根電流法。均方根電流法是基本計(jì)算方法，其物理概念是：線路中流過的均方根電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。均方根電流法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，按照代表日24h整點(diǎn)負(fù)荷電流或有功功率、無功功率或有功電量、無功電量、電壓、配電變壓器額定容量、參數(shù)等數(shù)據(jù)計(jì)算出均方根電流就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：16

代表日選取不同會(huì)有不同的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算誤差較大。

（2）平均電流法。也稱形狀系數(shù)法，是利用均方根電流法與平均電流的等效關(guān)系進(jìn)行電能損耗計(jì)算的，由均方根電流法派生而來。平均電流法的物理概念是：線路中流過的平均電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。平均電流法的優(yōu)點(diǎn)是：用實(shí)際中較容易得到并且較為精確的電量作為計(jì)算參數(shù)，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，計(jì)算出的電能損耗結(jié)果精度較高；按照代表日平均電流和計(jì)算出的形狀系數(shù)等數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：對(duì)沒有實(shí)測(cè)記錄的配電變壓器，形狀系數(shù)不易確定，計(jì)算誤差較大。

（3）最大電流法。也稱損失因數(shù)法，是利用均方根電流法與最大電流的等效關(guān)系進(jìn)行電能損耗計(jì)算的，由均方根電流法派生而來。最大電流法的物理概念是：線路中流過的最大電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。最大電流法的優(yōu)點(diǎn)是：計(jì)算需要的資料少，只需測(cè)量出代表日最大電流和計(jì)算出損失因數(shù)等數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：損失因數(shù)不易計(jì)算，不同的負(fù)荷曲線、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性，計(jì)算出的損耗因數(shù)不同，不能通用。使用此方法時(shí)必須根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況計(jì)算損耗因數(shù)；計(jì)算精度低，常用于計(jì)算精度要求不高的情況。

（4）等值電阻法。等值電阻法的理論基礎(chǔ)是均方根電流法。等值電阻法的物理概念是：在線路出口處，假想一個(gè)等值的線路電阻，在通過線路出口處的總電流產(chǎn)生的損耗，與線路各段不同的分段電流通過分段電阻產(chǎn)生的損耗的總和相等。等值電阻法的優(yōu)點(diǎn)是：在理論上比較完善，在方法上克服了均方根電流法的諸多方面的缺點(diǎn)；不用收集運(yùn)行數(shù)據(jù)，僅與結(jié)構(gòu)參數(shù)配電變壓器額定容量、分段線路電阻有關(guān)，計(jì)算出等值電阻數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，適合于10kV及10kV以下配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：需要假設(shè)計(jì)算條件，影響計(jì)算結(jié)果精度；對(duì)沒有實(shí)測(cè)負(fù)荷記錄的配電變壓器，假設(shè)負(fù)荷分布按與配電變壓器額定容量成比例，各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷率相同，這種計(jì)算不完全符合實(shí)際負(fù)荷情況；假設(shè)各負(fù)荷點(diǎn)功率因數(shù)、類別系數(shù)和電壓相同，但一般情況下，實(shí)際系統(tǒng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的功率因數(shù)、類別系數(shù)和電壓都不相同，計(jì)算出的電能損耗值偏小。

2.配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法研究新進(jìn)展

（1）對(duì)于10kV配電網(wǎng)理論線損計(jì)算，由于配電網(wǎng)表計(jì)不全，運(yùn)行參數(shù)無法全部收集，或者網(wǎng)絡(luò)的元件和節(jié)點(diǎn)數(shù)太多，運(yùn)行數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的收集整理很困難，無法采用潮流方法。近年來，部分學(xué)者在潮流算法方面進(jìn)行了新的研究，豐富和發(fā)展了潮流算法，但都處于理論研究和探索階段，距離實(shí)用化還有一段差距。

（2）遺傳算法與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為解決配電網(wǎng)理論線損計(jì)算困難，近年來，部分學(xué)者將遺傳算法（GA）與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論（ANN）引入配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法中，雖然計(jì)算精度有明顯提高，但由于受配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)類型多樣性制約，需要建立學(xué)習(xí)樣本并進(jìn)行訓(xùn)練，比較復(fù)雜，通用性和實(shí)用化差，需進(jìn)一步深入研究。

（3）基于區(qū)間算法對(duì)負(fù)荷曲線形狀系數(shù)的區(qū)間性進(jìn)行了詳細(xì)分析和論證，給出了形狀系數(shù)的區(qū)間值獲取方法，指出基于平均電流法的配電網(wǎng)線損區(qū)間算法的計(jì)算結(jié)果是各損耗區(qū)間值，為用戶提供了更多信息，需進(jìn)一步研究。

（4）模糊識(shí)別技術(shù)應(yīng)用該方法采用模糊理論中的模型識(shí)別原理對(duì)支路電流的分配進(jìn)行修正，使計(jì)算結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，即理論運(yùn)行狀態(tài)盡可能接近實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，提高了線損計(jì)算的精度。但該方法在對(duì)電流大小及變壓器負(fù)荷率的大小進(jìn)行模型判別時(shí)，隸屬函數(shù)的選擇較難，在實(shí)際應(yīng)用中較困難。

3.發(fā)展方向

常規(guī)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，都是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)（包括配電網(wǎng)元件參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)）基礎(chǔ)之上，按照傳統(tǒng)或現(xiàn)代的等值模型、統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行計(jì)算的，缺少實(shí)時(shí)性和全面性。由于配電網(wǎng)外部環(huán)境和內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行方式、負(fù)荷不是固定不變的，因此計(jì)算出來的理論線損變得滯后、粗放和失真。隨著調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA）、配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（DMS）和綜合信息管理系統(tǒng)（MIS）等技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，研究與之相結(jié)合的在線實(shí)時(shí)配電網(wǎng)理論線損計(jì)算方法，是未來發(fā)展方向和必然趨勢(shì)，是配電網(wǎng)理論線損計(jì)算的發(fā)展要求。

三、基層供電企業(yè)常用四分線損率計(jì)算

為實(shí)現(xiàn)對(duì)電力營(yíng)銷業(yè)績(jī)的考核和對(duì)相關(guān)部門、基層站所線損管理的考核，供電企業(yè)要分級(jí)、分壓、分線、分臺(tái)區(qū)統(tǒng)計(jì)線損率指標(biāo)，常用的線損率如下：

（1）企業(yè)綜合線損率。

企業(yè)綜合線損率=統(tǒng)計(jì)供線電損量電量×100%=全網(wǎng)總購(gòu)全電網(wǎng)量總-購(gòu)全電網(wǎng)量總售電量×100%

（2）高壓綜合線損率。高壓綜合線損率即10kV及以上綜合線損率，計(jì)算公式為：

高壓綜合線損率=高壓總供高電壓量總-供高電壓量總售電量×100%

（3）各級(jí)電壓綜合線損率。

本級(jí)電壓綜合線損率=本級(jí)電壓總本供級(jí)電電量壓-總本供級(jí)電電量壓總售電量×100%（4）10kV公用線路線損率。

1（0綜kV合）公線用損線率路=10kV公用線1路0總kV供公電用量線-1路0總kV供公電用量線路總售電量×100%

（5）10kV單條公用線路線損率。指本企業(yè)多個(gè)用戶共用的一條供電線路。10kV單條公用線路線損率的計(jì)算公式為：

單條公用線路線損率=本線路總本購(gòu)線電路量-總本購(gòu)線電路量總售電量×100%

上式中總購(gòu)電量為以下電量之和：本條線路10kV受電（網(wǎng)）側(cè)電量、本線路購(gòu)入電量（一些地方的小水電或企業(yè)自備電廠直接在10kV線路的干線或分支上并網(wǎng)上網(wǎng)）。

總售電量為以下電量之和：本條線路各10kV專變用戶售電量、10kV公用變（含農(nóng)村統(tǒng)管公用變、農(nóng)業(yè)變）總表抄見電量、以10kV電壓向相鄰電網(wǎng)輸（售）出的電量。

（6）0.4～10kV綜合線損率。為了加強(qiáng)對(duì)供電所10kV及以下配電網(wǎng)線損管理考核，需核定的一個(gè)綜合指標(biāo)。

其計(jì)算公式為：

0.4～10kV綜合線損率=10kV供電量-10kV及以下售電量

×100%

10kV供電量

式中：10kV供電量等于該供電所轄區(qū)內(nèi)各條10kV線路購(gòu)電量之和（與前面所述定義相同，即每一條線路的購(gòu)電量為本線路10kV出口電量與10kV線路中購(gòu)入電量之和）。0.4～10kV售電量為以下電量之和：本條線路0.4～10kV各專用變用戶和全部低壓用戶售電量，以10kV電壓向相鄰電網(wǎng)輸（售）出的電量。

（7）低壓綜合線損率（統(tǒng)計(jì)區(qū)域可以是全縣、縣城、農(nóng)村或各供電所等）。低壓綜合線損率計(jì)算公式為：

低壓綜合線損率=低壓總供低電壓量總-供低電壓量總售電量×100%

式中：低壓總供電量等于所有公用配變（含農(nóng)業(yè)排灌公用變）總表抄見電量之和。低壓總售電量等于所有低壓用戶（含低壓電力抽水機(jī)井、泵站）抄見電量之和。

（8）公用配變臺(tái)區(qū)（含農(nóng)業(yè)排灌公用變）低壓線損率。城鄉(xiāng)低壓線損必須實(shí)行對(duì)單個(gè)公用配變臺(tái)區(qū)（含農(nóng)業(yè)排灌公用變）的低壓線損率考核。公用配變臺(tái)區(qū)（含農(nóng)業(yè)排灌公用變）低壓線損率的計(jì)算公式為：

臺(tái)區(qū)低壓線損率=臺(tái)區(qū)總供臺(tái)電區(qū)量總-供臺(tái)電區(qū)量總售電量×100%

式中：臺(tái)區(qū)總供電量為該臺(tái)區(qū)低壓側(cè)總表抄見電量。臺(tái)區(qū)總售電量為該臺(tái)區(qū)所有低壓用戶抄見電量之和。

需要說明的是，在統(tǒng)計(jì)計(jì)算各級(jí)線損率時(shí)，均應(yīng)將相應(yīng)的本企業(yè)自用電量統(tǒng)計(jì)在售電量之內(nèi)。