理论教育 配电网等值电阻计算的数学模型优化

配电网等值电阻计算的数学模型优化

时间:2023-05-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:配电网线损计算中,数据量是比较大的,因此计算模型的简便性,必然影响计算的工作量。(一)配电线路等值电阻的数学模型1.按电量求等效电阻法用电量求等效电阻的方法,是以变压器的实售电量为计算依据,即将出口处的总售电量按变压器容量成正比分配给各台变压器。

配电网等值电阻计算的数学模型优化

配电网络线损计算包括线路损耗计算、变压器铜损计算、变压器铁损计算等。构造这些损耗模型的原则是:

(1)模型的准确性。模型的准确性是对构造数学模型的基本要求,是线损理论计算能否反映客观实际的保证。

配电网的特点是分支线多、连接元件多、负荷点多、结构分布较为复杂,其线损值受网络电压、电量、负荷率、功率因数、补偿装置的容量和位置、运行时间等诸多因素的影响,要全面考虑这些因素的影响,构造出精确的数学模型是比较困难。

因此,在构造数学模型时,要权衡影响因素的重要程度,作出合理的假设,采用有可能期望模型的计算值能够尽量接近工程实际。

(2)计算的简便性。配电网线损计算中,数据量是比较大的,因此计算模型的简便性,必然影响计算的工作量。

(3)收集和整理原始数据的方便性。农村配电网目前的管理情况和表计设置的实际情况,收集原始数据和整理负荷点的资料、元件运行数据的量大且困难。因此,建立数学模型时,应尽量利用变电所出口的运行数据,以及现行网络中的结构数据。

(一)配电线路等值电阻的数学模型

1.按电量求等效电阻法

用电量求等效电阻的方法,是以变压器的实售电量为计算依据,即将出口处的总售电量按变压器容量成正比分配给各台变压器。

计算线路等效电阻的公式为

其中

式中 Ai——负荷电流通过该段线路的各台变压器实售电量之和;

   Aj——第j台变压器的抄见电量;

   n——线路段数;

   m——配变台数;

   roi——第i段线路单位长度电阻,Ω/km;

   Li——第i段线路长度,km。

必须指出,由于实际情况是各台变压器的实售电量并不一定按容量成正比进行分配,按此方法计算只是一种近似计算。

2.按变压器容量求等效电阻法

在计算线路损耗的时段T内,线路损耗可按下式求出

式中 ΔA——线路损耗,kW·h;

   Ii——第i段线路在时间T内的均方电流,A;

   ri——第i段线路电阻,Ω;

   pi、Qi——第i段线路在时间T内的有功、无功功率,kW、kvar;

   Ui——相应于Pi和Qi处的电压,kV;

   T——计算时段,h。

若设线路出口处的总均方根电流为I,在时间T内,出口处记录的有功功率为P、无功功率为Q,出口处的电压为U,则

由式(11-21)计算的线路等效电阻Req,表示线路出口处的总均方根电流在其上所产生的电能损耗等于全部线段中的实际电能损耗。

若计算的精度要求不太高时,式(11-21)可进一步简化。假设线路各段负荷按变压器额定容量成正比进行分配,即各变压器的负荷率相等,功率因数cosφi和各节点电压Ui均近似相等,全部曲线形状系数相等则有

式中 Si——第i段线路的视在功率,kVA;

   S——线路出口处的视在功率,kVA;

   Sei——第i段线路所供电的配变额定容量,kVA;

   Se∑——全部配变额定容量的总和,kVA。

利用式(11-22)计算线路等值电阻的优点是不必要求收集各配电变压器的运行数据,使线损计算的原始数据收集量大为减少,给线损计算带来极大方便。

3.利用最大电流求等值电阻的方法(www.daowen.com)

其基本思路是:线路始端最大电流与等效电阻Req的乘积等于各线段最大电流与其相应电阻ri的乘积,即

如按式(11-22)假设条件,则式(11-23)可写成

式中 Si.max——第i段导线传输的最大容量,kVA;

   Smax——线路出口处传输的最大容量,kVA。

4.配电网全部配电线路的等值电阻

若同一级电压母线连接起来的配电线路有m条,则m条配电线路的等值电阻可写成

式中 m——配电线路条数;

Se,j——第j条配电线路全部配电变压器额定容量之和,kVA;

Req.j——第j条配电线路的等值电阻,Ω。

如果主变低压侧均方根电流为IT,输出的有功功率为PT,无功功率为QT,则全部配电线路的电能损耗为

式中 ΔA——全部配电线路的电能损耗,kW·h。

(二)配电变压器等值电阻计算的数学模型

1.用电量法求配电变压器的等值电阻

用电量法求配电变压器等值的电阻,可采用下式计算

式中 RT——配电变压器等值电阻,Ω;

   Ai——第i台变压器二次抄见电量,kW·h;

   m——配变台数;

   ΔPki——第i台变压器额定短路损耗,W;

   UN——配变一次额定电压,kV;

   SNi——第i台配变额定容量,kVA。

2.利用变压器容量计算等值电阻

利用变压器容量计算等值电阻,可采用下式计算

式中 RT——等值电阻,Ω;

   ΔPki——第i台变压器额定短路损耗,kW。

3.配电网配变的等值电阻

若配电网有k条用线,则全网配电变压器的等值电阻计算式为

式中 Req.T——配电网配变等值电阻,Ω。

配电变压器在时间T内的电能损耗为

式中 ΔA——配电变压器在时间T内的电能损耗,kW·h。

(三)配电网中的电能损耗

配电网总的电能损耗等于线路电能损耗与变压器电能损耗之和,即

式中 ΔA——配电网总电能损耗,kW·h;

   ∑P0——配电网全部配变的空载损耗之和,kW·h。

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