叶劲龙

（广东东莞城区供电局，广东 东莞 523000）

0 引 言

由于配电网成本大、耗电严重，因此对于配电网同期的电压和电流需要及时精确控制，防止因未监测而造成的同期线损[1]。传统10 kV配电网未配备智能化计算模式，实时监测效果差，电量缺失情况无法及时处理，从而造成线损[2]。为了实现简单且便于管理的10 kV配电网自动监测，需要对同期线损的负荷节点进行识别。引入分层式节点识别的方法，有效求取各个负荷节点的电流与电压，采用计算机设备对电网中的节点进行计算分析，最直接、最精准地对分层的节点进行识别，提高配电网的监测效果，防止因实际线损差异过大导致巨大的费用支出。自动监测不仅能节省更多的人力物力，而且还便于配电网的智能管理[3]。

1 分层式节点识别10 kV配电网同期线损具体过程

1.1 第1层识别

10 kV中压配电网的第1层识别需要安装实时监控装置，将配电网的各个负荷节点识别为可量测节点和不可量测节点[4]。对量测节点进行统计，得到全天、全月的电量监测数据。对于可量测的节点，主要通过广域电力量测方法对电压进行稳定分析和控制[5]。广域电压稳定识别分为单端口广域电压稳定识别和多端口广域电压稳定识别。单端口等值节点电路如图1所示。

图1 单端口等值节点电路

在单端口等值电路中，通过节点i的等值阻抗zi和等值电压Ei衡量可量测的节点信息。通过对比等值阻抗zi和等值电压Ei的阻抗幅度比M（M＝zi／E）来确定节点i的电压稳定性，进而确定10 kV配电网同期电压稳定性。当测试的M小于1时，表示节点i电压稳定；当M逐渐接近于1时，表示节点i的电压稳定性逐渐降低，即整体的同期电压失稳。10 kV配电网的电压稳定性由节点的最大M值决定，为了控制10 kV配电网同期电压稳定性，需要实时观测可量测节点i的等值电压，以防电压失稳。对于多端口的节点线路量测，需要控制基于多端口的局部电压稳定和局部裕度电压稳定来进行节点电压稳定性识别。多端口等值节点电路如图2所示。

图2 多端口等值节点电路

多端口等值节点量测利用各负荷节点和发电机节点来测量节点电压和电流量，同时根据单端口节点的量测判断方法来判定各负荷节点的稳定性[6]。采用多端口节点电路监测节点电压稳定性时，仅需要保证同一时间下各负荷节点的指标达到标准数值。由于多端口节点电路需要多次测试节点电压和电流量，因此需要保证测定的i1、i2、i3、i4节点类型相同。由这4个节点组成节点网络，通过对多端口节点网络的实时量测，测试整体配电网的节点电路情况。如果节点网络发生变化，则需要重新计算节点网络中各节点的电压系数和等值阻抗[7]。

1.2 第2层识别

第2层识别根据10 kV配电网电能计量分出电量节点和容量节点。

电量节点注入有功的平均电流值为

电量节点注入无功的平均电流值为

式中：AP为参考节点在当日的有功电量值，kW·h；AQ为参考节点在当日的无功电量值，kVA；U为参考节点处配电变压器高压侧的额定电压值，kV；T为耗时，h。

计算出第2层电量节点注入有功的平均电流值和无功的平均电流值后，需要计算注入电流的比例。

参考节点在T时刻投入有功电流分量与有功平均电流之比为

参考节点在T时刻投入无功电流分量与无功平均电流之比为

式中：IPl为第2层电量节点在第l时刻注入的有功电流，A；IQl为第2层电量节点在第l时刻注入的无功电流，A。

电量节点n在第l时刻注入的电流有功分量为

电量节点n在第l时刻注入的电流无功分量为

电量节点的容量检测方法主要分为离线检测和在线检测，其中离线检测方法是通过离线实时技术设备试验来测得配电网内的变压器最高容量[8]。

第2层容量节点主要采用的是在线检测，综合判断10 kV配电网变压器最高容量，在线检测10 kV配电网变压器短路阻抗、短路电流、短路电压等影响线阻的相关因素[9]。

容量节点m在第l时刻注入的电流有功分量为

容量节点m在第l时刻注入的电流无功分量为

式中：Sm为容量节点m中配电变压器的最大容量。

依靠第2层识别的电量节点和容量节点进行配电变压器额定容量的在线检测，通过对负荷节点主要技术参数的在线检测，综合判断10 kV配电网的额定值，方便后续计算线损。

2 前推回代线损计算

采用前推回代的方法计算线损，前推计算以配电网末端的节点为基础，回推计算回推分层节点的电压。开始执行线损计算时，初始化各个节点的电压为额定电压U、迭代次数k=0，然后计算各负荷点的运算规律。分层式节点由计算机主机控制，将10 kV配电网分成若干子网，形成关联任务有向无环图（Directed Acyclic Graph，DAG）。第一次传输到母线电流的节点视为首层任务，也可以称作I类任务。通过计算机云端处理任务调度，调度处理后对首层任务进行分配，此时迭代次数k=1。向下一层传递前需要更新位于子网下的首层任务节点内部电流流通的数据，更新后开始传输向下一层流通的母线电流。对于下一层被分配的电流，需要确定是否为节点层。若处理结果显示为否，将返回到首层任务分配环节进行重复操作；若处理结果为是，则继续进行后续节点处理操作。待所有分配的计算节点更新电流后，向下一层传递。待所有计算节点的更新后，计算机云端存储内部的电压数据，由此完成了一次前推回代计算[10]。重复上述操作，不断检查负荷节点的电压是否发生变化，若发生变化则继续进行计算操作。若未发生变化，则重新传递节点数据，结束计算后输出最终运算结果。

3 对比实验

配电网节点的原始数据如表1所示。

表1 配电网原始数据

在对额定电压和额定容量进行判定时，不能仅靠单一的配电变压器。本次实验采用了SEF11型400 kVA配电变压器与SRU13型630 kVA配电变压器，其空载损耗均为600 W。10 kV配电网的阻抗电压为额定电压的4.0%～4.5%，加入50 kVA的S17型油浸式配电变压器，采用一次侧和二次侧电流。当有电流通过时，测试无功电荷和有功电荷。测试的配电网额定容量为200 kVA，电压等级为10 kV，二次侧电压为0.4 kV。配电网内部的变压器采用QDW3150型号硅钢片，尺寸为1 350 mm×600 mm×200 mm。由于高压绕组流过电流小，因此10 kV的中低配电网绕组选用扁铜线。低压绕组靠铁芯内侧，采用绕组星接和绕组角接的形式进行线损模拟操作。设置好外界条件后，将本文设计的监测方法和传统的监测方法应用在10 kV配电网中进行测试，实验结果如表2所示。

表2 自动控制结果对比

根据表2，本文监测方法计算出来的综合损耗、线路损耗、线路配变损耗、固定损耗都高于传统的监测方法，说明本文监测方法对数据的处理精度要明显高于传统的监测方法，对线损的自动监测效果更好。

4 结 论

基于分层式节点识别，对10 kV配电网进行了同期线损自动监测设计。分层式节点识别能更好地处理配电网电压电流流通情况，方便更快掌握配电网的整体信息并对线损进行计算管理。在未来的研究中，将针对配电网同期线损的实际情况进一步对比优化，使分层式节点同期线损自动监控方法能够更好地应用于线路异常管理。