负荷量计算配电箱（通用12篇）
负荷量计算配电箱 篇1
0 引言
线损率是电力生产中的一个重要技术经济指标,降低线损是提高电力企业经济效益和社会效益的主要途径之一,而理论线损计算是做好线损管理以及有效实施降损工作的基础。10 k V及以下配电网的损耗在整个电网损耗中占据着相当大的比重,以北京地区220 k V及以下电网为例,在2006年的代表日理论线损计算中,10 k V及以下配电网的损耗合计5 532 MWh,占220 k V及以下全网总损耗的62.1%,可见研究配电网的理论线损计算,做好配电网降损工作,具有很强的现实意义。
目前进行配电网理论线损计算的方法有很多种,文献[1]介绍了均方根电流法、平均电流法、最大电流法、损失因数法、等值电阻法等传统方法;文献[2-5]讨论了配电网线损计算的潮流算法;文献[6-7]用人工神经网络来计算线损;文献[8-9]对利用某些负荷数据的配电网线损计算进行了研究。但是这些方法不同程度地存在着一些局限性,例如没有准确考虑负荷曲线变化的差异、各负荷节点的实际功率、节点电压、线路电抗,以及有时计算不能可靠收敛、计算工作量很大、实际应用还不成熟等。
随着配电网自动化水平的不断提高,各种自动数据采集系统不断出现,它可以实时远方采集到各个负荷节点的电压、电流、有功、无功等数据,这就为配电网的理论线损计算提供了更充足的数据,使得精确计算配电网的线损成为可能。而且由于数据采集的自动化,采集效率很高,为此可以通过增加线损计算次数以尽量反映负荷曲线对线损计算的影响。同时还可以实现配电网理论线损的自动在线计算,以更好地监测配电网运行情况,反映线路具体损耗情况,以指导降损工作的开展。
基于上述情况,有必要对可以采集到完整负荷数据情况下的配电网线损理论计算进行探讨。本文给出一种基于负荷实测的线损计算方法,充分利用负荷实测数据,逐步回代精确计算各条线路损耗,并最后给出实例计算。
1 本文算法的基本原理
根据文献[10],在线路阻抗参数已知的情况下,只要测量到负荷节点的有功、无功、电压有效值,就可以很精确地求出负荷节点与其上级节点之间线路上的损耗,以及上级节点的电压,而且计算线路损耗和节点电压都避免了复数乘除。
如图1所示,节点2到3之间线路l2-3每相阻抗为Z2-3=R2-3+j X2-3,(在配电网计算中一般忽略掉线路导纳),同时测量到节点3的三相输出功率为P3+j Q3,线电压有效值为U3。
根据文献[10]中的推导,线路l2-3上的有功功率损耗为
无功功率损耗为
节点2的输出功率为
节点2的电压有效值U2为
2 利用负荷实测数据进行线损计算的实现
假设某一10 k V配电系统,其结构如图2所示。该系统共有12个节点,已知各个结点之间的电阻、电抗,并且通过数据采集系统已经得到了各个负荷节点的有功功率、无功功率、电压有效值。
算法的具体实现步骤如下:
(1)首先进行节点分类并编号,分清电源节点、末端负荷节点、中间负荷节点、分支节点。
以图2为例,0是电源节点,1、2、3、4、5是末端负荷节点,6、7是中间负荷节点,8、9、10、11是分支节点。
(2)利用各个末端负荷节点的实测数据,分别计算与其相连的上级节点之间线路的损耗,以及上级节点的电压有效值、功率输出值。若上级节点电压有实测值,则取实测值;若没有,则进行回代计算,且当多个末端负荷节点对应同一个上级节点时,上级节点电压取均值。
如图2所示,可以求得线路l1-8、l2-8、l3-10、l4-11、l5-11的有功、无功损耗,节点8、11的功率输出值,节点8、10、11的电压有效值(以节点8为例,由于1、2节点都对应同一上级节点8,故将由1、2节点分别求得的节点8电压有效值取均值)。
(3)搜寻未知损耗的线路,列为集合A。
(4)将A集合中可以计算损耗的线路进行计算,同时也求得线路的始端输出功率、电压有效值(只要线路末端功率输出值、电压有效值已知,就可以计算,对于有实测或已计算电压的节点不计算节点电压),随后将这些线路对应上级节点中可以计算输出功率的节点计算出节点输出功率。再将计算完成的线路从集合A中移出。
以图2为例,可以对线路l8-9、l11-7进行计算。并得到节点7的输出功率(即线路l7-10的末端输出功率)。
(5)重复步骤(4),直到所有线路的损耗都已计算出来为止,即直到A集合为空集。
以图2为例,对线路l7-10进行计算,接着是线路l10-9,然后是线路l9-6,最后是线路l6-0。
(6)计算所有公用变压器的损耗,计算时,利用实测的节点负荷、电压值计算变压器的铜损和铁损。这样一来,变压器损耗计算就充分考虑到了负荷、电压的影响。
(7)利用节点6的已知数据,计算通过线路l6-0的电流I0-6:
其中:P6、Q6、U6分别为节点6的有功、无功、电压有效值。再记节点0处的电流实测值为I0,则文献[1]中所述计算配电网线损的等值电阻法,对线损计算结果进行修正,将各条线路的损耗和各个公用变压器的铜损乘以修正系数K,此处
(8)统计各种线损率,并将各条线路、各个变压器的损耗情况排序,便于及时发现卡脖子线路、重损变压器等,可以更好地指导降损工作。
该方法利用负荷实测数据由各个末端负荷节点逐步回代计算,最终计算出所有线路的损耗。
3 实例计算
以图2所示配电系统为例,其线路阻抗及负荷实测功率、电压如图3所示。
其中,0节点实测电流有效值为95 A,导线型号如下
运用本文2节中步骤(2)所述方法进行计算,得到的数据如表1。
下面搜寻未知损耗的线路如下:l6-0、l9-6、l8-9、l10-9、l7-10、l11-7,将它们列为集合A。
接着结合表1中得到的数据,依照步骤(4),初次将A集合中可以计算损耗的线路进行计算,计算结果如表2。
继续依照步骤(5),再结合表2中数据,按照线路损耗的可计算条件,依次计算出线路l7-10、l10-9、l9-6、l6-0的损耗,计算结果如表3。
再根据2节中步骤(7),经过计算可得通过线路l6-0的电流I0-6=94 A,则修正系数K=1.021,将各条线路的损耗乘以修正系数,便得到最终的线路损耗情况。
4 结论
本文给出的配电网线损理论计算方法原理简单,思路清晰,同时充分考虑了线路电抗、实际负荷分布、节点电压等对理论线损计算精度有影响的因素,而且不需进行循环计算,也就不存在收敛性的问题。随着配电网综合自动化水平的不断提高,各种远方自动数据采集系统的逐渐应用,配电网测量数据也将会越来越完整、准确,为此改进传统的配电网理论线损计算方法,提高计算精度将是必要的,在这里也希望本文可以为以后的深入研究提供一个参考。
摘要：给出一种基于负荷实测的线损理论计算方法,利用配电网各个负荷节点功率、电压数据,精确地求出负荷节点与其上级节点之间线路上的损耗以及上级节点的电压、输出功率,再按照线路损耗的可计算条件,依次回代计算出所有剩余线路的损耗,之后再运用等值电阻法将计算结果进行修正。该方法充分考虑了线路阻抗、实际负荷分布、节点电压等对线损计算精度有影响的因素。通过对某10 kV配电系统进行实例计算,表明了该算法的可行性。
关键词：线损计算,配电网,负荷实测,等值电阻,回代计算
参考文献
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负荷量计算配电箱 篇2
计算
冷热负荷
菜单：【计算】→【计算方法】→【冷热负荷】
功能：计算冷负荷和热负荷。
选中【计算】→【计算方法】→【冷热负荷】时，冷负荷参数和热负荷参数都需输入，计算结果显示冷负荷和热负荷计算结果，
冷负荷
菜单：【计算】→【计算方法】→【冷负荷】
功能：只计算冷负荷。
选中【计算】→【计算方法】→【冷负荷】时，冷负荷参数需要输入，热负荷参数无需输入，软件会自动收缩热负荷参数项。计算结果界面只显示冷负荷计算结果。
热负荷
菜单：【计算】→【计算方法】→【热负荷】
功能：只计算冷负荷。
负荷量计算配电箱 篇3
【关键词】主动配电网系统；负荷控制；电能质量监测
从现有状态看，电能显出日渐紧缺的态势；与此同时，环境疑难也被凸显出来。分布式电源正被广泛接纳，依托于可再生这样的新能源以便供应发电。然而不应忽视，分布式架构下的电源很难被稳定，发电流程更易分散且间歇。并网的路径内，很易缩减起初的稳定，降低了电能预设的总质量。此外，峰谷累加了负荷的更多差值。主动配电网增设了调控的新途径，它吻合了分布电源，可自主去管控变更着的负荷。配电体系之内，主动配网辨析了中断情形下的现有负荷，侧重去监测质量。设定了实时流程内的监测及控制，提升配电的实效。
一、主动配电网系统的可中断负荷及特点
现存电网之中涵盖了可再生这类的更多能源，借助于新生能源予以发电，平衡了风电及光电比值。依循这种思路，主动配电网增设了调控必要的新颖流程。运用可调控的现存负荷，平衡了不可管控的总体出力。构建了根本的这种平衡，光电及常规的风电可被彼此整合，设定了中断负荷。这样一来，就优化调配了布设的各区段资源。现有状态之下，断电要预设明晰的条件；依托于补偿进来的特有负荷，负荷即可被中断。从常规视角看，这类负荷拟定了送电流程较低的可靠要求；在小型的某一范畴内，断电可获取必备的后续补偿。传统情形下的中断负荷依循了如下流程：解析多重的阻塞要素，妥善调配了备用的现存电荷。新技术在拓展，可中断负荷也延展了固有的内涵，它涵盖了温度负荷、可移动的负荷。
（一）主动配电网系统的可中断负荷
预测5年以后，可再生能源应能占到超越15%总体的能源。在这些能源之内，含有超越20%可调配的电能。应当明晰的是：光电的出力、风电出力仍不可被管控。最近几年，可再生能源凸显了更大的占有比值，它驱动了构建起来的主动配网。亟待摸索得出运行管控的新式路径。选取可控的电网负荷，不可控的网内出力即可被平衡。这种情形下，光电及风电被融汇于可中断负荷，优化并重设了资源。针对选出来的某一时段，可中断负荷准许了短时段内的断电，增设了负荷补偿。现有供电并不很可靠，如果条件准许，也可容忍突发态势下的小范畴断电。现有调研侧重了备用范畴的高峰调配、体系内的阻塞管理。创设了新式的配套技术，也拓展了可中断负荷覆盖的范畴。
考量未来进展的总趋向即可得知：主动配电网拥有了更高的智能优势，它归属新模式。对比微网体系，主动配网被涵盖在配电类的更广体系。接入了更多可用的分布能源，主动配电网摒除了被动情形的单一送电，针对着区段内的中小用户以便供应双向路径下的配电网。这样做，就延展了配网设定出来的现存规模，增添了复杂性。运行的态势下，体系功率常常没能被平衡，应当调整安设的电源、优化网内留存的總负荷。唯有如此，配网才可确认最适宜的运行路径。主动配电网依循了电源特有的分布接入，检测流程更应适当，确认可供应的优良电能。
（二）主动配电网系统的可中断负荷的特点
第一，提快了响应速率，拥有了实时的解析。可中断负荷随时查验自身状态，查验获取了即将上传的参数。ADS可调配体系内的现存能量，它准许了在线态势下的最佳运行。根据这一状态，获取了调控依循的最优思路。接纳了传递过来的控制类指令，而后快速去响应。配网频率很稳定，鲁棒性也很优良。之前的网络内，即便依循了量测的最新途径，仍很难规避偏离的某一数值。在这时，细微差值暗藏着后续的误动威胁，动态调控将不再精准。与之相比，可中断负荷拥有了最优的鲁棒性，即便参数摄动，它仍可维持着本体特性。
第二，分布式电源设定了较大的总规模，它衔接着主动配电网，不必再去添加多样负荷。可中断负荷侧重去响应，参与了各时段的负荷调配。例如：调配了空调负荷、电动汽车安设的电池总负荷、储能类的配件总负荷。负荷应当多样，遇有中断即可筛选最为适宜的防控类方案。
第三，增添了激励及补偿。拥有完备的激励机制，增设了定价补偿。激励机制被用作管控现有的需求侧，参加了日常情形下的负荷调控。在ADS架构内，动态平衡了电能。计量及配套的通信拥有了更高水准的智能优势。动态平衡了电力，通讯依托的组件应确认是精准的，互动路径设定为双向。主动配网设定出来的调控负荷吻合了分布能源，二者可以协同进展。
二、主动配电网系统负荷控制技术
主动配电网变更了惯用的被动调控，变为主动予以管理。增添可控资源，协同调配了网络架构内的各时段负荷。DG协调了这样的可控资源，能源增添了固有的渗透率，可再生能源被充分予以调取。这样做，既存资产被整合并运用，提升了运用成效。在这之中，可控资源含有无功补偿、柔性状态下的负载、需求侧的管理。主动配电网创设了实时流程内的查验运行，搜集可得精准的工况。它整合了现有的电荷状态、储能类的配套单元、运行态势下的关联参数。调控了装置各时段的停止及启动，优化了拟定的全局算法。这样做，即可获取协调情形下的调控负荷。
（一）设定了负荷控制
在配电网络以内，配网系统协助平衡了瞬时情形下的负荷，它是主动一方。负荷需求密切关联着负荷表征的特性、调度的可中断负荷、稳定以及安全的特性。拟定了明晰的用电次序，改进多重的负荷特性，例如频率及电压、负荷供应的时段。柔性控制替换了常用的控制，储能装置关联着这样的可控负荷，它查验了风电出力、光电的变更等。电动汽车配有储能类的移动设备，它加入了调度类的体系内。紧急态势下可采纳调峰，在最短时段以内恢复了运送的稳定电压。
（二）设定了控制函数
可中断负荷配有某一目标函数。负荷可被中断，考虑这样的特性，主动配网接纳了创设出来的目标函数。这一函数被广泛采纳，函数更为理性。它调用了各时段最适宜的中断负荷，实时平衡了运转着的电网。解析了耗费掉的补偿金额，在最小状态之下确认了中断频率，拟定目标函数。
在选出来的某时段内，要整合全网归结得出的精准信息从而算得数值。拟定了平衡容量，增添它必备的约束条件。考虑负荷的现状，拟定了最长时段内准许的断电间隔。兼顾了冷负荷及相关的热负荷，拟定了恢复送电必备的间隔时段。电动汽车搭配的电池预设了最小的精准容量，它辨识了某一时点可否准许中断。
（三）选取仿真的实例
从主动配网特有的视角看，推测可得各时点表现出来的中断负荷，以及总的需求。简化可得仿真类的数值，它含有充放电必备的成套设备，包含储能设备。可中断负荷应被测定它的中断总容量、最大的中断时段、总体的时段数目、对应的最小间隔、设定好的补偿价格。在这之中，电动汽车整合了80Ah这样的配套电池，共有20个，拟定了6这样的中断负荷。最大拟定了15kW特有的放电及充电功率。真实的状态下，可调和初始的中断量。参与了预设的调度流程，仿真可得适宜的调控负荷。
三、负荷控制终端电能质量监测技术
如果并网运行，分布式电源将添加主网潜在的隐患，电网将会波动。并网路径下的隐患含有：不平衡态势下的三相电压、暂停的电压、波动的电压差值、附带过多的谐波。分布式电源增添了原有的渗透率，这样获取的电能凸显了质量弊病，它密切关系着送电安全。对于此，要增设在线查验必备的精准技术，供应配网运转的根基。主动配电网要增添开放性，创设了实时的集成平台。借助于柔性调控以便灵活运送电能。需求侧要注重管理，从本源上规避日渐恶化的电能质量，并且防控谐波。
（一）电能质量监测仿真技术
设定了监测方式，还要查验监测流程是否可行、是否正确且精准。起初的条件为：工频设定成50Hz，幅值为220V。仿真查验可得多重的谐波、幅值以及定位、暂时升高的谐波、对应着的下降谐波。验证归结得出了这一结论：若能变更HHT，将会凸显明晰的谐波突变、异常的潜在信号、突变的谐波等。这样一来，最短时段内即可获取如上的异常。经由多次的后续调试，发觉了更小数值的均衡偏差。在线测定了某区段内的終端负荷，满足了预设的优质供电。
（二）经验模态分解技术
经验模态分解依循分解的流程提取可得初始的信号，它来自模态函数。经由这样的提取步骤，初始信号某些特性将被表征出来，变得更为明晰。经验模态分解有着如下特性：它衔接了局部范畴的最小值、相关的最大值。衔接了双重的包络线，测得了零这样的均质，适用于每一点。此外，极值点及关联的过零点有着1这样的差值。在某些情形下，差值也可为零。这就规避了凸显的电网内影响，确保吻合了精准供电。
结束语
负荷量计算配电箱 篇4
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高, 国内大部分地区进行了旧城区改造、新城区建设、保障性住房建设等一批改善人民生活水平的安居工程, 工程的实施使住宅小区建设步伐加快。小区住宅的建设规模越来越大、建筑层数越来越高, 对电力供电可靠性的要求也越来越高, 供电企业保证供电质量满足小区正常供电可靠性要求外, 文章通以阳泉市新建住宅小区电力建设研究对象, 介绍了该市住宅小区供配电系统供电模式并进行分析, 提出了几种小区电力负荷的计算方法。
在于《民用建筑电气设计规范》第3.3.5条中, 对住宅 (小区) 的供配电系统的供电方式及设备配置做了明确的说明: (1) 采用10k V供电系统供电的住宅 (小区) 其供电方式宜采用环网方式。 (2) 高层住宅的10/0.4k V变配电室或预装式变电站宜设置在高层住宅的底层或地下一层。 (3) 多层住宅、别墅根据供电半径可采用室外10/0.4k V预装式变电站 (箱式变电所) 供电。
1 几种类型的居民住宅建筑的供配电系统供电模式
1.1 大型综合性居民住宅小区的供配电系统供电模式
大型综合性居民住宅小区建设规模大、小区居民户数多、配套设施齐全, 可按下列方式考虑供配电模式: (1) 采用环网方式供电。 (2) 小区的供电电源宜采用自不同变电站的两具电源或同不变电站不同段母线供电;接入供电容量与供电电压应满足《城市配电网技术导则》中用户接入容量的要求。 (3) 配电室宜设置在底层或地下一层设置。 (4) 小区规模较大时, 供电方式宜采用辐射式供电方式。 (5) 小区10/0.4k V供电线路一般采用电缆线路, 特殊情况可采用架空线路。
1.2 中小型高层住宅小区及多层居民住宅小区的供配电系统供电模式
中小型高层住宅小区及多层居民住宅小区与大型综合性居民住宅小区供配电方式类似, 可按下列方式考虑供配电模式: (1) 也采用环网方式供电。 (2) 小区的供电电源宜采用自不同变电站的两具电源或同不变电站不同段母线供电;接入供电容量与供电电压应满足《城市配电网技术导则》中用户接入容量的要求。 (3) 中小型高层住宅小区配电室宜设置在底层或地下一层设置。 (4) 多层住宅、别墅群可考虑10/0.4k V预装式变电站 (箱式变电所) 供电。根据小区规模采用辐射式供电方式。 (5) 小区10/0.4k V供电线路一般采用电缆线路, 特殊情况可采用架空线路。
1.3 厂矿居民小区的供配电系统供电模式
厂矿居民小区建设规模大、居民户数多。对与建设高层住宅的可按4.1.2大型综合性居民住宅小区的供配电系统供电模式考虑供电。对于多层住宅的可按4.1.3中小型高层住宅小区及多层居民住宅小区的供配电系统供电模式考虑供电。对与改造的居民小区应结合实际情况采用10/0.4k V箱式变电所, 对于改造困难的可选用杆上油浸式变压器;改造的居民小区应满足供电要求、改造方案最优、节约成本的原则。
1.4 小型商住一体住宅楼的供配电系统供电模式
小型商住一体住宅楼整体建筑规模不大, 用电类别较多;可按下列方式考虑供配电模式: (1) 其电源可由附近的公网线路取得。 (2) 配电室宜设置在底层或地下一层设置。 (3) 小区供电线路宜采用电缆或封闭母线。
1.5 新农村建设新村居民区的供配电系统供电模式
对于新农村建设新村居民区可按1.2中多层居民住宅小区的供配电系统供电模式考虑供电。当新村建设为每户为独立院落时, 但供电线路可考虑采用以架空绝缘导线为主, 电缆线路做相应补充。
2 住宅小区电力负荷计算
住宅小区用电负荷需经过计算后为小区选择合理的配电变压器, 要为小区配电选择一个符合小区近远期运行的负荷计算方法。该方法称为计算负荷此负荷按需要负荷或最大负荷来选取, 通情况下作为选择配电变压器、电器在、线路、电压损失、功率损耗的依据。
现行住宅小区综合了民用住宅、商业以及公共用地等多个部分, 应分别计算其负荷, 最后进行叠加。在已知小区的建筑面积和居民户数的情况下, 选择合适的计算方法尤为重要, 再根据所选方法设计出详细计算流程。负荷计算的方法有很多, 主要有单位面积用电指标法、二项式法、需要系数法等。民用住宅和公共用地的负荷采用负荷密度法计算最为合理。商业用地的负荷计算则需分为以下两种情况:可先知总设备容量, 此时应采用需要系数法。在计算负荷的用电设备数量较少且用电设备容量之间相差较大的分支干线, 此时采用二项式法。不可预知总设备容量, 此时采用单位面积用电指标法。
2.1 单位面积用电指标法
单位面积用电指标法是常用于高层住宅类建筑负荷计算的方法。建筑面积乘以用电指标可以求得有功负荷, 即
式中, Pi:为对应的各类型有功负荷, k W;Ki:为各类型的用电指标, 具体取值参照建筑综合用电指标, 且考虑到面积因素, 面积大的用电指标取值小, 面积小的用电指标取值大, W/m2;Ai:为建筑面积, m2;i:为不同负荷类型的编号, 取整数。
在考虑居住用地的用电指标选取时, 利用公式平均每户建筑面积一总建筑面积/居民户数, 参照文献将居住用地分为普通、中级和高级住宅, 再进一步选取。
2.2 需要系数法
此计算负荷可通过小区用电设备的功率乘以需要系数直接得出。此方法计算简便, 在实际设计中广泛应用, 常用于小区配电负荷计算。其计算公式为:
式中:Pjx:小区用电设备的总功率, k W;Ps:单元计算负荷, k W;Kx:需要系数, 查有关设计手册。
2.3 二项式法
把小区所有用电设备容量相加的基础上, 考虑所有用电设备容量最大设备的影响, 采用经验系数进行加权求和法计算负荷。在小区住宅用电负荷计算中, 二项式法仅作为负荷计算的辅助方法[47]。其计算公式为:
式中:Pjx:小区所有用电设备的总功率, k W;Ps:单元计算负荷, k W;Pn:小区所有用电设备中n台最大功率用电设备的设备功率, k W。
负荷量计算配电箱 篇5
购物商场超市空调能耗负荷分析和计算 超市空调室内设计参数，与传统的百货商场不同对空调的要求是炎热的夏季温度不要太高太热，而冬天亦不要太冷。设计中空调室内设计参数的取值，行业人士认为，夏季室内空调设计温度不高于28℃，相对湿度≤60%；冬季室内空调设计温度不低于15℃，相对湿度≥35%为宜。在夏季供冷工况下，室内计算温度每升高1T，能耗减少8%-10%；冬季供暖工况下，室内计算温度每降低1℃，能耗减少5%-10%。因此降低室内设计温度标准对空调系统的节能是十分有意义的。超市空调负荷选取取空调负荷包括围护结构传热负荷、照明负荷、新风负荷、人员负荷以及设备负荷等。就超市而言，空调负荷主要是新风负荷以及人员负荷。照明负荷超市空调负荷中，照明负荷一般较为固定，营业区35W/㎡，仓储区12W/㎡，辅助区15W/㎡，办公区20W/㎡。作为计算值，平均取20.5W/㎡。
新风负荷营业厅的新风国家标准为20m3/hP。但是超市人流的特点是，夏天围护结构传热负荷最大时刻14-16时恰是人员最少的时刻，而室内人员最多时，又是室外温度相对较低。超市人员的取值比较难确定，由于超市这个特殊的购物场所中，所有的商品基本是开架自选式，开架所占面积约为超市面积的1/2，所以计算人数就不能以超市建筑面积来计算，而应当减半作为实际面积。
参考以往统计数据，以及大部分超市目前运营状况超市每/㎡人员密度取0.3人/㎡为宜，即6m3/㎡新风量，根据计算公式q新=ρφLΔiρ：新风密度，ρ=1.2kg/m3；φ：负荷系数，φ=1；L：新风量，m3/hP；Δi：室内外空气设计计算焓差，南京地区为9.05KJ/kg。可以计算得出超市空调面积新风负荷为64W/㎡。人员负荷由计算软件可以算出，超市人员在购物状态下每人发热量约为171W，则按照空调面积人员密度为0.3人/㎡，通过计算可以得出超市人员负荷为51W/㎡。围护结构负荷目前新建在建的建筑大多数均按设计标准执行，它对建筑外墙、外窗、屋面的传热系数X值均作了强制性规定。因此，就超市来说，其围护结构负荷是较小的，一般取值在22~24W/㎡。暖通空调在线设备负荷超市设备负荷主要包括面包烘焙、熟食烹调及冷藏冷冻设备发热量，而且这部分热量通常是采用独立的通风系统将热量直接排出室外，所以这部分负荷难以准确统计且在整个空调负荷中所占比例非常小，因此可以忽略不计。科瑞莱作为环保节能行业先锋，大力提倡低碳生活节约能源。科瑞莱环保空调无压缩机无需加如何冷媒绿色环保，每小时只需一度电。本文源于
科瑞莱环保空调
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负荷量计算配电箱 篇6
关键词：综合负荷模型；电力系统稳定性；感应电动机模型
中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）06-0069-02
1 负荷建模的背景与意义
电力系统是由发电、输电、配电、用电等环节组成的电能生产与消费系统，主要由发电厂、输配电线路和电力负荷三大部分组成。配电网是电力系统重要的配电环节，能将电能输送给各电力负荷。随着科技与时代的发展，形形色色的电力负荷出现在配电网中，为了能充分保障配电网的稳定运行，必须对配电网进行良好的设计与规划。
目前在配电网中一般采用数字仿真来实现对配电网的设计、运行与规划，数字仿真的结果成为了实际中配电网管理的主要依据。为了得到精确的配电网系统的数字仿真，必须对配电网系统中的各个环节进行模型分析，建立精准是实现配电网系统精准管理的关键。
配电网系统的模型分析包含以下几个环节得建模：电网系统的建模，输电线路的建模，用电负荷的建模。配电网系统中负荷的建模是关键，随着电力市场化日趋成熟与全球能源互联网的发展，用电负荷模型的研究也越来越得到重视。大量的实验与理论分析表明，负荷模型对配电网系统中的潮流分析、电压稳定性分析以及配电网系统的安全性分析有重要的影响，甚至影响对整个配电网系统的运行状态分析与判断，以至于造成电力灾害的发生。
配电网长时间的管理与维护经验表明综合负荷模型是一个重要工具，能有效的帮助电力工作者进行配电网系统维护、配电系统故障预测与诊断以及寿命的评估。现有的电力系统中综合负荷模型十分的粗糙，进行更深入、更精准的研究是很有意义的。
随着配电网的不断发展与革新，系统中的发电机与输电线路的建模技术已经比较成熟，由于电力负荷的分散性、间歇性、多样性等特点，对电力负荷的精准建模相比电力网络中的其他元件就显得更加复杂与困难。随着电网的不断复杂化，现有的综合负荷模型已经不能保障对电力网络进行精准的计算与预测，对良好精准的负荷模型的研究迫在眉睫。
2 综合负荷模型的发展历程
随着配电网络的不断壮大与数字电力仿真软件不断发展，人们逐渐意识到精准电力负荷模型对系统的安全稳定运行具有重要意义，系统中电力负荷的建模技术也越来越得到重视。
电力负荷建模技术发展至今，电力负荷建模的方法大致可以总结为两类：①统计综合法；②总体辨识法。
把系统中的电力负荷看成一个集合是综合统计法的中心思想，然后统计出电力负荷中各种负荷所占的比例，计算出电力负荷的平均特性，根据所得的负荷平均特性以及负荷比例得出综合负荷模型。相比于统计综合法，总体辨识法不需要统计系统中各类电力负荷所占的比例以及负荷的特性，只需要研究每一负荷端口的电力特性。在利用总体辨识法进行建模的过程中可以将系统母线中的所有负荷视为一个集合，对系统中的各负荷端口的电压、电流、频率、功率等电气量进行测量，利用所侧的各负荷电气量与系统辨识理论建立负荷模型。
负荷建模技术发展至今，各种各样的负荷模型呈现在人们面前。根据所构建的模型是否能反映负荷工作过程中的动态特性，将电力负荷模型大致分为两大类：①静态负荷模型；②动态负荷模型。
动态负荷模型能充分的反映负荷的动态特性，一般在进行建模的过程中通常用微分方程、状态方程描述。电力负荷建模技术发展之初，人们首先提出了恒功率、恒电流、恒阻抗等静态负荷模型，随着计算机技术不断地发展，在这三种静态模型的基础上提出了更精准的静态模型，更加精准的描述电力负荷的静态特性，主要包括：幂函数负荷模型，多项式负荷模型。
动态负荷模型主要包括机理式负荷模型与非机理式负荷模型，在动态建模的过程中若负载的动态过程能用物理模型对其动态过程进行描述，一般采用机理式负荷模型；若所建模的负荷对象，动态过程较为复杂，面对此类型的负载时通常采用非机理式的负荷模型，即将整个负荷整体看成一个节点，利用非机理模型来描述负荷的性质与动态过程。
随着电网复杂化，单一的静态与动态负荷模型很难精准的反映系统中的电力负荷，且在配电网络中无功补偿和网络阻抗对系统的负荷建模也会产生一定的影响，面对现有模型的不足有关学者提出了综合负荷模（SLM）。
综合负荷模型是一种将静态负荷模型与动态负荷模型结合的技术，综合负荷模型中充分反映了电动机负荷、无功补偿等对负荷特性的影响。
3 配电网中感应电动机模型
随着工业不断发展，感应电动机是配电网中最为常见的负荷，对整个系统的安全稳定运行具有深远的影响。根据感应电动机所应用的领域，多种感应电动机的模型相继被提出，最为常见的有以下几种：①五阶电磁暂态模型；②三阶机电暂态模型；③一阶机械暂态模型；④一阶电压暂态模型。
其中五阶电磁暂态模型不仅充分考虑了感应电动机的定子与转子绕组中的电磁的暂态过程而且还充分体现了感应电动机的机械暂态过程。相比之下三阶机电暂态模型忽略了对感应电动机内部定子的电磁的暂态过程，若在三阶机电模型的基础上进一步忽略感应电机转子绕组内部的电磁暂态过程，则将得到我们比较熟悉的一阶模型。
不同的感应电动机模型都有自己的优势与劣势之处，针对不同的应用领域在对感应电动机建模时，选用最适合的感应电动机模型进行建模。对配电网系统中感应电机的建模中计算量不是大问题，一般会采用三阶的电机模型，既能很好的展现电机转子绕组的电磁暂态过程又能相应的减少建模过程中的计算量；若为了体现和解决系统内部的无功动态问题时，一般采用一阶的电压暂态模型；若为了体现和解决系统内部的有功动态问题时，一般采用一阶的机械暂态模型对感应电动机进行建模。至今一般在配电网系统中，对感应电动机的综合负荷系统建模时一般采用的感应电动机模型，如图1所示。
4 结 语
配电网中综合负荷建模是对配电网进行潮流分析、故障预测与诊断的关键工具，精准的负荷建模能很好的体现负载的实际特性，更加准确的反映实际应用中的负荷的动态与静态特性。本文详细阐述了负荷建模技术的发展历程，经过几代科研工作者的不断努力，从最初的恒功率、恒阻抗、恒电流的静态建模发展到能充分体现实际负荷的动态与静态特性的综合负荷建模，并介绍了实际数字仿真中常用的综合负荷模型的物理结构。感应电动机是配电网系统中最为常见的负荷之一，但由于其结构与实际工作过程较为复杂，单一的静态或动态建模很难充分体现感应电动机的实际工作状态，必须采用综合负荷模型对感应电动机进行建模。
文章中总结了现有的感应电动机模型，主要包括：五阶电磁暂态模型；三阶机电暂态模型；一阶机械暂态模型；一阶电压暂态模型，并简单介绍了每一种感应电动机模型优劣势与每一种模型的实际应用领域。随着电网的不断发展，系统中的负荷也会变得更加的复杂，现有的负荷建模技术必须紧跟电网的发展，以保障能充分体现随机多变的负荷的实际静态与动态特性，保障数字仿真能更加精准的反映实际模型，保障能安全有效的管理整个系统。
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配电网电能质量敏感负荷分析 篇7
在配电网中有大量的负荷对电能质量较为敏感, 其突出表现为:在电能质量满足要求时, 能够保证生产运行的可靠性、稳定性和精度;当电能质量下降时, 轻则导致生产精度降低, 生产出大量的次品或者报废品, 重则生产停顿, 造成大量的浪费和破坏。对于这种电能质量敏感负荷, 有必要进行专门的研究。
1敏感负荷及影响因素
1.1几种敏感负荷
敏感负荷, 可以理解为是对电能质量敏感的某些电气元件或电气设备。这些电气元件往往对于生产运行有着至关重要的作用, 如控制核心设备的工作, 保证产品的质量与性能, 在计算机及电子设备越来越多地应用于生产领域的今天, 电能质量敏感负荷在电能质量出现问题时, 对于生产的影响越来越大。
在当前的配电网中, 典型的敏感负荷有: (1) 接触器控制的负荷; (2) 感应电动机; (3) 变频调速驱动的负荷; (4) 可编程控制器 (PLC) 控制的负荷; (5) 计算机控制的负荷。
以上几种负荷对于不同的电能质量表现出的敏感性也不尽相同, 对这些负荷产生影响的主要电能质量问题为电压偏差, 特别是电压骤升和骤降。
1.2典型的干扰源
在单位所辖配电网范围内, 大功率交流电弧炉是典型的电能质量干扰源, 广泛应用于冶金行业, 如锰钢冶炼等, 其冶炼通过电极放电实现。放电过程中负荷的不停变化导致电弧炉冶炼过程中负荷电流的随机变化, 其特点为具有很强的非线性和启停过程中的强大冲击性。非线性负荷导致了电流富含谐波以及电压畸变, 冲击性导致电压在负荷投入退出时瞬间升高或降低。电流的随机变化还可能导致三相不平衡以及无功功率, 并使线路中电流增大, 线损增大, 从而进一步导致电压的不平衡和波动。电压持续波动是闪变这一目前最难以解决的电能质量问题产生的起源。
假如干扰源附近没有对应的补偿设备和措施, 交流电弧炉带来的电能质量问题会通过配电网传导至其他电力用户, 主要是电气距离较近的用户, 可能导致电压敏感设备的非正常运行, 如上边提到的过程控制、可编程逻辑控制、变频调速设备等。静止无功补偿器当前被大量用于交流电弧炉的电压补偿, 可以在一定程度上解决电弧炉导致的电压质量问题, 还能提高电弧炉的使用效率, 有效缩短冶炼时间。
2敏感负荷受影响分析
下面分别对几种敏感负荷及其可能受到的影响进行分析。
(1) 接触器是当前工业中广泛采用的控制器件。对由接触器控制的负荷而言, 会对电压骤降表现得尤为敏感, 并且与下降幅度及持续时间都有关系。而是否会产生影响, 还取决于电压骤降发生时刻的相位。如电压在0°相位时发生骤降, 由于接触器线圈内存储的能量为最大, 则躲过影响的可能性就较高;相应地, 电压骤降发生在90°相位时, 躲过的可能性就较低。一般来说, 电压幅值下降到0.6Un以下, 且持续时间超过20ms (即一个周波) 时, 接触器发生脱扣的可能性很大。
(2) 感应电动机是工业应用中最主要的负荷形式, 生产中有大量的转矩负荷由感应电动机驱动。感应电动机受电压降低的影响很大, 持续时间的长短则会决定造成影响的程度。由于感应电动机的转矩T正比于电压U的平方, 因此电压降低的程度越大, 造成的影响也就越来越大。当电压下降较少时, 电机尚能维持运行, 但有可能导致运转速度不平稳。当电压下降到一定程度时电机将停止运转, 从而导致生产的停止, 这对于流水线生产的影响是破坏性的, 因为电机停止运转的同时, 可能其他环节还在继续生产, 于是部分环节的停止就破坏了生产秩序。此外, 短时间停止后, 即使电压恢复, 也需要较大的启动电流才能启动, 这时电机转矩将出现短时间的波动, 可能对负荷产生不利影响, 甚至造成设备的机械损坏。
(3) 变频调速驱动的负荷主要是利用电力电子设备的通断性能来进行驱动和控制。变频器电路一般由整流、逆变、中间环节和控制等部分组成, 电压降低或升高将导致整流出的直流电压发生变化, 会导致被控制设备的转速、转矩或功率变化, 导致变频器性能降低, 更有可能造成设备过热损坏。对于电力电子设备而言, 发热是严重威胁, 为解决这一问题, 电力电子设备普遍配置了过电压、失压、过热等保护功能。但这些保护功能的动作, 却会导致被控制设备运行的停止, 给正常生产带来不利影响。
(4) PLC和计算机控制的负荷具有一定的共同点, 二者都是由电子器件组成, 一般包括电源、CPU、I/O模块 (输入/输出模块) 。当电源发生变化, 特别是电压降低时, 将导致CPU的逻辑判断出错, 影响I/O输出的正确性, 从而影响整个控制过程。由于PLC和计算机控制往往具有连续性和较强的逻辑性, 一旦某一个环节或某一个步骤出现错误, 将导致后续控制功能的持续错误, 从而造成一连串影响。这类控制负荷的突出特点表现为:短时间的、甚至不易检测出的电能质量问题, 却可能在生产结果中得到体现。可以认为, PLC和计算机控制的生产系统, 是检验电能质量水平的指示器。但由于电能质量问题的发生具有很强的偶然性, 如果没有适当的检测设备, 即使发生了问题, 也往往难以发现和证明是电能质量问题导致的, 这是此类问题难以得到有效解决的重要原因。
3问题的解决方法
如前分析, 对以上几类负荷产生影响的电能质量问题主要为电压降低, 非常短时间的电压降低都会产生严重的后果。因此, 解决此类问题需要有效的电压稳定手段。
引起电压波动的原因一般是负荷的急速变动。电焊机、轧钢机、电弧炉都是典型的冲击性负荷, 在运行中会导致配电网的电压波动。这类负荷导致的电压波动, 不但会引起电压的持续降低或升高, 还可能导致电机无法启动、电机转子振动、灯光闪烁等现象。
解决电压偏差问题的常规办法是进行电压调节, 当前采用的主要方法是调节变压器分接头。但当前10kV变压器普遍采用无载调压变压器, 调节电压需要对设备进行停电, 因此无法做到自动调节, 只能依据负荷变动情况按季节进行。在负荷侧装设稳压装置是有效的解决手段。稳压器的特点是调节电压升高或降低, 保证电压维持在一定范围内, 保障电压的持续性。无功补偿器对于冲击性负荷、短时较大负荷的稳压作用较为明显, 这是由于就地补偿了负荷消耗的无功, 避免了负荷范围内电压的短时降低;其缺点是不能改善电压过高的问题, 而且会使电压高的问题更为严重。
对于引起电压波动问题的负荷的处理, 也是解决此类问题的重要手段。可采取的措施有:
(1) 妥善安置负荷剧烈变动的大型电气设备, 可以采用专线或专门变压器供电。这类负荷包括大型机床、冲击性设备等。
(2) 增加供电容量。这可以在很大程度上改善配电网受到冲击性负荷时电压下降的程度。但由于冲击性负荷的不连续性, 增加供电容量会相应导致供电损耗的增加。
(3) 提高系统的短路容量。这一方法可以很好地削弱冲击性负荷的影响, 但也相应提高了发生短路故障时的短路电流, 需引起注意。
(4) 必要时切除负荷。当电压波动严重时, 可以通过切除冲击性负荷的方式, 保证受影响用户的电能供应。考虑到当前的供电服务问题, 需要事先与冲击性负荷所属单位协商。
4结语
本文分析了当前配电网中的主要敏感负荷, 负荷侧电能质量可能受到影响的原因。分析指出, 电压降低是影响这些负荷正常运行的重要原因。鉴于电压降低也是当前配电网最重要和普遍的电能质量问题之一, 提出了在负荷侧采用稳压器或无功补偿设备改进电压质量的方案。
参考文献
[1]许树楷, 宋强, 刘文华, 等.配电系统大功率交流电弧炉电能质量问题及方案治理研究[J].中国电机工程学报, 2007 (19) :93~98
考虑负荷控制的配电网故障恢复 篇8
随着智能电网的建设,智能电表和智能电器将在配电网中得到广泛应用。通过智能电表,不仅可以使得配电公司和用户即时获取实时电价和电能消费信息,而且还可以使得负荷控制成为电力系统日常调度手段之一。具体到配电网故障恢复问题,在必要时通过对负荷的控制,可为保证重要负荷供电提供更为灵活的手段。
配电网故障恢复问题是典型的多目标多约束问题,已有研究所提出的优化目标[1]包括:最大限度地恢复重要负荷以及失电区域的总负荷、减少开关操作次数、降低系统网损等。随着智能电网概念的提出,文献[2,3]从分布式电源的角度考虑了智能电网的发展对配电网故障恢复产生的影响,但这2篇文献均未从整体上对含分布式电源的配电网故障恢复问题进行建模。用来求解配电网故障恢复问题的算法主要包括启发式算法[4,5]、专家系统[6]、模糊算法[7]以及现代智能算法[8,9,10]等。启发式算法和专家系统主要基于人工经验提炼出相应的规则用以指导算法的搜索,但由于人工经验的局限性,所得到的解往往只是局部最优解。模糊算法将失负荷量、开关操作次数、电流电压越限情况等指标作为模糊变量,通过隶属度函数求解最优解,但这种方法同样不能保证解的全局最优。现代智能算法因其优秀的全局搜索性能在配电网故障恢复问题中得到了广泛的应用。但是,在多目标的处理上,大部分文献采用权系数将多目标优化问题转换为单目标优化问题,使得解的质量较大程度上受到权系数设置的影响;同时,所得到的最优解只是各目标协调优化的妥协解,不能提供充分的信息供调度员参考。
基于以上分析,本文将在配电网故障恢复问题中引入负荷控制手段并建立起相应的优化模型,应用改进的非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对该目标优化问题进行求解,最后通过IEEE 69节点系统来验证所提出的模型和算法的正确性和有效性。
1 优化模型
1.1 优化目标
1)尽量避免重要负荷停电f1:
式中:M为重要负荷节点集合;Pi为节点i的负荷;Bi为节点i的状态,1表示连接,0表示断开。
2)尽量减少负荷停电f2:
式中:A为失电区域负荷节点集合。
3)尽量减少可中断负荷停电f3:
式中:C为可中断负荷节点集合;λi为节点i中可中断负荷比例。
4)尽量降低开关操作成本f4:
式中:TS为联络开关集合;SS为分段开关集合;Kk为开关状态,1表示闭合,0表示断开;Tk为开关操作时间。
1.2 约束条件
1)配电网辐射运行约束L1:g∈G。其中,g为故障恢复后的网络拓扑结构,G为辐射状网络拓扑结构。
2)支路潮流约束L2:Sb≤S
3)节点电压约束L3:V
2 NSGA-Ⅱ简介
2002年,K.Deb等人对NSGA进行了改进,形成了NSGA-Ⅱ[11]。该算法与普通遗传算法的最大区别在于,NSGA-Ⅱ通过非支配排序等级和拥挤距离这2个指标来评价个体的适应值,在评价过程中无须权系数将多目标转换成单目标,从而最大限度地保持了各个优化目标之间的独立性。为了说明NSGA-Ⅱ的核心思想,本文先简单介绍支配解和非支配解的概念。
以Z表示目标函数的个数,如果解x1和x2的目标函数满足
则称x1支配x2,此时称x1为非支配解,x2为支配解。
当应用于多目标多约束问题求解时,NSGA-Ⅱ采用以下原则来确定解x1对解x2的支配关系:
1)解x1为可行解而解x2为不可行解;
2)当x1和x2都为不可行解时,x1对约束条件违背较少;
3)当x1和x2都为可行解时,满足式(5)的要求。
NSGA-Ⅱ首先根据上述原则确定解之间的支配关系,并基于此得到每个解的等级。解的等级反映了该解的非支配解个数,解的等级越高,解的质量就越差。NSGA-Ⅱ通过优先选择等级低的解进入下一代种群,促进了种群的进化。而对于同一等级的解,NSGA-Ⅱ利用拥挤距离指标来衡量解的优劣。拥挤距离反映了解在目标空间上与相邻解之间的距离,在一定程度上反映了解之间的差异性,因此,通过优先选择拥挤距离较大的解进入下一代种群,可保持种群的多样性[12]。
在具体进行选择操作时,NSGA-Ⅱ首先对父代和子代中所有个体的等级进行计算(假设种群规模为SP),然后按等级从低到高的顺序选择SP个个体,形成新的种群。若在选择过程中最后入选的等级下共有P个个体,而仅需从中选择Q个个体进入下一代种群(Q<P),则对该等级的个体按照拥挤距离从大到小的顺序选择Q个个体。
3 基于NSGA-Ⅱ的配电网故障恢复算法设计
3.1 基础数据准备
原始基础数据包括故障前网络拓扑信息、负荷信息和故障处理信息等。除此之外,算法还需在原始基础数据的基础上,生成以下基础数据供优化计算调用。
1)备用联络开关信息:
通过网络拓扑分析得到直接与失电区域和带电区域相连的备用联络开关,例如图1中的开关71,72,73。
通过潮流计算得到备用联络开关的备用容量Sc:
式中:BS为联络开关到源点之间的支路集合;S
2)潜在环路信息:
通过网络拓扑分析得到备用联络开关之间的通路,生成潜在环路集合。例如:当同时闭合联络开关71和72时,支路9-14和支路52-58将构成环路。通过事先生成潜在环路信息,将方便算法在优化计算的过程中快速进行辐射状检验。
3.2 染色体的构成
优化变量包括联络开关、分段开关以及可中断负荷状态,其中1表示闭合,0表示开断。
从全系统最优的角度出发,优化变量可以是配电网中所有的开关和可中断负荷。但在本文中,为了提高算法寻优速度,同时为了凸显可中断负荷对配电网故障恢复问题的影响,暂将联络开关限定在直接与失电区域和带电区域相连的、且具有备用容量的联络开关的范围内,例如开关71,72,73。分段开关和可中断负荷限定在失电区域内的分段开关和可中断负荷的范围内。
染色体采用二进制编码。假设系统中有u个备选联络开关、v个分段开关以及r个可中断负荷。染色体的构成如图2所示,即用基因1～u表征联络开关的状态,u+1～u+v表征分段开关的状态,剩下的基因表征可中断负荷的状态。
3.3 辐射状检验
当存在2个及以上的备用联络开关状态为1时,需检验该个体是否能够满足配电网辐射运行的约束。具体方法如下:从某个闭合的联络开关开始向下搜索,若所搜索到的支路包括其他闭合的联络开关,表明这2个联络开关之间构成了环路。调用潜在环路信息,随机断开相应环路上的某个分段开关即可。
3.4 最优解集的形成
最优解集对应的是算法最后一次迭代生成的种群中等级为1的解的集合。
当种群中仅有唯一的等级为1的解,表明该解使得各个优化目标均达到了最优,是最优解。当种群中存在多个等级为1的解时,考虑到在实际工作中,避免重要负荷停电(f1)重要程度最高,减少负荷停电(f2)次之,减少可中断负荷停电(f3)和降低开关操作成本(f4)重要程度最低。因此,算法将按以下步骤输出最优解集:从等级为1的解中,选择使f1最小的解形成最优解集FS。若FS中仅含唯一解,则输出该最优解。否则,从FS中选择使得f2最小的解重新形成最优解集FS,输出FS。若此时FS中有多个解,由于本文认为f3和f4具有同等重要程度,为便于调度人员根据实际情况自主决定恢复方案,算法将在输出最优解集的同时,给出f3和f4的函数值以供调度员参考。
3.5 可中断负荷的恢复
切除可中断负荷存在以下2种情况:第1种是系统恢复容量不足,为了保证重要负荷供电需切除部分可中断负荷;第2种是系统恢复容量充足,但故障恢复方案中需要操作大量手动开关,为减少开关操作时间,先选择切除部分可中断负荷,以尽快恢复对重要负荷的供电。
因此,对可中断负荷的恢复也需分情况对待。对第1种情况,当系统有足够恢复容量后逐步恢复可中断负荷;而对于第2种情况,可在操作人员到达开关操作地点并完成相应倒闸操作后恢复可中断负荷。
3.6 其他操作
1)种群初始化:
采用随机方式生成初始种群。
2)交叉、变异操作:
采用均匀交叉和均匀变异策略。
3)终止条件:
满足最大迭代次数要求。
4 算例分析
本文的测算系统如图1所示。系统基准电压为12.66 kV,系统总的有功负荷为2.71 MW,无功负荷为1.8 Mvar。节点负荷、支路阻抗以及支路最大允许通过的潮流等数据见文献[13]。
假设支路5-6发生故障,失电区域内节点11,12,21,61,64为可中断负荷节点,为保证基本用电需求,这些节点的可中断负荷比例为90%。假设系统中每条支路上均装设有分段开关以便网络重构,仅支路9-53装有自动分段开关,自动开关操作时间为3 s,手动开关操作时间为1 500 s。
本文采用以下2种算法分别验证可中断负荷对配电网故障恢复策略的影响,以及NSGA-Ⅱ对求解配电网故障恢复问题的有效性。算法中种群规模均为20,交叉率为0.5,变异率为0.01,最大迭代次数为50。
1)应用NSGA-Ⅱ对本文所建立的模型进行求解,得到的优化解集如表1所示。
对比方案1和方案2可以看出,当将负荷控制作为紧急状况下的控制手段之一时,系统的调度运行将更为灵活。调度员可根据需要,通过断开可中断负荷,以减少开关操作次数和时间。
多目标优化算法的收敛性一般用世代距离GD衡量。
式中:n为解集中个体的数目;dj为个体j到全局非劣最优解的欧几里得距离。
GD的值越小,表明解集越靠近全局非劣最优区域。
本文在相同参数下,运行NSGA-Ⅱ共30次,仅有1次算法求得的最优解未能完全覆盖全局非劣最优区域,统计得到GD指标的平均值为0.004 3,标准差为0.023 7。这表明,NSGA-Ⅱ在求解本文所建立的模型上收敛性较好且性能稳定。
2)应用遗传算法对本文所建立的模型进行求解。
由于本文所建立的是多目标多约束的优化模型,在应用遗传算法进行求解时,将通过权重系数将多目标优化问题转换为单目标优化问题。适应值函数如下式所示:
式中:Wp为第p个目标函数的权重系数;Vq为第q个约束条件的惩罚系数。
由于算法在求解的过程中通过辐射状检验环节自动满足了配电网辐射运行约束,因此,适应值函数中的惩罚项仅包括支路潮流约束和节点电压约束。为避免违背约束条件,惩罚系数设置为较大的数值10 000。
根据式(1)～式(3)可知,目标函数f1～ f3量纲相同。同时,考虑到在实际工作中,f1～ f3重要程度依次递减,设置W1为1 000,W2为500,W3为200。f4量纲与f1～ f3不同,因此W4的取值将影响算法的优化结果。在W4不同的取值下,遗传算法得到的优化结果如表2所示。
从表2中可以看出,当W4≥10时,遗传算法输出结果与NSGA-Ⅱ求解的方案1相同,优化方案通过断开可中断负荷以减少开关操作次数和时间;当W4<10时,遗传算法输出结果与NSGA-Ⅱ求解的方案2相同,优化方案通过增加开关操作次数,以降低可中断负荷的切除量。
对比表1和表2可以看出,2种算法均能收敛到全局最优解。但是,由于遗传算法将多目标优化问题转换为单目标优化问题,使得所得到的优化结果不仅受到权重系数的影响,而且也不便于提供多方案以供调度员进行选择,表明了NSGA-Ⅱ在求解配电网故障恢复问题上的优越性。
5 结语
负荷控制对配电网故障恢复问题的影响至少体现在以下2个方面:
1)可中断负荷。当系统恢复容量不足时,调度员可通过切断可中断负荷以保证重要负荷供电;在当前配电网仍存在大量手动开关的情况下,可通过切断可中断负荷以减少开关倒闸操作次数和时间,快速恢复重要负荷供电,提高系统的供电可靠性。
2)可切换的双电源负荷。当系统恢复容量不足时,调度员可通过切换双电源负荷的供电路径,以最大可能地恢复失电区域负荷。
本文针对第1点,建立了考虑可中断负荷参与的配电网故障恢复优化模型,并应用NSGA-Ⅱ对所建立的多目标多约束模型进行求解。算例结果表明,将可中断负荷引入配电网故障恢复问题中,可为保证重要负荷供电提供更为灵活的手段。
本文的后续研究将在配电网故障恢复模型中充分考虑可切换的双电源负荷,而且还将考虑分布式电源在配电网的大量渗透对配电网故障恢复问题的影响。
摘要：用户参与市场程度的逐步提高为配电网的调度运行提供了更多、更灵活的手段。文中将负荷控制引入到配电网故障恢复问题中,建立了考虑可中断负荷参与的配电网故障恢复优化模型。可中断负荷的引入不仅有利于在系统供电容量不足时最大限度地保证重要负荷供电,而且有利于在配电网仍存在大量手动开关的现状下,降低开关操作时间,以保证重要负荷供电的快速恢复。针对该多目标多约束的优化问题,应用改进的非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行求解。与传统的遗传算法相比,NSGA-Ⅱ无须通过权重系数将多目标转换为单目标,因此所得到的最优解集更能够反映优化问题的本质。算例计算结果验证了所提出的模型和算法的正确性和有效性。
负荷量计算配电箱 篇9
近年来，随着分布式电源（DG）渗透率的迅速增长，主动配电网（ADN）的运行变得复杂。有文献研究表明，DG的接入可能会引起配电网局部过电压[1,2]，因此运行中需要控制DG的出力来保证系统电压的安全。
目前，已有一些主动配电网电压优化控制方法被提出。文献[3]提出了一种考虑配电网网损、电压偏差以及电压稳定的多目标无功优化模型，并采用量子粒子群算法进行求解。文献[4]提出了电压对节点注入功率的三相灵敏度，并基于此建立了以弃光最小为目标的配电网过电压预防控制模型。结合配电网多辐射状结构运行的特点，文献[5,6]基于distflow方程建立了考虑高渗透率光伏出力的无功优化模型。文献[7,8]则忽略配电网distflow方程的二次项将等式线性化，并建立了考虑DG接入的高效优化模型。但是，绝大部分文献都采用了确定性模型，而未考虑光伏发电（PV）和负荷的不确定性。
在主动配电网中实时量测往往不足，状态估计依赖于伪量测数据，负荷功率估计值误差较大。另外，由于光照强度波动频繁，光伏出力波动性大。在这种情况下，主动配电网中通过确定性电压控制（deterministic voltage control,DVC）模型得出的控制策略可能是不安全的，在电压优化控制模型中有必要考虑光伏和负荷功率的不确定性。
针对上述问题，本文建立了一种考虑光伏和负荷不确定性的鲁棒电压控制（robust voltage control,RVC）模型，此模型能够使得光伏出力和负荷在给定的不确定集内波动时保证电压安全。本文首先介绍了确定的三相电压优化控制模型，然后给出了不确定场景的生成和削减方法，并基于削减后的场景建立了配电网三相RVC模型，最后利用IEEE 33节点进行算例分析，验证本文提出的方法的鲁棒性和有效性。
1 DVC模型
中低压配电网一般采用闭环设计、开环运行的方式。因此，下面简要介绍适用于辐射状配电网结构（见图1）的电压优化控制模型。
针对如图1所示的辐射状配电网，可以建立基于支路潮流形式的潮流约束方程如下：
式中：φ=A,B,C;u(j）为电网中以j为末端节点的支路的首端节点的集合；v(j）为以j为首端节点的支路的末端节点的集合；Pφij,Qφij和Pφjk,Qφjk分别为φ相支路ij和jk的首端有功和无功功率；Pφj和Qφj分别为节点j净注入有功和无功功率；rφij和xφij分别为φ相支路ij的电阻和电抗值；Vφi和Vφj分别为节点i和j的φ相电压幅值；Pφj,DG和Qφj,DG分别为在节点j处的DG有功和无功出力；Qφj,com为节点j处的无功补偿容量；Pφj,d和Qφj,d分别为节点j处的负荷有功和无功功率。
其他约束如下。
1）电压安全约束
式中：上标min和max分别表示相应量的安全下限和上限。
2）主网和配电网边界功率约束
由于配电网的运行会影响到主网安全运行，因此需要对两者的交换功率进行限制。
式中：P0φ和Q0φ分别为从根节点注入本级配电网的φ相有功和无功功率。
3)DG的运行约束
本文假设DG运行在最大功率点追踪（MPPT）模式，同时考虑到光伏逆变器接口的电力电子装置具有灵活调节的特性，设定Qφ，limi,DG为DG无功功率的上限值。
4）连续无功补偿装置运行约束
5）离散无功补偿装置约束
离散无功补偿装置主要为分组电容器，其约束为：
上式中，离散挡位值tiφ通过二进制编码和补充约束的方式被连续化[9]，本文将电容器投切挡位设置为4挡，如挡位值增加，只需增加二进制编码数即可。
在此模型中，DG运行于MPPT模式，优化控制变量主要为无功补偿设备的无功出力和光伏发电的无功出力，而目标函数为最小化系统的网损，即系统所有节点注入有功功率之和，整个模型如下：
式中：Qφ，conk,com和Qφ，swk,com分别为连续无功补偿设备和分组电容器的无功出力；Nbus为配电网系统节点总数。
上述DVC模型可以通过内点法进行求解。
2 考虑光伏和负荷不确定性的场景生成和削减方法
2.1 光伏和负荷的不确定性
上述电压优化控制模型是不考虑光伏和负荷功率偏差的，但在实际配电网运行中，往往会因为光伏出力的频繁波动和配电网自身量测配置不足导致光伏出力和负荷功率的估计值不准确。因此，DVC模型得到的控制策略可能会导致某些运行场景电压越限。如果负荷的实际运行功率比DVC模型中负荷功率大，同时光伏有功出力比预测功率要小，那么，系统中部分节点的电压可能会低于允许的电压下限；同理，当负荷的实际运行功率比DVC模型中负荷功率小，同时光伏有功出力比预测功率大，那么系统中部分节点的电压可能会超过允许的电压上限。基于上述原因，有必要建立考虑光伏和负荷不确定性的RVC模型。
2.2 场景生成和削减方法
配电网中的功率估计误差服从一定的分布函数，根据负荷的历史电量数据，并通过核密度估计方法[10]得到相应的概率密度函数（PDF）。不失一般性，假设负荷的预测误差服从正态分布[11]，同时，对历史统计预测误差进行随机抽样得出光伏出力的超短期预测误差也服从正态分布[12]。
光伏和负荷功率的估计误差PDF曲线虽已知，但基于连续PDF建立的RVC模型求解困难。将PDF曲线离散化[13]是一种建模的有效方法。
在引入离散化方法前，有以下假设：(1)主动配电网中两个光伏出力的相关性依赖于两者之间的距离[14]，由于在主动配电网中节点间的距离相对较小，光伏三相相对预测误差视为是一致的；(2)同一节点的三相负荷的相对估计误差认为是相同的，同时在小范围内波动，负荷的功率因数近似不变；(3)光伏每一相的无功出力认为是相互独立可调的。
负荷有功功率估计误差PDF如图2所示，假设负荷的有功功率预测误差服从正态分布。
假设节点n的三相有功功率总和为区间分别为对应的期望值和标准差。
为了更方便地描述估计误差，将上述的有功功率误差采用区间[-1,1]（记为λ）来描述：
其中，转换后的标准差σLn则为：
最后基于[-1,1]区间进行场景生成，具体计算步骤如下。
步骤1：将光伏和负荷有功功率误差PDF曲线分别进行离散化，PDF被分成以0为中心展开的多个等宽度区间，如图2所示。
步骤2：每一个区间即代表有功功率的一种可能情况，取区间的中间值代表区间值，并用区间的面积表示该情况发生的概率。
步骤3：对某一特定的负荷或者光伏有功出力多种情况的概率进行归一化处理，使得它们的概率和为1。
步骤4：将每一个光伏以及负荷区间情况分别进行组合，并将一种组合视为一种场景，而该场景对应的概率值即为其所组成各部分情况出现概率的乘积。
通过式（9）再将得到的[-1,1]区间形式的场景值转变为区间内的三相总的有功功率值，最后根据上述第2点假设，可以求解对应的三相总的视在功率。
按如上所述方法得到的场景数目是呈指数增长的。因此，有必要对原始的大规模场景进行削减，从而减小模型求解的计算量，同时又要保证很好的近似。
在配电网中由于节点注入的有功和无功功率都会对系统的节点电压产生影响，需要将节点的三相视在功率模值作为削减的对象。本文采用同步回代削减法[15,16]将Ns个模值形式的原始场景进行削减，步骤如下。
步骤1：假设D为模值形式场景的初始集合，J为从D削去的集合，其中集合J中含两种极端场景。计算D中每对场景的场景距离（Kantorovich distance,KD），形成由每个场景和其他所有KD组成的场景距离矩阵（Kantorovich distance matrix,KDM）。场景εi和εj之间的KD定义如下：
步骤2：对于每一个场景εi，计算求得距离其最近的场景εj(j≠i），即两场景之间的距离为min{TKD（εi，εj）}，距离εi最近的场景会在KDM中标记。
步骤3：根据步骤2中的每一个场景对应的最小距离，计算对应的概率距离，如式（12）所示。
式中：pεi为待评估场景εi发生的概率。
然后，计算每一个待评估场景的概率距离，求出所有待评估场景中概率距离的最小值，进而找到其对应的待评估场景和已标记距离其最近的场景，同时将待评估场景从D中删除并添加到J中。
步骤4：将上述待评估的场景削减后，将待评估场景的概率加到上述标记的距离待评估场景最近的场景概率上，并重新计算KDM。
步骤5：重复步骤2至4直到满足保留场景数目。
最后，得到削减后模值形式的场景，将每一个削减后模值形式的场景和对应的各负荷以及光伏视在功率期望值的模值作比，求出相应的比例。由于假设负荷功率因数近似不变以及同一节点三相功率的相对误差比例相同，根据上述计算得到的比值，可得到各个场景下光伏和不确定负荷的三相有功功率，进而求得各场景下三相负荷的视在功率。因此，最终场景由光伏各节点的三相有功功率以及不确定负荷节点三相视在功率组成。
3 基于场景的DVC模型
根据上述DVC模型和场景理论，本文建立了基于含两种极端场景的多场景RVC模型，其中，两种极端场景分别为：不确定负荷最重，光伏有功出力最少；不确定负荷最轻，光伏出力最多。
那么RVC模型如下：
式中：Xs为光伏和无功补偿设备的无功出力，即优化模型中的控制变量；fs（·）为有功网损函数，即式（8);ps为场景s的概率；Nr为削减后的场景数目；fag为所有场景目标函数的期望值。
在上述提到的DVC问题中，约束为式（1）至式（7）。如果将上述同一个编号下的所有约束视为一个约束，那么，DVC模型中的约束数目为7个，但在RVC模型中，每一个场景均对应7个约束，因此总的约束数目为7 Nr个。为了简化模型，本文用能够限制电压的两种极端场景对电压进行约束，因此总的约束的数目变为6 Nr+2个，约束的减少可以缩短计算时间，有利于配电网的实时电压优化控制。同时，期望形式的目标函数对所有场景均视为适应度函数，而主动配电网中的根节点视为无穷大系统，因此RVC模型中求得的同一组的无功出力能够适应所有的场景。
4 算例分析
本文在修改的IEEE 33节点测试系统[4]上测试提出方法的有效性，测试系统见附录A图A1。
其中根节点的电压为12.66kV，基准电压取为12.66kV，系统的基准功率设定为1 MVA，同时，假设负荷和光伏的最大相对误差分别为±10%和±15%，由于原始场景在削减后的场景数目达到50时，RVC的目标函数值基本不变，因此，基于上述削减后的场景建立RVC模型。模型建立于YALMIP[17]平台（由MATLAB开发的优化建模运算库），然后调用IPOPT算法包[18]（基于C++开发，其余MATLAB的接口由OPTI Toolbox[19]提供）求解该模型，IPOPT算法包采用了一种原始对偶内点算法。该算法采用过滤法的线性搜索策略，其基本思想是将模型中的不等式约束转化为障碍函数项并添加到目标函数中，从而使原非线性规划问题转化为只有等式约束或无约束的问题，随着障碍因子趋向于零，问题的最优解也趋向于原非线性规划问题的最优解。测试系统的硬件环境为英特尔双核i5-3230M CPU 2.60GHz,10GB内存，操作系统为Win 7 64bit，开发环境MATLAB R2013b,IPOPT版本为V3.11.7,YALMIP版本为20131120,OPTI Toolbox版本为V2.05。
4.1 不确定性因素导致电压越下限问题
算例1：选择光伏作为典型的DG，在IEEE 33节点系统中，在节点6和节点12上挂接两个光伏发电系统，其中，其各相的有功出力均为0.667 MW，各相的无功出力范围均为[0,0.6]Mvar。节点29挂接一个各相容量范围为[-0.8,0.8]Mvar的静止无功补偿器（SVC）。节点22和节点25挂接两个三相联动分组电容器，其出力集合为{0,0.05,0.10,0.15}Mvar。同时假设节点7,13,30处的负荷是不确定的，分别利用DVC和RVC模型得出的电压分布曲线见图3。
实际系统中各节点的电压安全范围可能是不同的，为了方便描述问题，假定所有节点的电压安全范围是相同的，范围为[0.97,1.03]。图3(a）中，正常场景下，所有节点的电压都在安全范围内，在同样的控制策略下，极端场景则是越过电压下限；图3(b）中，两种场景下所有节点的电压都在安全范围内。
在DVC和RVC下对应的光伏和负荷的无功控制策略如表1所示。从表1可以得出，RVC模型结果在原始DVC模型上做了调整来适应可能出现的功率波动。
4.2 不确定性因素导致电压越上限问题
类似地，在算例2中，光伏、SVC以及分组电容器的挂接位置和算例1相同，但每一相无功出力范围分别为[0,0.6]Mvar,[-0.8,0.8]Mvar，{0,0.05,0.10,0.15}Mvar，光伏的每一相有功功率为1.56MW，电压安全范围和算例1相同，则电压分布曲线如图4所示。
在DVC和RVC下对应的光伏和负荷的无功控制策略见附录A表A1。可以得出，RVC模型结果在原始DVC模型上做了调整，光伏的无功出力整体有所减少，从而适应可能出现的功率波动。
4.3 不确定性因素导致电压越上限和下限问题
算例3中，光伏发电系统挂接在节点6和节点12上，节点6上光伏各相有功出力为3.7 MW，无功出力范围为[0,1.6]Mvar，节点12上光伏各相有功出力为0.5MW，无功出力范围为[0,0.8]Mvar。SVC挂接在节点7,13,29上，各相的无功出力范围为[-0.8,0.8]Mvar。三相联动分组电容器的挂接位置和算例1相同，分别在节点22和节点25上，其出力集合为{0,0.05,0.10,0.15}Mvar。电压的安全域为[0.97,1.02]，则电压分布曲线如图5所示。
DVC和RVC下对应的光伏和负荷的无功控制策略见附录A表A2。可以得出，RVC模型结果在原始DVC模型上做了调整，光伏和SVC无功出力分别有所增加和减少，从而适应可能出现的功率波动。
4.4 结果分析
1）计算结果安全性和经济性校验
对于以上优化结果，采用蒙特卡洛方法[15]进行验证，在上述的3个算例中，根据估计误差的正态分布函数对上述算例随机抽取2 000个样本场景，分别在DVC和RVC模型的控制策略下进行2 000个场景的潮流计算，最后对电压越限情况和目标网损期望值进行统计，如表2所示。
其中，DVC策略下，大部分场景会存在节点越限的情况，而在RVC模型中，没有节点电压越限，因此，本文提出的RVC模型能够保证主动配电网系统的电压安全。而RVC目标网损的期望值比DVC的值大，主要是鲁棒方法在保证安全性的同时损失了经济性。
2)RVC模型求解时间
为了验证模型计算的实时性，上述基于削减后场景的RVC求解时间如下：算例1求解时间为6.662 0s；算例2求解时间为5.730 0s；算例3求解时间为5.070 0s。可以看出求解基于削减场景的RVC的时间是合理的，具有在线应用的潜力。另外，可以采用并行算法进一步提高算法效率。
5 结语
本文提出了一种基于光伏和负荷不确定性的主动配电网RVC方法，通过对估计误差的PDF离散化，并将离散化后的各部分进行组合形成场景，进而采用同步回代削减法对形成的原始场景进行削减，从而形成能够保持原始场景特性的削减后的场景，基于削减后的场景能够使得RVC在有效时间内求解，同时能够保证系统电压的安全性。
本文提出的RVC方法是基于具有一定概率分布函数的估计误差进行的，而实际系统中，需要大量的历史数据对上述函数进行拟合，因此较为复杂。如何基于估计误差的不确定性区间建立RVC模型是下一步研究的重点。
浅谈配电变压器三相负荷平衡问题 篇10
1.1 线损增加
配电变压器的负载损耗随变压器的负载电流变化而变化, 并与负载电流的平方成正比, 在变压器输送相同容量的情况下, 三相负荷不平衡, 其有功损耗增大。另外, 导线上也将产生功率损耗。不平衡度越大, 线路损耗就越大。
1.2 降低变压器出力, 影响安全运行
在三相负荷不平衡情况下运行, 变压器出力将受到限制, 过载能力降低, 在严重不平衡时, 可能会因某相过载而造成过热烧坏绕组。
1.3 零序电流增大, 导致局部金属构件温度升高
三相负荷不平衡运行下的配电变压器, 产生的零序电流随不对称程度大小而变化, 不对称程度越大, 零序电流就越大。零序电流在变压器铁心中产生零序磁通, 这些零序磁通在变压器的油箱壁及钢构件中通过构成通路。造成变压器局部金属构件温度升高, 并使功率损耗增加, 严重时将导致变压器运行事故发生。
1.4 三相输出电压不平衡, 影响电能质量
三相负荷不平衡时, 变压器各相电流就不一样, 其每相的内部电压降也就不相同, 造成三相输出电压不对称, 中性点漂移, 影响电压合格率。
1.5 电动机的输出功率降低, 绕组温度升高
三相负荷不平衡造成的三相电压不对称, 将在感应电动机定子中产生逆序磁场。此时由于转子逆序阻抗小, 逆序电流将很大。逆序磁场、逆序电流将产生较大的制动力矩, 使电动机输出功率降低, 绕组温度升高, 危及电动机安全运行。
2 造成三相负荷不平衡的原因
(1) 对三相负荷平衡的重要性认识不够。管理人员在管理上没有严格按规程规定去做, 更没有按考核要求执行。 (2) 单相用电设备的大量存在。近年来大量的中高档、大功率单相电器已经进入寻常百姓家。在单相负载用电量极大增长的情况下, 加上同时使用的几率不一致, 可能使低压电网的三相负荷不平衡度加大。 (3) 由于管理人员对台区的三相负荷变化规律和分配的情况不熟悉, 造成在新增单相用户用电申请时, 特别是大的单相设备在分配时不能按三相负荷平衡分配。 (4) 临时用电和季节性用电量增大, 如夏季、冬季、节假日期间, 各用户用电量增加幅度不一致, 造成三相负荷不平衡。 (5) 忽视了三相四线制用户中三相负荷平衡问题。
3 改善措施
3.1 加强管理工作
(1) 每年组织专人在春季对台区绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图, 把每个台区各相上的用电户数、电能表的型号等有关数据制定成方便易查的表格, 并检查有无遗漏或新增用户, 结合负荷变化情况, 及时更新。 (2) 给专人配备钳形表, 每月至少进行一次负荷测试, 检查三相负荷不平衡情况, 特殊情况时可增加测量次数, 当新增负荷或者负荷变化较大时, 可随时测量。 (3) 针对临时用电、季节性用电, 要求管理人员必须熟悉用户的基本情况、安装地点、用电量的变化情况等, 然后根据情况及时调整。 (4) 新增单相设备申请用电, 做好负荷的功率分配, 尽可能均匀分配到三相电路上。
3.2 调整三相不平衡负荷, 做到“四平衡”
“四平衡”既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡。在这4个平衡当中, 重点是计量点和各支路平衡, 可把用户平均用电量做为调整依据, 把用电量大致相同的作为一类, 分别均匀调整到三相上。
3.3 将三相线路同时引入负荷点
由于三相同时引入负荷点比单相引入负荷点时损耗明显减少, 为了取得三相负载的对称, 应将三相线路同时引入负荷点。尽量扩大三相四线制的配电区域, 减少单相供电干线长度, 接户线应尽量由同一电杆上分别从U、V、W三相引入, 且三组单相接户线的负载应尽量平衡。
3.4 合理设计电网改造方案
浅谈建筑工程电力负荷的计算 篇11
按用电设备的重要性及对供电的可靠性的要求，建筑工程的电力负荷分为以下三个等级，电力负荷计算的目的是为了合理选择供电系统的发电机、变压器、馈电线、开关设备等，也计算电能消耗的重要依据。电力负荷的计算准确与否，对于选择高低压供电系统的原件有色金属的消耗以及经济核算有着极其重要的影响。
2设备功率的确定
进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。用电设备的额定功率Pe或额定容量Se是指铭牌上的数据，对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算成同一幅在持续率下的有功功率，即设备功率Ps。
1）连续工作制的电动机的设备功率Ps等于铭牌的额定功率Pe。
2）断续或短时工作制电动机（起重用电动机）的设备功率是指将额定功率转换为统一负载持续率下的有功功率。
当采用需要系数法或二项式法时，应统一换算到负载持续率委JC=25%下的有功功率，其换算关系如下：Ps=Pe√JCe/0.25=2Pe√JCe千瓦
当采用利用系数法时，应统一换算成负载持续率为JC=100%的有功功率：
Ps=Pe√JCe千瓦
式子中Pe——电动机的额定功率，千瓦；
JCe——电动机的额定负载持续率；
3）电焊机设备的功率是指将额定容量换算到负载持续率为JC=100%时的有功功率，其换算公式为：Ps=Se√JCe COS∮e千瓦式中Se——电焊机的额定容量，千伏安；JCe——电焊机的额定负载持续率；COS∮e——额定功率因数。
4）整流器的设备功率是指额定直流功率。
5）成组用电设备的设备功率是指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。
6）照明设备功率是指灯泡上标出的设备功率，对于荧光灯及高压水银灯等还应计入镇流器的功率损耗，即灯管得额定功率应分别增加20%及80%。
3用需要系数法确定计算负荷
1）用电设备组的计算负荷：
有功功率 Pjs=Kx Ps 千瓦
无功功率 Qjs=Pjs tg ∮千乏
视在功率 Sjs=√pjs2+ Qjs2 千伏安
2）配电干线或配电变电所的计算负荷：
有功功率 Pjs=K∑p∑（KxPs）千瓦
无功功率 Qjs=K∑q∑（KxPstg∮）千乏
视在功率 Sjs=√Pjs2+ Qjs2 千伏安
Ps ——用电设备组的设备功率，千瓦
Kx——需要系数，可以查表；
COS∮，tg∮——用电设备的功率因数及功率因数角正切值可以查表；
K∑p、K∑q——有功、无功同时系数，分别取0.8~0.9及0.93~0.97。
4二项式法确定计算负荷
1）单个用电设备组的计算负荷：
有功功率 Pjs=CPn+bPs千瓦
无功功率 Qjs=Pjstg∮ 千乏
2）多个用电设备组的计算负荷：
有功功率Pjs=（CPn）max +∑bPs千瓦
无功功率Qjs=（CPn）maxtg∮n +∑（bPs tg∮）千乏
3）计算负荷的视在功率及计算电流：
Sjs=√Pjs2+Qjs2 千伏安
Ijs=Sjs/√3*Ue 安
5利用系数法确定计算负荷
采用利用系数法确定计算负荷时，不论范围大小，都必须求出该计算范围内的用电设备有效台数及最大系数Kmax，一次求出结果，不再乘以其他系数。
1）同类型各用电设备组在最大负荷班内的平均负荷：
有功功率Pp=K1Ps 千瓦
无功功率Qp=Ptg∮千乏
2）平均利用系数：K1p=∑Pp/∑Ps
3）计算负荷
有功功率 Pjs=Kmax∑Pp千瓦
无功功率 Qjs=Kmax ∑Qp 千乏
视在功率 Sjs=√Pjs2+ Qjs2千伏安
式中Kmax——最大系数，可查表求得
6单相负荷计算
建筑工地现场有些设备是单相的，如电焊机、对焊机等。单相用电设备的接入应尽可能使三相变压器的三相负载均衡。但有些较大的单相用电设备接于一相时，往往容易造成三相负载不平衡。在单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷换算成三相负荷，再与三相负荷相加。在进行单相负荷换算时，一般采用计算功率，对需要系数法为需要功率，对二项式法为平均功率，对利用系数法为平均功率；当单相负荷均为同类用电设备时，则可以直接采用设备功率计算。无论采用那种计算方法，都应该把线间负荷换算成相负荷，否则计算将偏大。
6.1单相负荷换算为等效三相负荷的一般方法
对于既有线间负荷又有相间负荷的情况
1）先将相间负荷换算为相负荷，各相负荷分别为
a相： Pa=Pabp（ab）a+Pca P（ca）a
Qa= Pabq（ab）a+Pca q（ca）a
b相： Pb=Pabp（ab）b+Pca P（bc）b
Qb= Pabq（ab）a+Pca q（bc）b
C相： Pc=Pbcp（bc）c+Pca P（ca）c
Qc= Pabq（bc）c+Pca q（ca）c
2）各相负荷分别相加，选出最大相负荷，取其3倍作为等效三相负荷。
6.2单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法
1）只有线间负荷时，将个相间负荷相加，选取较大两相数据进行计算，现以
Pab≥Pbc≥Pca为例：
当Pbc＞0.15Pab时，Pd=1.5（Pab+Pbc）
当Pbc≤0.15Pab时，Pd=√3Pab
当只有Pab时，Pd=√3Pab
2）只有相负荷时，等效三相负荷取最大相负荷的3倍。
负荷量计算配电箱 篇12
1 变压器负荷不平衡对应用系统的影响
变压器负荷不平衡不仅对用户造成严重的影响, 同时对应用系统也带来很多不便。以下将对变压器负荷不平衡对应用系统的影响进行分析。
1.1 增加配电网的电能消耗
由于电网线路比较长, 尤其是在偏远地区, 经常出现很长一段距离才会有变压器, 如果出现变压器负荷不平衡的情况, 会导致导线截面得不到有效的应用, 增加线路损坏率。此外用户的用电设备得不到安全保障, 会造成设备出现故障[1]。
1.2 影响用电设备安全
如果配电变压器的技术要求和用电安全受到威胁, 变压器电压超过5% 后, 会对设备安全造成一定的不利影响[2]。一旦出现变压器不平衡的情况, 致使电压值逐渐升高, 超出规定范围值, 会增加用电的安全隐患。
1.3 工作效率低
变压器负荷的稳定性对配电系统有一定的作用, 如果没有按照既定的程序对其进行控制管理, 电机线圈容易出现烧毁的情况, 受到磁场压力的影响, 会出现负荷不平衡的情况, 超过固定值, 造成电机功率随之降低。
2 配电变压器负荷不平衡的原因
2.1 电网格局不合理
在电网设计阶段, 对用电量需求较大, 需要考虑到当地发展特色, 保证设计理念满足现有的发展要求。但是很多地区采用单相供电, 造成局部供电压力大, 如果调整不及时, 会无法满足供电需求, 进而出现负荷不平衡的情况。
2.2 季节性用电影响大
临时用电和季节性有一定的差异。如果用电时间掌握不好, 会出现管理监测不到位的情况, 造成用电量差距大, 出现负荷不平衡的情况。此外和用电位置有一定的联系, 要想保证负载平衡, 要强调调节力的作用, 避免出现无法满足实践需求的情况, 从而出现用电差距大的现象。
2.3 管理系统不合理
在配电变压器实践中, 供电系统受到其他因素的影响, 要对供电环节进行适当的监督和管理。但是在实际管理中, 存在配电变压器负荷不平衡的情况, 管理系统对各个管理细节没有明确的规定, 缺乏严格的审核标准, 进而达到部分管理体系无法落实到实处, 出现负荷不平衡的情况。
3 如何解决配电变压器负荷不平衡运行的问题
针对变压器负荷不平衡对应用系统的影响及配电变压器负荷不平衡的原因, 需要相关工作人员对其引起重视, 解决实际问题。以下将对如何解决配电变压器负荷不平衡运行的问题进行分析。
3.1 从格局上进行规划
对于变压器管理存在的问题, 要制定严格的管理制度, 必要时建立负荷管理等级评价制度。工作人员要具备一定的责任心, 将各种制度落实到实处, 不能存在侥幸的心理。为了提升工作人员的技术操作能力, 要定期对其进行适当的培训, 掌握技术性规范的同时, 提升大家的工作责任感, 做好配电变压器的监测工作, 对监测中存在的问题进行系统的分析, 及时进行处理, 达到调整负荷结构的目的[3]。同时需要对当期的用电情况进行充分的了解, 按照技术要求设置变压器, 按照实际格局要求, 建立计算机控制系统, 根据变压器的实际工作情况, 对其进行实时监控和监测。
3.2 加强对用户的管理
电网运行是以变压器为媒介的, 变压器的负荷和用户有直接的联系。在日常管理中, 供电部门要在根据季节性差异和用户类型合理对用电量进行分配。按照用户需求及其在应用中存在的问题, 采用合理的管理模式进行系统的管理, 包括制定用电策略、实现用户用电量和变压器平衡等。由于用户是配电变压器的主体, 在操作过程中有重要的地位, 如果管理不到位, 会出现变压器负荷不平衡情况加重的现象。
3.3 进行无功补偿管理
配电变压器负荷受到多种因素的影响, 要根据实际情况, 对其进行无功补偿管理, 达到提升电网供电量的目的。根据技术规范要求, 由于供电线路的传输距离较长, 在供电过程中要适当增加供电量, 用过无功补偿的方式, 保证负荷就地平衡。线路供电会受到其他因素的影响, 出现磨损的情况, 因此在统计信息方面, 要计算好线路应用周期, 对变压器进行实时跟踪, 对用电信息进行反馈和调整, 保证各相之间负载量的平衡。无功补偿管理的形式可以提升变压器的利用效率, 对故障处用电量进行计算, 进而明确负荷不平衡的故障原因。
4 结束语
针对配电变压器负荷不平衡运行的现状, 相关工作人员要对其引起重视, 明确变压器的操作方式及应用类型, 结合实际情况, 采取正确的措施, 保证变压器的平稳运行。在本次研究中分别列举了促进负荷平衡的措施, 包括从格局上进行规划、加强对用户的管理、进行无功补偿管理等, 保证电网按照既定的程序运行。用户要了解配电系统的应用当时, 尤其对单相设备申请用电, 要进行合理搭接, 提升电网运行效率的同时, 解决变压器负荷不平衡的问题。
参考文献
[1]来庆松, 钱晓丽.配电变压器负荷不平衡运行问题分析[J].农村电工, 2012.
[2]黄伟.汪志鹏配电变压器三相负荷不平衡对线损的影响分析[J].中国高新技术企业, 2012.
[3]姜天福, 赵敬良.配电变压器三相负荷不平衡运行的管理[J].农村电气化, 2013.