摘要：該文介紹了一種計算機軟件，能夠優(yōu)化變壓器三相負(fù)荷、計算變壓器安裝的最佳位置和10kV線路電容器安裝的最佳位置，現(xiàn)已在多處推廣使用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
通過計算證實，變壓器安裝位置對低壓線路損耗的影響是很大的。對于變壓器位置明顯不合適、用電量又比較大的配電線路，通過計算機計算，調(diào)整變壓器位置，將會使線損明顯降低。
現(xiàn)介紹一種通過多年實踐，并取得一定效果的軟件，可實現(xiàn)將變壓器、補償電容器調(diào)整到最佳位置，從而使線路損耗降到最低。
1 該軟件系統(tǒng)的特點
1.1 比較準(zhǔn)確的線損計算
新軟件系統(tǒng)采用了矢量計算方法，同時充分考慮了對線損影響較大的諸多因素，計算出的結(jié)果完全可以作為對線損管理者的考核指標(biāo)，使線損考核到臺區(qū)、線路成為可能。
1.2 可提供有效的技術(shù)降損措施
通過對線路實際狀況的線損計算、分析，提供多種切實可行的技術(shù)降損措施，使線損管理達(dá)到新的水平。技術(shù)降損措施主要有以下幾種。
1.2.1 優(yōu)化低壓三相負(fù)荷接線
三相負(fù)荷不平衡所產(chǎn)生的問題，主要是損耗增大、供電質(zhì)量降低，并且影響設(shè)備的安全運行。通過該系統(tǒng)軟件對三相負(fù)荷的優(yōu)化、線損計算，能夠提供優(yōu)化后的地理接線圖。根據(jù)地理接線圖，調(diào)整低壓接線即可使三相負(fù)荷達(dá)到平衡。負(fù)荷優(yōu)化的結(jié)果如何，可以通過對比優(yōu)化前后的幾個電壓監(jiān)測點獲得。如果優(yōu)化比較理想，原來電壓偏低的應(yīng)有所提高，而偏高的應(yīng)有所降低，即各處的電壓都應(yīng)趨于正常值。這一措施不需任何投資，只是調(diào)整一下負(fù)荷所接相別，是一項操作簡單、見效快的技術(shù)措施。
此處所說的三相平衡與傳統(tǒng)的三相平衡是不同的。傳統(tǒng)的三相平衡著眼點是變壓器低壓側(cè)出線處，并且僅是根據(jù)測量時的情況進(jìn)行平衡。而該軟件系統(tǒng)中的三相平衡，不僅考慮了整個低壓網(wǎng)絡(luò)中的三相平衡，同時也考慮了整個運行過程中的三相平衡。
現(xiàn)在很多供電企業(yè)為了降低線損都在推行分相管理，但由于沒有平衡依據(jù)，只能根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行，所以很難達(dá)到最佳平衡狀態(tài);若在進(jìn)行分相管理的同時，結(jié)合該軟件系統(tǒng)，那么將會取得更加理想的降損效果。
1.2.2 計算變壓器安裝的最佳位置?
通過軟件計算優(yōu)化三相負(fù)荷，調(diào)整變壓器位置，將會使配電線路的線損明顯降低。
1.2.3 計算線路電容器安裝的最佳位置
該軟件系統(tǒng)可以計算線路補償電容器安裝的最佳位置，使其發(fā)揮最大的補償降損作用。并能判斷是否存在過補償情況及確定補償電容的最佳容量。此處的過補償不是指在運行時某一個時刻存在過補償，而是指在整個運行過程中，是否因安裝了補償電容器而使線損反而增加。
1.2.4 其它技術(shù)降損措施
通過計算分析，一些其它的降損技術(shù)措施也是比較有效的。比如對于負(fù)荷比較大的單相供電線路改為兩相或三相供電，加大變壓器周圍的導(dǎo)線截面、對功率因數(shù)比較低的設(shè)備采取局部補償措施等，也能起到很好的效果。
2 該軟件系統(tǒng)實現(xiàn)的功能
2.1 軟件簡介
根據(jù)線路的實際狀況先繪制接線圖，輸入用戶負(fù)荷所接相別，填寫線路參數(shù)，根據(jù)導(dǎo)線的型號及線路長度計算線路上的每段電阻。
建立線路的電氣連接關(guān)系及幾何連接關(guān)系，電氣連接關(guān)系用于完成線路的電氣計算，比如計算供電半徑、計算理論線損、計算變壓器安裝的最佳位置等。幾何連接關(guān)系用于完成線路的幾何變換，比如制成與實際一致的地理接線圖、每個線段長度都一致的線損分析圖等。
在電費管理部分輸入線損計算所需要的數(shù)據(jù)，例如用戶電量、功率因數(shù)、運行天數(shù)、運行方式、用戶所接表箱的編號等。實際上電費管理部分與地理接線圖部分是通過用戶所接箱號建立連接關(guān)系的，而10kV高壓部分是通過變壓器所在的臺區(qū)名稱建立連接關(guān)系的。
計算理論線損、計算變壓器安裝的最佳位置、計算10kV線路電容器安裝的最佳位置，并對線路進(jìn)行全面的分析，制定進(jìn)一步的降損技術(shù)措施。
2.2 技術(shù)流程圖
圖1為技術(shù)流程圖。其流程為根據(jù)輸入的線路參數(shù)，計算出電阻，建立電氣關(guān)系，繪制地理接線圖，又根據(jù)電費管理部門輸入計算線損所需的數(shù)據(jù)，通過軟件系統(tǒng)計算線損、計算變壓器最佳安裝位置、計算電容器最佳安裝位置，并對線路結(jié)構(gòu)及損耗作進(jìn)一步分折，以制定出新的降損措施。
2.3 軟件系統(tǒng)在線損管理方面的實例
劉莊村低壓線路基本情況：變壓器為S9/50kVA，電能表總電量為1900kWh，用戶抄見電量為1440kWh，線損率為24.21%。
2.3.1 低壓線路地理接線圖
?圖2 劉莊村低壓線路地理接線圖
圖2中A、B、C代表用戶表箱所接的相別，干線型號為LGJ-25，進(jìn)戶線型號為L-10，導(dǎo)線截面為10mm2的鋁線，圖中50×4的含義是線路長度為50m，4根線，20×2的含義為線路長度為20m，兩根線。
2.3.2 線損理論計算
圖3 線損理論計算結(jié)果
圖3是線損理論計算結(jié)果。根據(jù)輸入的各項參數(shù)，軟件系統(tǒng)計算出線損率為22.5787%。
2.3.3 各相損耗計算結(jié)果顯示及分析
線損計算完成后，各段線路各相損耗都可以顯示出來，以做進(jìn)一步分析，為了減小文章篇幅，只截取1#～3#電桿之間的線路顯示在下面。由于C相沒有負(fù)荷，C相也就沒有損耗，故不再列出C相損耗。
2.3.4 三相負(fù)荷優(yōu)化后的線損計算結(jié)果
圖5為三相負(fù)荷優(yōu)化后的線損計算結(jié)果及A相損耗情況，改變顏色(圖5中顯示為黑色)的表箱是需要進(jìn)行調(diào)整的，而調(diào)整后所接的相別在其旁邊自動標(biāo)出。優(yōu)化后理論線損率降為8.3109%。
圖5 三相負(fù)荷優(yōu)化后的線損計算結(jié)果
同理可計算出優(yōu)化后的A相、B相、C相及N線損耗情況。
優(yōu)化后各支線及N線的損耗值明顯降低，尤其是干線上N線的損耗降低更為明顯。
2.3.5 變壓器最佳位置計算結(jié)果
經(jīng)軟件計算變壓器安裝的最佳位置確定為5號電桿處，其線損率可降為3.805%。見圖6。?
圖6 變壓器安裝在5號電桿時的最低線損
由此可知，三相負(fù)荷平衡及變壓器安裝位置，對線損的影響是比較大的，尤其是變壓器位置影響更為顯著。同時也可以看出，軟件系統(tǒng)不僅能比較準(zhǔn)確地計算變壓器安裝的最佳位置，同時也是一個對線路損耗進(jìn)行有效分析的工具。
由于軟件系統(tǒng)不僅能準(zhǔn)確地計算理論線損，還能對線路結(jié)構(gòu)及損耗情況進(jìn)行全面分析，所以有助于管理工作中掌控線損情況，制定技術(shù)降損措施，使線損降低到合理的范圍，尤其是軟件系統(tǒng)中的優(yōu)化三相負(fù)荷、計算變壓器安裝最佳位置、計算10kV線路補償電容器安裝最佳位置，能科學(xué)地制定降損方案及管理措施。
3 軟件系統(tǒng)使用效果
農(nóng)網(wǎng)改造后，安徽省太和縣有一個臺區(qū)，實際線損率一直在19%左右徘徊，利用該系統(tǒng)對此臺區(qū)進(jìn)行了優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化后的方案，進(jìn)行三相負(fù)荷平衡的調(diào)整，調(diào)整后進(jìn)行了三個月的觀察，其線損率分別為6.2%、6.3%、5.9%，每月約減少損耗800kWh。
又比如山東鄄城有一個臺區(qū)，實際線損率為23%左右，經(jīng)過該系統(tǒng)軟件的計算理論值應(yīng)該為11.8%，由此判斷，可能存在兩種情況，一是該臺區(qū)可能存在偷漏電，二是計量表計有問題。后來經(jīng)過夜間巡查，發(fā)現(xiàn)有三戶偷電，處理后損率一直穩(wěn)定在12%左右。
按照該系統(tǒng)計算出來的變壓器位置進(jìn)行調(diào)整，很多供電企業(yè)都看到了實際效果。實際上，供電企業(yè)存有很大的降損空間。以2004年全國的用電量為例，全國的發(fā)電量為24×105GWh，可以用來操作的電量估計占到40%左右，按降低3個百分點，那么年損耗就可以減少28800GWh，若網(wǎng)購電價為0.3/kWh元，那么供電企業(yè)每年就可節(jié)約86.4億元。隨著社會的發(fā)展，節(jié)能效果將會更加明顯，這是因為線路損耗是與電流的平方成正比的。
移動變壓器到最佳位置或加大變壓器附近的導(dǎo)線線徑，雖然需要部分投資，但能產(chǎn)生比較理想的降損效果，這是因為對于大部分低壓線路來說，80%的線路損耗是產(chǎn)生在大約20%線段上的。有沒有降損空間、采取哪種線損管理措施，還是多措并舉，通過線損分析計算，得出改進(jìn)后的線損減少情況，做一個投入產(chǎn)出比，計算投入資金回收周期，就可以決定是否有必要采取進(jìn)一步的降損措施，而在進(jìn)行電網(wǎng)改造時，若能充分利用這一軟件提供的線損分析計算功能，將能做到有的放矢，使有限的資金產(chǎn)生盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益。
4 該系統(tǒng)的其他功能
系統(tǒng)軟件內(nèi)含優(yōu)秀的接線圖繪制工具，圖形的繪制速度非常快。
通過可視輸入方式，在地理接線圖中直接輸入有關(guān)的線路電氣參數(shù)，使輸入直觀快速。
自動建立電氣元件間的連接關(guān)系，不必再在表格內(nèi)建立接點編號。
具有圖象拓?fù)涔δ埽梢栽诟黝悎D形之間隨意轉(zhuǎn)換。
由于采用了矢量仿真計算技術(shù)，并且充分考慮了影響線損的諸多因素，所以理論線損計算結(jié)果比較準(zhǔn)確。
可對各種情況下的損耗進(jìn)行仿真計算，并能在接線圖中進(jìn)行全面分析，從而獲得最佳的技術(shù)降損方案。
若對這一系統(tǒng)簡化使用，可以轉(zhuǎn)化為其它計算方法，比如若使用同一個功率因數(shù)，就可以轉(zhuǎn)化為電量法，若電量數(shù)據(jù)改為容量，就轉(zhuǎn)化為容量法。并且在轉(zhuǎn)化為其它方法的時候，因為考慮了負(fù)荷所接相別，所以其計算結(jié)果的準(zhǔn)確度要高于舊的計算方法。?
該系統(tǒng)軟件經(jīng)專家鑒定并在國內(nèi)多個省市應(yīng)用后，效果十分明顯，為電力系統(tǒng)節(jié)能減推作出了貢獻(xiàn)。