一种低压配电网线损计算模型及方法

摘要

本发明公开了一种低压配电网线损计算模型及方法，用于对低压配电网中的普通低压线路以及含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，所述的计算模型包括低压线路电力数据获得模块、低压线路等效阻抗获得模块、低压线路扰动量等效电流获得模块以及线损计算模块；本发明提供的低压配电网线索计算模型及方法采用从后级分支线路往前迭代的方式得到低压线路相线、中线的基波阻抗以及谐波阻抗，具有精度高，建模方法简单；并且考虑了三相不平衡、谐波、电压波动、新能源接入等多种扰动对损耗的影响因素，具有模型适用性高，即可研究单个电能扰动的影响，也可研究多种电能质量的复合扰动影响。

说明书

技术领域

本发明涉及线损计算模型及方法，具体涉及一种低压配电网线损计算模型及方法。

背景技术

如何控制配电网的线损率是提高电力企业经济效益的有效措施，配电网线损计算方法的有效性能够为线损考核提供理论依据、为线损管理提供解决方法。低压配电网的理论线损计算主要包括配电变压器损耗和0.4kV低压配电线路线损。低压配电线路损耗从变压器低压出口到用户线路及其线路上计量仪表电能消耗。35kV及以上的高压电网，由于结构较为清晰，参数一般比较齐全，自动化程度较高，负荷数据可以实时测量，其理论线损多采用潮流计算的方法，有条件的电力企业已实现计算机在线计算。

配电网理论线损计算主要依据配电网结构参数和运行数据运算获得，低压配电网网络结构复杂，负荷类型多样且具有时变性的特点。而且随着非线性负荷的增长，电能质量问题越发凸显，电能质量扰动造成的线损，缺乏理论计算模型和方法。低压配电网系统线损等效数学模型的有效性和精确性将极大提升理论线损计算精度，进而提升电力企业的经济效益，因此具有非常重要的意义。

传统线损获取基于统计法，通过电力抄表数据获取，这种方法过于依赖现有计量仪表，且现有计量仪表缺乏电能质量扰动对线损影响因素考虑，该方法过于粗放，无法有效引导电力企业进行线损管理，该方法对线损计算灵活性不够，无法精确评估配网线损影响因子的量化程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压配电网线损计算模型及方法，用以解决现有技术中的线损计算的灵活性不够，无法精确评估配网线损影响因子的量化程度等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算模型包括普通低压线路电力数据获得模块、普通低压线路等效阻抗获得模块、普通低压线路扰动量等效电流获得模块以及普通低压线路线损计算模块；

普通低压线路电力数据获得模块用于获得普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，电力数据包括每条支路的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；

普通低压线路等效阻抗获得模块用于根据普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗；

普通低压线路电力扰动量等效电流获得模块用于根据普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；

普通低压线路线损计算模块用于根据普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路在计量间隔时间内的线损。

一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算模型包括含新能源低压线路电力数据获得模块、含新能源低压线路等效阻抗获得模块、含新能源低压线路扰动量等效电流获得模块以及含新能源低压线路线损计算模块；

含新能源低压线路电力数据获得模块用于获得含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，电力数据包括每条支路在计量间隔时间内的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括在计量间隔时间内支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；

含新能源低压线路等效阻抗获得模块用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗；

含新能源低压线路电力扰动量等效电流获得模块用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；

含新能源低压线路线损计算模块用于根据含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损；

一种低压配电网线损计算方法，用于对低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算方法按照以下步骤执行：

步骤1、获得普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗，低压线路的等效阻抗包括低压线路中每条相线的基波等效阻抗、低压线路中每条相线的谐波等效阻抗、低压线路中线零序基波等效阻抗以及低压线路中线谐波等效阻抗；

步骤2、获得低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，低压线路电力扰动量的等效电流包括低压线路中每条相线的电力扰动量等效基波电流平均值、每条相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、低压线路中的中线电力扰动量等效基波电流有效值、低压线路中的中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值以及低压线路中的含新能源相线的电力扰动量的等效基波电流有效值；

步骤3、根据普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路在计量间隔时间内的线损。

一种低压配电网线损计算方法，用于对低压配电网中的含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算方法按照以下步骤执行：

步骤一、获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗，含新能源低压线路等效阻抗包括含新能源低压线路相线基波等效阻抗、含新能源低压线路相线谐波等效阻抗、含新能源低压线路中线基波等效阻抗以及含新能源低压线路中线谐波等效阻抗；

步骤二、获得含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，含新能源低压线路电力扰动量的等效电流包括含新能源低压线路相线的电力扰动量等效基波电流平均值、含新能源低压线路相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、含新能源低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值以及含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值；

步骤3、根据含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损。

本发明与现有技术相比具有以下技术效果:

1、本发明提供的低压配电网线索计算模型及方法考虑到目前现有的低压线路的种类，根据低压线路的种类分别提供了针对于普通低压线路的线损计算模型和方法以及针对于含新能源低压线路的线损计算模型和方法；

2、本发明提供的低压配电网线索计算模型及方法中，将低压线路中的电力扰动量等效为电流源形式，并针对于普通低压线路以及含新能源低压线路分别提供了两种电力扰动量等效电流的获得方法；

3、本发明提供的低压配电网线索计算模型及方法采用从后级分支线路往前迭代的方式得到低压线路相线、中线的基波阻抗以及谐波阻抗，具有精度高，建模方法简单；

4、本发明提供的低压配电网线索计算模型中电力扰动量等效电流获得模块考虑了三相不平衡、谐波、电压波动、新能源接入等多种扰动对损耗的影响因素，具有模型适用性高，即可研究单个电能扰动的影响，也可研究多种电能质量的复合扰动影响；

5、本发明提供的低压配电网线索计算模型中，建立了各相独立解耦的阻抗模型：A相线、B相线、C相线以及中线N，既适用于单相系统的阻抗计算也适用于三相系统的阻抗计算；

6、本发明提供的低压配电网线索计算模型建立了不同扰动的数学模型，扰动模型跟阻抗模型结合，可以得到不同扰动的损耗影响量化结果。

附图说明

图1为本发明提供的低压配电网线损计算模型结构示意图；

图2为本发明的一个实施例中提供的低压配电网结构示意图。

具体实施方式

低压配电网包括配电变电所(通常是将电网的输电电压降为配电电压)、高压配电线路(即1千伏以上电压)、配电变压器、低压线路(1千伏以下电压)以及相应的控制保护设备组成，其中低压配电网的线损一般是低压线路的线损，因此低压配电网线损的计算主要是对低压线路的线损的计算。低压线路包括普通低压线路以及含新能源低压线路。

普通低压线路是指低压线路中的电流是由普通发电设施提供的，普通发电设施是指例如煤炭、石油、天然气等化石原料的热能进行发电的设施。

含新能源低压线路是指低压线路中的电流是由新能源发电设施提供的，新能源发电设施包括风能、水能以及太阳能等，当新能源发电设备接入到电网之后，很大程度上会引起低压线路的不正常波动，影响电能的质量，主要体现在对含新能源低压线路中相线基波的影响。

在计算低压线路的线损时，一般是指计算在计量间隔时间t内低压线路的线损总和，计量间隔时间可以是1h、24h、一个月等时间单位，当计量间隔时间是1小时时，计算1小时内低压线路的线损总和，一般以24h为计量间隔时间，即计算24小时内低压线路的线损总和。

以下是发明人给出的具体实施例，用于对本发明的技术方案进一步地解释。

实施例一

在本实施例中公开了一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算。

在本实施例中公开的低压配电网线损计算模型，针对低压配网典型网架结构特点以及负荷的分类，从负荷用电角度，主要为单相用电负荷和三相用电负荷，基于现有的计量现状，在关键节点增加监测表计，从后级分支线路迭代，得到线路等效基波阻抗，构建低压线路阻抗模型。基于计量数据，构建低压扰动模型，分离得出各相电能质量扰动量和扰动类型；将低压扰动模型结合线路阻抗模型，由线损计算模块计算获得线路损耗。

计算模型包括普通低压线路电力数据获得模块、普通低压线路等效阻抗获得模块、普通低压线路扰动量等效电流获得模块以及普通低压线路线损计算模块；

如图1所示的低压配电网线损计算模型中，10kv的电压经过变压器降压后，降为380v的电压输入低压配电网中，低压线路电力数据获得模块用于获得低压线路中所有能够利用仪器仪表获得的电力数据以及已知的电力数据，线路电力数据获得模块具体分布在低压电路首端、末端以及所有支路上的三相智能表计，各终端支路的负荷端装有单相或三相电能表，智能电表电能数据均为时间累积值，无法估算三相不平衡程度。因此，将计量间隔时间设置为24小时，即通过选取代表日24小时整点数据，支路线路电能质量监测设备监测数据，得到低压线路中每条支路的电力数据，电力数据包括每条支路的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值。

在本实施例中，将低压配电网的所有普通低压线路等效成一个阻抗模块，也就是说，默认为所有普通低压线路的输出是一个阻抗，并且在本实施例中，提供普通低压线路扰动量模拟模块，即普通低压线路扰动量等效电流获得模块，该普通低压线路扰动量等效电流获得模块将扰动普通低压线路质量的因素等效为电流源，即将普通低压线路扰动量等效为电流，利用该等效电流与等效阻抗计算低压配电网的普通低压线路的线损。

在本实施例中，变压器的等级不限于10kV/0.38kV变压器，10kV/0.38kV变压器及其低压系统或者10kV/0.4kV变压器及其低压系统或者0.22kV的单相低压系统均适用。

普通低压线路等效阻抗获得模块与普通低压线路线损计算模块连接，用于根据普通低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得普通低压线路的等效阻抗；

在本实施例中，低压线路的等效阻抗包括获得低压线路中每条相线的基波等效阻抗、低压线路中每条相线的谐波等效阻抗、低压线路中线零序基波等效阻抗以及低压线路中线谐波等效阻抗。

普通低压线路相线基波等效阻抗采用式I获得：

其中，R_A1、R_B1以及R_C1分别为普通低压线路的A相、B相以及C相的基波等效阻抗，单位为Ω，I为普通低压线路中支路的总数，I为大于1的整数，H_PiA、H_PiB和H_PiC为普通低压线路中支路i的A相、B相和C相有功电量总和，单位为kWh；H_QiA、H_QiB和H_QiC为普通低压线路中支路i的A相、B相和C相无功电量总和，单位为kvarh；i∈I；t为计量间隔时间，单位为h；U_avgiA、U_avgiB和U_avgiC为普通低压线路中支路i的A相、B相和C相在计量间隔时间t内运行电压的平均值，单位为kV；R_iΦ为普通低压线路中支路i的相线线路阻抗，单位为Ω；H_PΦ为普通低压线路所有相线有功电量总和，单位为kWh；H_QΦ为普通低压线路所有相线无功电量总和，单位为kvarh；U_avgΦ为普通低压线路相线电压平均值，单位为kV，其中P表示有功电量，Q表示无功电量，avg表示平均值，Φ表示相线，H表示总和；

普通低压线路每条相线谐波等效阻抗采用式II获得：

其中，R_Ak、R_Bk以及R_Ck分别为普通低压线路A相、B相以及C相的k次谐波等效阻抗，单位为Ω，k为谐波次数，k＝1,2,…,K，K为大于1的正整数；

普通低压线路中线零序基波等效阻抗R_LeqN采用式III获得：

其中，H_ND为普通低压线路中线总附加损耗，单位为kW；I_avgN为普通低压线路中线电流平均值，单位为A，N表示中线，D表示附加损耗；

普通低压线路中线谐波等效阻抗采用式IV获得：

其中，R_Nl为普通低压线路中线l次谐波等效阻抗，单位为Ω，l＝3,6,…,L，L为3的正整数倍数。

在本实施例中，H_PΦ、H_QΦ、U_avgΦ为普通低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，H_PiA、H_PiB和H_PiC由普通低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，H_QiA、H_QiB和H_QiC图1中的普通低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，U_avgiA、U_avgiB和U_avgiC由普通低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，A_ND和I_avgN由普通低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量获得，R_iΦ为普通低压线路已知的线缆参数。

在本实施例中，谐波等效阻抗的计算适用于任意次谐波等效阻抗的计算，一般是21次以内典型谐波，其中中线谐波一般是3倍次谐波。

在本实施例中，将三相不平衡、电压偏差、谐波因素考虑进线损的计算中，简化了计算的流程，提高了电能质量附加线损计算的速度。

普通低压线路电力扰动量等效电流获得模块与普通低压线路线损计算模块连接，用于根据普通低压线路中每条支路的电力数据，获得普通低压线路电力扰动量的等效电流；

在本实施例中，低压线路电力扰动量等效电流获得模块适用于模拟三相电能质量扰动或者单相电能质量扰动的等效电流的获得。

在本实施例中，低压线路电力扰动量的等效电流包括低压线路中每条相线的电力扰动量等效基波电流平均值、等效谐波电流有效值、中线电力扰动量的等效基波电流有效值、等效零序谐波电流有效值。

采用式V获得普通低压线路中相线的电力扰动量等效基波电流平均值：

其中，i_A1、i_B1和i_C1分别为普通低压线路中A相、B相和C相的电力扰动量等效基波电流平均值，单位为A，S_A1、S_B1和S_C1分别为在计量间隔时间t内普通低压线路中A相、B相和C相的基波视在功率，单位为kvarh，U_A1、U_B1和U_C1分别为在计量间隔时间t内普通低压线路中A相、B相和C相的基波电压平均值，单位为kV；

采用式VI获得普通低压线路中相线的电力扰动量等效谐波电流有效值：

其中，i_Ak、i_Bk以及i_Ck为分别普通低压线路中A相、B相以及C相的k次等效谐波电流有效值，单位为A；η_Ak、η_Bk以及η_Ck分别为普通低压线路中A相、B相以及C相的k次谐波电流畸变率；

采用式VII获得普通低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值i_N1：

其中，和分别表示普通低压线路中A相、B相和C相的相角；

采用式VIII获得普通低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值：

i_Nl＝3×i_Ak|k＝l式VIII

其中，i_Nl为普通低压线路中线电力扰动量等效零序l次谐波电流有效值，单位为A。

在本实施例中，S_A1、S_B1和S_C1由普通低压线路电力数据获得模块的三相电表直接测量获得，U_A1、U_B1和U_C1由普通低压线路电力数据获得模块的三相电表直接测量获得；和为已知的线缆参数。

在本实施例中，计算普通低压线路中的中线电力扰动量等效零序l次谐波电流有效值i_Nl时，当l＝3时，即低压线路中的中线电力扰动量等效零序3次谐波电流有效值i_N1＝3×i_A3，其中i_A3由式VI获得，i_A3＝i_A1×η_A3。

在本实施例中，首先获取低压线路首端整点时刻各相各次有功谐波电能、各次谐波电压、各相有功基波电能、基波电压；根据以上数据，获得各次谐波电流平均值、各相基波电流平均值；再将运算得到的各次谐波电流平均值以及各相基波电流平均值，将其构建成三相独立的电流源(各次谐波电流源幅值为各次谐波电流平均值、基波电流幅值为基波电流平均值(用以构建三相不平衡扰动模型))。

普通低压线路线损计算模块分别与普通低压线路等效阻抗获得模块以及普通低压线路电力扰动量数据获得模块连接，用于根据普通低压线路的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路的线损；

在本实施例中，低压线路的线损包括低压线路中每条相线的谐波、基波以及系统线损；还包括低压线路中的中线的谐波、基波以及系统线损。

普通低压线路的每条相线的谐波线损采用式X获得：

其中，以及分别为普通低压线路的A相、B相以及C相的谐波线损，单位为kWh；

普通低压线路的每条相线的基波线损采用式XI获得：

其中，P_A1、P_B1以及P_C1分别为普通低压线路的A相、B相以及C相的基波线损，单位为kWh；

普通低压线路的每条相线的系统线损采用式XII获得：

其中，P_∑A、P_∑B以及P_∑C为普通低压线路的A相、B相以及C相的系统线损，单位为kWh；

采用式XIII获得普通低压线路中的中线的谐波线损P_NL，单位为kWh：

采用式XIV获得普通低压线路中的中线的基波线损P_N1，单位为kWh：

P_N1＝i_N1²×R_N1×t式XIV

采用式XV获得普通低压线路中的中线的系统线损P_N，单位为kWh。

P_N＝P_NL+P_N1式XV

在本实施例中，式X中的等效电流i_Ak、i_Bk和i_Ck由式VI获得，等效阻抗R_Ak、R_Bk以及R_Ck由式II获得；

式XI中的等效电流i_A1、i_B1或i_C1由式V获得，等效电阻R_A1、R_B1以及R_C1由式I获得；

式XIII中的等效电流i_Nl由式VIII获得，等效电阻R_Nl由式IV获得；

式XIV中的等效电流i_N1由式VII获得，等效电阻R_N1由式III获得。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于，本实施例中的低压线路为含新能源低压线路，在对含新能源低压线路的线损进行计算时，由于新能源发电设备接入电网后，会对低压线路电力扰动量产生影响，主要是相线基波的影响，因此与实施例一中的普通低压线路相比，等效阻抗的获得过程完全相同，区别在于电力扰动量的等效电流获得过程，从而使得线损的计算过程产生区别。

在本发明中，首次提出了含新能源低压线路中电力扰动量对线损的影响，也是首次提出了含新能源低压线路中电力扰动量通过等效电流获得。

在本实施例中公开了一种低压配电网线损计算模型，用于对低压配电网中的含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算模型包括含新能源低压线路电力数据获得模块、含新能源低压线路等效阻抗获得模块、含新能源低压线路扰动量等效电流获得模块以及含新能源低压线路线损计算模块；

如图1所示的低压配电网线损计算模型中，10kv的电压经过变压器降压后，降为380v的电压输入低压配电网中，低压线路电力数据获得模块用于获得低压线路中所有能够利用仪器仪表获得的电力数据以及已知的电力数据，线路电力数据获得模块具体分布在低压电路首端、末端以及所有支路上的三相智能表计，各终端支路的负荷端装有单相或三相电能表，智能电表电能数据均为时间累积值，无法估算三相不平衡程度。因此，将计量间隔时间设置为24h，即通过选取代表日24小时整点数据，支路线路电能质量监测设备监测数据，得到低压线路中每条支路的电力数据，电力数据包括每条支路的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值。

在本实施例中，变压器的等级不限于10kV/0.38kV变压器，10kV/0.38kV变压器及其低压系统或者10kV/0.4kV变压器及其低压系统或者0.22kV的单相低压系统均适用。

含新能源低压线路电力数据获得模块分别与含新能源低压线路等效阻抗获得模块、含新能源低压线路扰动量等效电流获得模块以及含新能源低压线路线损计算模块连接，用于获得含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，电力数据包括每条支路在计量间隔时间内的相线电流、相线电压、相线有功电量总和、相线无功电量总和、相线基波有功电量、相线基波电压、相线的相角以及相线线路阻抗；还包括在计量间隔时间内支路有功电量总和、支路无功电量总和、中线总附加损耗以及中线总电流平均值；

含新能源低压线路等效阻抗获得模块与含新能源低压线路线损计算模块连接，用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路的等效阻抗；

可选地，含新能源低压线路等效阻抗包括含新能源低压线路相线基波等效阻抗、含新能源低压线路相线谐波等效阻抗、含新能源低压线路中线基波等效阻抗以及含新能源低压线路中线谐波等效阻抗，在含新能源低压线路等效阻抗获得模块中：

含新能源低压线路相线基波等效阻抗采用式XVI获得：

其中，R'_A1、R'_B1以及R_C'₁分别为含新能源低压线路的A相、B相以及C相的基波等效阻抗，单位为Ω，I为含新能源低压线路中支路的总数，I为大于1的整数，H’_PiA、H’_PiB和H’_PiC为含新能源低压线路中支路i的A相、B相和C相有功电量总和，单位为kWh；H’_QiA、H’_QiB和H’_QiC为含新能源低压线路中支路i的A相、B相和C相无功电量总和，单位为kvarh；i∈I；t为计量间隔时间，单位为h；U’_avgiA、U'_avgiB和U'_avgiC为含新能源低压线路中支路_i的A相、B相和C相在计量间隔时间t内运行电压的平均值，单位为kV；R'_iΦ为含新能源低压线路中支路_i的相线线路阻抗，单位为Ω；H’_PΦ为含新能源低压线路所有相线有功电量总和，单位为kWh；H’_QΦ为含新能源低压线路所有相线无功电量总和，单位为kvarh；U’_avgΦ为含新能源低压线路相线电压平均值，单位为kV，其中P表示有功电量，Q表示无功电量，avg表示平均值，Φ表示相线，H表示总和；

含新能源低压线路相线谐波等效阻抗采用式XVII获得：

其中，R'_Ak、R'_Bk以及R'_Ck分别为含新能源低压线路A相、B相以及C相的k次谐波等效阻抗，单位为Ω，k为相线谐波次数，k＝2,3,…,K，K为大于1的正整数；

采用式XVIII获得含新能源低压线路中线基波等效阻抗R'_N1，单位为Ω：

其中，H'_ND为含新能源低压线路中线总附加损耗，单位为kW；I’_avgN为含新能源低压线路中线总电流平均值，单位为A；

含新能源低压线路中线谐波等效阻抗采用式XIX获得：

其中，R'_Nl为含新能源低压线路中线l次谐波等效阻抗，单位为Ω。

在本实施例中，H'_PΦ、H'_QΦ、U’_avgΦ为含新能源低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，H’_PiA、H’_PiB和H’_PiC由含新能源低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，H’_QiA、H’_QiB和H’_QiC图1中的含新能源低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，U_avgiA、U'_avgiB和U'_avgiC由含新能源低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量所得，A'_ND和I’_avgN由含新能源低压线路电力数据获得模块中的三相电表直接测量获得，R'_iΦ为含新能源低压线路已知的线缆参数。

在本实施例中，谐波等效阻抗的计算适用于任意次谐波等效阻抗的计算，一般是21次以内典型谐波，其中中线谐波一般是3倍次谐波。

在本实施例中，将三相不平衡、电压偏差、谐波因素考虑进线损的计算中，简化了计算的流程，提高了电能质量附加线损计算的速度。

含新能源低压线路电力扰动量等效电流获得模块与含新能源低压线路线损计算模块连接，用于根据含新能源低压线路中每条支路在计量间隔时间内的电力数据，获得含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流；

采用式XX获得低压线路中的含新能源相线的电力扰动量的等效基波电流有效值：

其中，i_gA1、i_gB1和i_gC1分别为低压线路中含新能源的A相、B相和C相电力扰动量的等效基波电流有效值，单位为A；i_avgA、i_avgB和i_avgC分别为低压线路中含新能源的A相、B相和C相的电流平均值，单位为A，i'_A1、i'_B1和i'_C1分别为含新能源低压线路中A相、B相和C相的电力扰动量等效基波电流平均值，单位为A；

其中，i'_A1、i'_B1和i'_C1采用式XXI获得：

其中，S'_A1、S'_B1和S'_C1分别为在计量间隔时间t内含新能源低压线路中A相、B相和C相的基波视在功率，单位为kvarh，t为计量间隔时间，单位为h，U'_A1、U'_B1和U'_C1分别为在计量间隔时间t内含新能源低压线路中A相、B相和C相的基波电压平均值，单位为kV；

在本实施例中，S'_A1、S'_B1和S'_C1由含新能源低压线路电力数据获得模块的三相电表直接测量获得，U'_A1、U'_B1和U'_C1由含新能源低压线路电力数据获得模块的三相电表直接测量获得；和为已知的线缆参数。i_gA、i_gB和i_gC由含新能源低压线路电力数据获得模块的三相电表直接测量获得。

采用式XXII获得含新能源低压线路中相线的电力扰动量等效谐波电流有效值：

其中，i'_Ak、i'_Bk以及i'_Ck为分别含新能源低压线路中A相、B相以及C相的电力扰动量k次等效谐波电流有效值，单位为A；η'_Ak、η'_Bk以及η'_Ck分别为含新能源低压线路中A相、B相以及C相的k次谐波电流畸变率；

采用式XXIII获得含新能源低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值i'_N1：

其中，和分别表示含新能源低压线路中A相、B相和C相的相角；

采用式XXIV获得含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值：

i'_Nl＝3×i'_Ak|k＝l式XXIV

其中，i'_Nl为含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序l次谐波电流有效值，单位为A。

在本实施例中，首先获取低压线路首端整点时刻各相各次有功谐波电能、各次谐波电压、各相有功基波电能、基波电压；根据以上数据，获得各次谐波电流平均值、各相基波电流平均值；再将运算得到的各次谐波电流平均值以及各相基波电流平均值，将其构建成三相独立的电流源(各次谐波电流源幅值为各次谐波电流平均值、基波电流幅值为基波电流平均值(用以构建三相不平衡扰动模型))。

将新能源系统等效为电流源，构建三相电流源/三个单相电流源，新能源电流源电流方向指向电网，跟负载电流方向相反，构建了三相独立电流源，中线零序电流含量和大小确定完成电力扰动量等效模块。

含新能源低压线路线损计算模块分别与含新能源低压线路等效阻抗获得模块以及含新能源低压线路电力扰动量数据获得模块连接，用于根据含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损；

含新能源低压线路的线损包括含新能源低压线路相线的谐波线损、含新能源低压线路相线的基波线损、含新能源低压线路相线的系统线损、含新能源低压线路中线的谐波线损、含新能源低压线路中线的基波线损、含新能源低压线路中线的系统线损，在含新能源低压线路线损计算模块中：

采用式XXV获得含新能源低压线路相线的谐波线损：

其中，P'_AK、P'_BK以及P'_CK分别为含新能源低压线路的A相、B相以及C相的谐波线损，单位为kWh；

采用式XXVI获得含新能源低压线路相线的基波线损：

其中，P'_A1、P'_B1以及P'_C1分别为含新能源低压线路的A相、B相以及C相的基波线损，单位为kWh；

采用式XXVII获得含新能源低压线路相线的系统线损：

其中，P'_A、P'_B以及P'_C为含新能源低压线路的A相、B相以及C相的系统线损，单位为kWh；

采用式XXVIII获得含新能源低压线路中线的谐波线损P'_NL，单位为kWh：

采用式XXIX获得含新能源低压线路中线的基波线损P'_N1，单位为kWh：

P'_N1＝i'_N1²×R'_N1×t式XXIX

采用式XXX获得含新能源低压线路中线的系统线损P'_∑N，单位为kWh。

P'_N＝P'_NL+P'_N1式XXX

在本实施例中，式XX中的等效电流i'_Ak、i'_Bk和i'_Ck由式XXII获得，等效阻抗R'_Ak、R'_Bk以及R'_Ck由式XVII获得；

式XI中的等效电流i_gA1、i_gB1和i_gC1由式XX获得，等效电阻R'_A1、R'_B1以及R_C'₁由式XVI获得；

式XIII中的等效电流i'_Nl由式XXIV获得，等效电阻R'_Nl由式XIX获得；

式XIV中的等效电流i'_N1由式XXIII获得，等效电阻R'_N1由式XVIII获得。

一般来说，低压配电网可能会存在既有普通低压线路还有含新能源低压线路，针对该种情况，分别计算普通低压线路的线损以及含新能源低压线路的线损后，相加获得低压配电网的线损。

实施例三

在本实施例中公开了一种低压配电网线损计算方法，用于对普通低压配电网中的普通低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算。

计算方法按照以下步骤执行：

步骤1、获得普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗，普通低压线路的等效阻抗包括普通低压线路中每条相线的基波等效阻抗、普通低压线路中每条相线的谐波等效阻抗、普通低压线路中线零序基波等效阻抗以及普通低压线路中线谐波等效阻抗；

可选地，步骤1中，获得普通低压线路的等效阻抗时，

步骤1.1、采用式I获得普通低压线路相线基波等效阻抗：

步骤1.2、采用式II获得普通低压线路每条相线谐波等效阻抗：

步骤1.3、采用式III获得普通低压线路中线零序基波等效阻抗：

步骤1.4、采用式IV获得普通低压线路中线谐波等效阻抗。

步骤2、获得普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，普通低压线路电力扰动量的等效电流包括普通低压线路中每条相线的电力扰动量等效基波电流平均值、每条相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、普通低压线路中的中线电力扰动量等效基波电流有效值、普通低压线路中的中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值以及普通低压线路中的含新能源相线的电力扰动量的等效基波电流有效值，具体包括：

步骤2.1、采用式V获得普通低压线路中每条相线的电力扰动量等效基波电流平均值：

步骤2.2、采用式VI获得每条相线的电力扰动量等效谐波电流有效值：

步骤2.3、采用式VII获得普通低压线路中的中线电力扰动量等效基波电流有效值：

步骤2.4、采用式VIII获得普通低压线路中的中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值：

i_Nl＝3×i_Ak|k＝l式VIII

步骤3、根据普通低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗以及普通低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，利用电能计算公式获得普通低压线路在计量间隔时间内的线损。

步骤3.1、普通低压线路的每条相线的谐波线损采用式X获得：

步骤3.2、普通低压线路的每条相线的基波线损采用XI获得：

步骤3.3、普通低压线路的每条相线的系统线损采用式XII获得：

步骤3.4、采用式XIII获得普通低压线路中的中线的谐波线损P_NL，单位为kwh：

步骤3.5、采用式XIV获得普通低压线路中的中线的基波线损P_N1，单位为kwh：

P_N1＝i_N1²×R_N1×t式XIV

步骤3.6、采用式XV获得普通低压线路中的中线的系统线损P_N，单位为kwh。

P_N＝P_NL+P_N1式XV

实施例四

在本实施例中与实施例三不同的是，本实施例公开了一种低压配电网线损计算方法，用于对低压配电网中的含新能源低压线路在计量间隔时间内的线损进行计算，计算方法按照以下步骤执行：

步骤一、获得含新能源低压线路在计量间隔时间内的等效阻抗，含新能源低压线路等效阻抗包括含新能源低压线路相线基波等效阻抗、含新能源低压线路相线谐波等效阻抗、含新能源低压线路中线基波等效阻抗以及含新能源低压线路中线谐波等效阻抗，具体包括：

步骤一.一、含新能源低压线路相线基波等效阻抗采用式XVI获得：

步骤一.二、含新能源低压线路相线谐波等效阻抗采用式XVII获得：

步骤一.三、采用式XVIII获得含新能源低压线路中线基波等效阻抗R’_LeqN，单位为Ω：

步骤一.四、含新能源低压线路中线谐波等效阻抗采用式XIX获得：

步骤二、获得含新能源低压线路电力扰动量在计量间隔时间内的等效电流，含新能源低压线路电力扰动量的等效电流包括含新能源低压线路相线的电力扰动量等效基波电流平均值、含新能源低压线路相线的电力扰动量等效谐波电流有效值、含新能源低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值以及含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值；

步骤二.一、采用式XX获得低压线路中的含新能源相线的电力扰动量的等效基波电流有效值：

其中，i'_A1、i'_B1和i'_C1采用式XXI获得：

步骤二.二、采用式XXII获得含新能源低压线路中相线的电力扰动量等效谐波电流有效值：

步骤二.三、采用式XXIII获得含新能源低压线路中线电力扰动量等效基波电流有效值i'_N1：

步骤二.四、采用式XXIV获得含新能源低压线路中线电力扰动量等效零序谐波电流有效值：

i'_Nl＝3×i'_Ak|k＝l式XXIV

步骤3、根据含新能源低压线路的等效阻抗以及含新能源低压线路电力扰动量的等效电流，利用电能计算公式获得含新能源低压线路的线损。

具体包括：

步骤三.一、采用式XXV获得含新能源低压线路相线的谐波线损：

步骤三.二、采用式XXVI获得含新能源低压线路相线的基波线损：

步骤三.三、采用式XXVII获得含新能源低压线路相线的系统线损：

步骤三.四、采用式XXVIII获得含新能源低压线路中线的谐波线损P'_NL，单位为kWh：

步骤三.五、采用式XXIX获得含新能源低压线路中线的基波线损P'_N1，单位为kWh：

P'_N1＝i'_N1²×R'_N1×t式XXIX

步骤三.六、采用式XXX获得含新能源低压线路中线的系统线损P'_N，单位为kWh。

P'_N＝P'_NL+P'_N1式XXX

实施例五

在本实施例中，对如图2所示的低压线网包括普通低压线路和含新能源低压线路，其中第1段为普通低压线路，第2段为含新能源低压线路，第3段为普通低压线路，第4段为普通低压线路，该低压线网为三相四线制式，且中线线径与相线一致，系统统计量时间间隔t＝1h；低压线路1至低压线路4总的有功电量总和H_PΦ＝215.6kWh，低压线路1至低压线路4总的无功电量总和H_QΦ＝65.6kvarh，低压线路1至低压线路4中线总附加损耗H_ND＝3235kW，低压线路1至低压线路4中线总电流平均值I_avgN＝81.05A，相线电压平均值U_avgΦ＝214.5V。

对于第1段普通低压线路用线路电表I获得的数据有：A相有功电量总和H_P1A＝13.3kwh，B相有功电量总和H_P1B＝14.2kwh，C相有功电量总和H_P1C＝18.4kwh，A相无功电量总和H_Q1A＝3.0kvarh，B相无功电量总和H_Q1B＝2.1kvarh，C相无功电量总和H_Q1C＝1.5kvarh，A相在1h内运行电压的平均值U_avg1A＝208.7V，B相在1h内运行电压的平均值U_avg1B＝208.4V，C相在1h内运行电压的平均值U_avg1C＝207.9V，相线线路阻抗R_1Φ＝0.105Ω，在1h内A相基波有功电量在1h内B相基波有功电量在1h内C相基波有功电量在1h内A相基波电压平均值在1h内B相基波电压平均值在1h内C相基波电压平均值

对于第2段含新能源低压线路用线路电表II获得的数据有：A相有功电量总和H_P2A'＝3.3kwh，B相有功电量总和H_P2B'＝4.2kwh，C相有功电量总和H_P2C'＝18.4kwh，A相无功电量总和H_Q2A'＝3.1kvarh，B相无功电量总和H_Q2B'＝2.3kvarh，C相无功电量总和H_Q2C'＝1.8kvarh，A相在1h内运行电压的平均值U_avg2A'＝216.3V，B相在1h内运行电压的平均值U_avg2B'＝215.6V，C相在1h内运行电压的平均值U_avg2C'＝213.6V，相线线路阻抗R_2Φ'＝0.14Ω，在1h内A相基波有功电量在1h内B相基波有功电量在1h内C相基波有功电量在1h内A相基波电压平均值在1h内B相基波电压平均值在1h内C相基波电压平均值

对于第3段普通低压线路用线路电表III获得的数据有：A相有功电量总和H_P3A＝11.2kwh，B相有功电量总和H_P3B＝19.6kwh，C相有功电量总和H_P3C＝30.4kwh，A相无功电量总和H_Q3A＝6.1kvarh，B相无功电量总和H_Q3B＝3.6kvarh，C相无功电量总和H_Q3C＝9.8kvarh，A相在1h内运行电压的平均值U_avg3A＝202.9V，B相在1h内运行电压的平均值U_avg3B＝198.2V，C相在1h内运行电压的平均值U_avg3C＝192.7V，相线线路阻抗R_3Φ＝0.28Ω，在1h内A相基波有功电量在1h内B相基波有功电量在1h内C相基波有功电量在1h内A相基波电压平均值在1h内B相基波电压平均值在1h内C相基波电压平均值

对于第4段普通低压线路用线路电表IV获得的数据有：A相有功电量总和H_P4A＝17.3kwh，B相有功电量总和H_P4B＝29.1kwh，C相有功电量总和H_P4C＝46.2kwh，A相无功电量总和H_Q4A＝10.9kvarh，B相无功电量总和H_Q4B＝7.6kvarh，C相无功电量总和H_Q4C＝13.8kvarh，A相在1h内运行电压的平均值U_avg4A＝238.7V，B相在1h内运行电压的平均值U_avg4B＝237.1V，C相在1h内运行电压的平均值U_avg4C＝234.6V，相线线路阻抗R_4Φ＝0.207Ω，在1h内A相基波有功电量在1h内B相基波有功电量在1h内C相基波有功电量在1h内A相基波电压平均值在1h内B相基波电压平均值在1h内C相基波电压平均值

由于该低压线网的中中线与相线的线径一致，因此该低压线网中每条低压线路(包括普通线路以及含新能源线路)的相线基波等效阻抗、相线谐波等效阻抗、中线基波等效阻抗以及中线谐波等效阻抗均一致，因此在计算低压线网的A相、B相以及C相的基波等效阻抗时，采用式I或式都可以计算，采用式I计算时，将含新能源线路的各值代入至式I中即可，则

同样地获得第1段至第4段低压线路A相、B相以及C相的5次、7次的谐波等效阻抗。

以上，获得了该低压线网中每条低压线路(包括普通线路以及含新能源线路)的相线基波等效阻抗、相线谐波等效阻抗、中线基波等效阻抗以及中线谐波等效阻抗。

接下来计算第1段低压线路至第4段低压线路中每条低压线路的等效电流，包括等效基波电流平均值、等效谐波电流有效值、等效基波电流有效值以及等效零序谐波电流有效值。

对于第1段低压线路：

采用式V获得A相、B相和C相的电力扰动量等效基波电流平均值：

采用式VI获得A相、B相以及C相的3、5、7次等效谐波电流有效值，其中A相3次谐波电流畸变率A相5次谐波电流畸变率A相7次谐波电流畸变率B相3次谐波电流畸变率B相5次谐波电流畸变率B相7次谐波电流畸变率C相3次谐波电流畸变率C相5次谐波电流畸变率C相7次谐波电流畸变率

获得A相、B相以及C相的3次等效谐波电流有效值为：

同样地，获得A相、B相以及C相的5次等效谐波电流有效值分别为

同样地，获得A相、B相以及C相的7次等效谐波电流有效值分别为

采用式VII获得中线电力扰动量等效基波电流有效值

采用式VIII获得中线电力扰动量等效零序3次谐波电流有效值，l＝k＝3，

对于与第1条普通低压线路相同的第3条普通低压线路以及第4条普通低压线路，均与上述方法一致。

对于第3条普通低压线路：

采用式V获得A相、B相和C相的电力扰动量等效基波电流平均值：

以及

采用VI获得第3条普通低压线路的A相、B相以及C相的3、5、7次等效谐波电流有效值，其中A相3次谐波电流畸变率A相5次谐波电流畸变率A相7次谐波电流畸变率B相3次谐波电流畸变率B相5次谐波电流畸变率B相7次谐波电流畸变率C相3次谐波电流畸变率C相5次谐波电流畸变率C相7次谐波电流畸变率获得A相、B相以及C相的3次等效谐波电流有效值分别为获得A相、B相以及C相的5次等效谐波电流有效值分别为获得A相、B相以及C相的7次等效谐波电流有效值分别为

采用式VII获得中线电力扰动量等效基波电流有效值

采用式VIII获得中线电力扰动量等效零序3次谐波电流有效值，l＝k＝3，

同样地，对于第4条普通低压线路：

采用式V获得A相、B相和C相的电力扰动量等效基波电流平均值：

以及

采用VI获得第3条普通低压线路的A相、B相以及C相的3、5、7次等效谐波电流有效值，其中A相3次谐波电流畸变率A相5次谐波电流畸变率A相7次谐波电流畸变率B相3次谐波电流畸变率B相5次谐波电流畸变率B相7次谐波电流畸变率C相3次谐波电流畸变率C相5次谐波电流畸变率C相7次谐波电流畸变率获得A相、B相以及C相的3次等效谐波电流有效值分别为获得A相、B相以及C相的5次等效谐波电流有效值分别为获得A相、B相以及C相的7次等效谐波电流有效值分别为

采用式VII获得中线电力扰动量等效基波电流有效值

采用式VIII获得中线电力扰动量等效零序3次谐波电流有效值，l＝k＝3，

在本实施例中，对第2条含新能源低压线路的等效电流进行计算：

采用式XX获得A相、B相以及C相电力扰动量的等效基波电流有效值：

采用式XXII获得A相、B相以及C相电力扰动量的3、5、7次等效谐波电流有效值，其中A相3次谐波电流畸变率A相5次谐波电流畸变率A相7次谐波电流畸变率B相3次谐波电流畸变率B相5次谐波电流畸变率B相7次谐波电流畸变率C相3次谐波电流畸变率C相5次谐波电流畸变率C相7次谐波电流畸变率获得A相、B相以及C相的3次等效谐波电流有效值分别为获得A相、B相以及C相的5次等效谐波电流有效值分别为获得A相、B相以及C相的7次等效谐波电流有效值分别为

采用式XXIII获得中线电力扰动量等效基波电流有效值

采用式VIII获得中线电力扰动量等效零序3次谐波电流有效值，l＝k＝3，

在以上的步骤获得等效电阻以及等效电流之后，计算每一条低压线路的阻抗。

对于第1条低压线路(普通低压线路)：

采用式X获得A相、B相以及C相的谐波线损：

采用式XI获得A相、B相以及C相的基波线损：

则相线的系统线损为：

采用式XIII获得中线的谐波线损

采用式XIV获得中线的基波线损

则中线系统线损

则第1条低压线路的总线损为250.12Wh。

同样地，对于第3条低压线路(普通低压线路)：

采用式X获得A相、B相以及C相的谐波线损：

采用式XI获得A相、B相以及C相的基波线损：

采用式XIII获得中线的谐波线损

采用式XIV获得中线的基波线损

则第3条低压线路的总线损为250.12kWh。

同样地，对于第4条低压线路(普通低压线路)：

采用式X获得A相、B相以及C相的谐波线损：

采用式XI获得A相、B相以及C相的基波线损：

采用式XIII获得中线的谐波线损

采用式XIV获得中线的基波线损

则第3条低压线路的总线损为6.54kWh。

对于第2条低压线路(含新能源低压线路)：

式XXV获得A相、B相以及C相的谐波线损：

采用式XI获得A相、B相以及C相的基波线损：

式XXVIII获得中线的谐波线损

采用式XXIX获得中线的基波线损

则含新能源的低压线路即第2条低压线路的总损耗为558.66wh。

根据以上的计算，如图2所示的低压线网的线路总损耗为9.198kwh。