（1.国网安徽省电力公司 安徽省合肥市 230061；
2.安徽继远软件有限公司 安徽省合肥市 230088）
摘要：针对电网潮流的不合理流动对电能损耗造成的影响，介绍了电网运行经济性在线评估及优化技术的研究背景，分析了目前电网运行经济性评估的现状，提出了基于SCADA/EMS系统实现电网网损在线计算分析的总体目标和技术思路，具体描述了系统结构、主要功能、实现方法和评价指标，详细阐述了所采用的网损在线计算和网损灵敏度影响因子等关键技术及应用情况。针对在线网损计算结果与灵敏度计算分析结果，进行电网经济运行评估与优化，为电网调度运行以及电网规划提供决策参考。
关键词：电网；经济性；在线；评估；优化
0 引言
世界能源发展面临资源紧张、环境污染、气候变化三大难题。习近平总书记在联大发展峰会上发表重要讲话，倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求，为世界能源实现绿色低碳发展描绘了新蓝图，为治理大气污染和应对气候变化开辟了新道路。为进一步加强电网的经济运行管理和节能降损工作，及时反映电网网架、负荷水平、运行方式等变化对电网输变电设备和线损影响，准确分析电网存在的问题，找出电能损耗原因和降损措施，减少潮流的不合理流动，从而开展电网运行经济性在线评估及优化技术研究与应用工作。依靠该技术形成一套完整的应用系统，建立完整的指标评估体系，再基于发电和检修计划，通过模拟算法技术论证，给出电网经济运行方式建议，为电网运行管理人员节能减排提供辅助决策，以最大限度的降低电力传输损耗。
1 技术现状
1.1普遍采用离线网损计算分析
目前普遍采用典型的离线网损计算与分析，在线网损计算与优化分析技术尚未采用，无法真实反映电网经济运行状况。
1.2电网方式安排和规划过程中对网损分析结果考虑较少
尚未基于发电机组、负荷对网损的灵敏度在线计算以及变压器经济运行在线计算结果，无法对电网运行方式安排以及电网规划，提出发输变电经济运行方式和与之相适应的电网网架优化策略。
1.3 难以为电网调度运行人员提供降低网损的辅助决策
无法依托网损灵敏度计算和网损计算，并利用可视化图形编辑的方式，动态展示电网潮流与线损监测和告警信息，从而无法提供电网经济运行辅助优化决策，并为调度运行人员优化潮流分布，降低网损提供技术手段。
2 总体目标
通过在省调端建设电网运行效率评估及优化辅助决策系统，实现对电网的运行效率评估与经济运行优化，为电网运行人员和电网规划人员提供节能降损的辅助优化决策。实现220千伏主网网损的负荷实时实测、实时监控、断面监控、运行效率评估、网损在线计算、全维度灵敏度在线计算、检修计划优化等功能。
3 基本建设思想
电网运行效率评估及优化辅助决策系统基于SCADA/EMS系统实现电网网损在线计算分析，针对在线网损计算结果与灵敏度计算分析结果，进行电网经济运行评估与优化，找出损耗大的线路以及损耗较小的线路，为电网规划以及电网调度运行提供辅助决策。主要包括的功能模块有，实测数据采集，潮流计算服务，降损分析网损计算、在线监控与结果对比等。本系统外围数据主要来源于：EMS系统、相关系统和人工干预等。
4 系统结构
4.1软硬件架构
系统采用业务数据层、数据访问控制层、业务控制层、显示和缓存控制层的四层软件架构，各层采用模块化设计。系统基于windows平台，部署在III区内网，与EMS等系统进行数据交互。为确保信息的安全性、完整性和保密性，严格按照信息网络管理域间数据交换的安全要求，进行网络安全规划。采用WEB服务器和数据服务器共两台服务器，以提高业务数据处理能力和数据安全性。
4.2功能架构
系统功能主要涉及实时监控、断面监控、业务统计、电能平衡、降损计算、灵敏度结果展示、降损分析网损计算、潮流计算结果对比、稳定监控与结果对比、发电机组检修计划、设备检修计划、检修计划月度检索、检修计划计算功能模块。
5 功能描述
系统主要实现电网负荷实测、线损管理、网损管理、降损分析、分析管理、在线监控、检修计划等七个方面内容：
5.1负荷实测
5.1.1功能概要
负荷实测通过建立了多种负荷实测分析计算模型，为相关专责进行电网现状分析和规划研究提供依据。基于SCADA/EMS系统每5分钟的实测数据，每日数据自动采集，并对采集后的数据自动进行负荷实测计算。负荷实测内容包括：全网负荷、变压器容载比、地区变压器容载比、线路负载率、电压水平和最大最小负荷，如图1。
图1 某地区220kV主变月负荷实测结果
（1）变压器容载比和负载率
基于SCADA/EMS系统的在线负荷实测及网损理论计算，能将日负荷实测推广至月甚至是年负荷实测和网损在线计算，从而为电网运行分析人员提供线路及变压器的运行情况，科学判断电网设备是否处于经济运行状态。
（2）线路负载率
与变压器容载比和负载率相类似的方法，可以基于SCADA/EMS系统的负荷实测及网损在线计算获得的输电线路月负荷实测结果，反映包括线路最大输电容量、线路最大负载率、线路最大负荷利用小时数以及平均负载率等指标。
（3）扰动提示
电压监测主要实现对不同电压等级的变电所母线电压监测。通常电力部门根据电网不同运行方式选择不同的电压监测点来反应电网电压运行水平。一般选取低谷（2点）、腰荷（14点）、早高峰（9点）和晚高峰（20点）点进行监测。
5.1.2实现方法
基于SCADA/EMS系统每5分钟的实测数据，经过数据检测和修正，负荷实测与网损在线计算系统可实现负荷实测与计算分析。基于SCADA/EMS系统的负荷实测与计算分析主要内容包括全网负荷、全网最大最小负荷、变压器容载比、地区变压器容载比、线路负载率、电压水平和电源情况等。
5.1.3关键技术
利用本系统可以快速、便捷的计算出设备的最大和平均负载率，例如，单纯的变压器的最大负载率不能完整反映变压器的负载情况，一个明显的例子就是对于农业负荷比重偏大的变压器，其极端高峰期间负载率大，而其余时间负载率都低。变压器平均负载率可通过下式进行系统自动计算：
5.2线损管理
5.2.1功能概要
线损管理功能基于线损在线计算为线损管理人员提供多维度的参考依据，能够对电网35kV及以上电压等级进行分线、分变、分区、分压的分析统计，并能够自动生成线损理论计算分析报告。
（1）电量采集
能够显示全网每日所有线路和变压器的电量采集线损和线损率；支持对历史数据，按分压、分线、分区查询；电量采集数据，从电量系统中获取。
（2）线损在线计算
线损计算通过建立多维度的输电网电能损耗计算模型，通过采用建立的潮流法、均方根电流法、功率积分法、状态估计、电量采集等多种计算模型进行电网35kV及以上电压等级的线损计算，从而提高了计算精确率。
5.2.2实现方法
电网网损在线计算与辅助分析系统采用3种方法进行在线网损计算分析，包括状态估计算法（潮流计算法）、均方根算法和基于SCADA的采集算法，从而实现与电量表获得的统计数据对比。这3种方法都是基于EMS系统数据库，即利用SCADA/EMS系统采集的电网实际运行数据作为在线计算的基础数据。
5.2.3关键技术
利用线路损耗的均方根算法经典公式进行损耗计算，如下式所示。
采用该方法进行电能量损耗有两种，其一是根据每5分钟计算的结果直接进行累加；其二是采用均方根电流计算。
（1）根据每5分钟计算的结果直接进行累加
按上式计算获得的每条500kV线路和500kV变压器的损耗，累加得到500kV的网损；计算累加每条220kV线路和220kV变压器的损耗，得到220kV的网损，其余电压等级计算方法一样。
（2）输电线路均方根电流计算
日的电能损耗计算
式中：T表示运行时间，对于日，T=24,h；Ijf表示方均根电流,A；Ijf为
式中: It表示各正点时通过元件的负荷电流，A。
当负荷曲线以三相有功功率、无功功率表示时
式中:Pt，Qt分别表示各正点时通过元件的三相有功功率；U表示与Pt，Qt同一测量端同一时间的线电压值。
5.3网损管理
网损管理通过电网35kV及以上电压等级的网损计算模型。通过对基于输电网电能损耗统计计算和理论计算进行主网网损计算，从中找出两者之间的差异，为研究和改进电网电能损耗理论计算模型提供依据。主要内容包括：能够根据不同电压等级和网损类型（包括：EMS等）查询网损报表。能够对关口进行定义，能够对不同电压等级和类型的网损和网损率进行图形展示和分析。在同一电压等级下，对不同类型的网损数据进行汇总分析，将统计网损和理论网损相差0.15%的，用颜色进行异常告警。
5.4降损分析
基于历史某个时刻的电网运行方式断面，包括电网的拓扑结构、设备参数、量测数据、状态估计计算结果。通过图形化的方式，增加和减少电网设备图元，改变电网运行方式，重新进行潮流计算并自动在图形上标注潮流计算结果和线损率、动态显示潮流方向，利用潮流计算后的结果提供降损方式的结果集，最终为电网运行方式提供辅助决策依据。
5 应用情况
5.1电网设备停电检修对网损影响分析
通过在电网设备停电检修阶段对电网进行潮流计算，可以指导发电机开机方式，有功、无功调整方案及负荷调整方案的定制，从而减少不必要的电能消耗，提高电网经济运行效率。
5.2线路无功充电功率对线损影响分析
图2-3分别给出了某500kV线路低谷运行时的潮流图、功率损耗图。由图2可见，并非线路传输功率最低，线路损耗率最低。对于220kV及以上电压等级的线路，由于存在着无功充电功率，因此存在着线路损耗率最低极值点。
图2某线路在线潮流图
图3某线路在线线损图
6.3 设备参数对线损灵敏度影响分析
通过显示灵敏度分析功能可以找出对网损影响较大的因素，如某个变电站的负荷、某个线路参数等，从而得出调整负荷、线路接线等运行方式，或线路增容改造等电网规划建设的建议，以降低网损，点击“线损管理”→“灵敏度结果展示”，可以查询灵敏度结果信息。选择日期、时间、灵敏度类型（有功灵敏度、无功灵敏度、环路灵敏度）点击查询按钮，显示该时间点的灵敏度信息。见图6：
图6有功灵敏度查询
7 结语
电网运行效率评估及优化辅助决策系统的成功运用，已成为电网网损管理的日常工具，在线计算线损、变损和网损，辅助决策合理，为降低电网输电损耗提供了参考，提高了电网经济运行水平。电网运行经济性在线评估及优化技术的应用，提高了电网在线网损计算的精度，实现了对电网经济运行的分析及辅助策略的制订，为研究制订电网降损措施提供了很好的技术手段，有助于推动电网经济调度工作，对电网规划运行也有很好的指导作用。
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作者简介
李龙（1964年-），男，学士，高工，主要从事电网生产调度运行与电力交易。
谢大为（1978年-），男，硕士，高工，主要从事电力系统分析与经济运行。
王正风（1976年-），男，博士，高工，主要从事电力系统分析与经济运行。
余丽（1985年-），女，学士，主要从事电力自动化系统研发与应用。
论文作者:李龙,谢大为,王正风,余丽2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：电网论文; 在线论文; 负荷论文; 灵敏度论文; 线路论文; 系统论文; 变压器论文; 《电力设备》2017年第24期论文;