一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法

摘要

本发明公开了一种利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法，在根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷后，通过利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区，按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案，最后进行经济估算，选择在使用期内年总费用最低的导线集。本发明在选择导线过程中考虑到其经济负荷区，使其达到最佳经济性，同时在规划方案时选择截面稍大的导线，增加了系统的可靠性和安全性，对提高电网服务水平，增加电网收益有重要的意义；此外，本发明也建立了线路选型数据库，为日后定期检查线路经济性，和线路的升级提供数据支持。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的技术领域，尤其是指一种利用EXCEL进行配电网线 路选型和经济估算的方法。

背景技术

配电网作为电力系统中的重要组成部分，其网络的优劣将直接影响供电的 安全性、可靠性、运行及投资的经济性、电力供需平衡以及供电质量等，进而 可能导致用户不断增长的用电需求无法得到满足。因此，从全局出发，规划出 具有最优工作方式、能最大限度满足用户需求的配电系统就成为配电网规划的 重要目的之一。

从国内外配电网规划的研究文献来看，对配电网规划的研究主要集中在负 荷预测、变电站选址定容、网络接线模式分析、配电网络优化、配电网可靠性 分析等几个方面，对配电网导线选择的研究分析还不够深入，缺乏指导导线集 选择和进行经济性分析的有效方法。因此，研究配电网线路的选型和经济估算， 建立线路选型数据库，对提高电网服务水平，增加电网收益有重要的意义，同 时为日后定期检查线路经济性提供数据支持。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单易行的利用EXCEL 进行配电网线路选型和经济估算的方法，该方法针对复杂配电网线路选型处理 效率高，且不易出错。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种利用EXCEL进行配电 网线路选型和经济估算的方法，包括以下步骤：

1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷；

2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区， 按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案，如下：

2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库，导线的参 数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值，投资费用包括线路及相 关设备的投资费用、年固定开销；

2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷，求出导 线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式，如下：

$C_0=C_P\frac{i\times {(1+i)}^n}{{(1+i)}^n-1}+C_w+C_z---1)$

式中，C₀为折合到每年的投资费用，C_P为初始建设投资费用，i为贷款年利 率，n为线路使用年限，C_w为维修费用，C_z为折旧费；

由

得到

式中，U为导线的线电压，I为导线的传输电流，为功率因素，P为导 线的负荷；

C_L＝C₀+3×I²R×T_max×C_E           4)

式中，C_L为线路每年的综合费用，T_max为线路的最大负荷小时数，C_E为电价；

将上式1)和式3)代入式4)，即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线 的解析式；

2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解，得到相 邻截面曲线的交点，确定该导线的经济负荷区，如下：

将步骤2.1)中的数据代入步骤2.2)得到的解析式，即得到不同截面负荷 与费用曲线的方程：

$\left(\begin{array}{c}{C}_{L1}\\ .\\ .\\ .\\ C_{\mathrm{Ln}}\end{array}\right)=f\left(\begin{array}{c}{P}_1\\ .\\ .\\ .\\ P_n\end{array}\right)$

令C_L1＝C_L2解出P_a，得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,P_a]；令C_L2＝C_L3解出P_b，得到第二个截面的导线的经济负荷区为[P_a,P_b]；同理可得到各截面的导 线的经济负荷区；

2.4)根据线路所带负荷和不同截面导体的经济负荷区，确定每一段所采用 的导线，使该段线路所带负荷正好在所选导线的经济负荷区内；

2.5)若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M，这步骤2.4) 的选择结果即为所求导线集；若N>M，则可将(M-N)种导线改为步骤2.4)所 选导线中截面大的导线，因为最大截面的导线通常不再升级，故方案数为“从 M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数

3)进行经济估算，选择在使用期内年总费用最低的导线集，如下：

3.1)根据步骤2.5)，若选择的导线无需升级，由于每段线路都在导线的经 济负荷区内，此时原方案的经济性最好；若选择的导线需要升级，则应根据各 截面的负荷与费用曲线方程，计算每一段导线在给定负荷P下，升级前后的年 度费用C_L的差额，比较各种方案的经济性，即现方案与原方案的费用差额；

3.2)确定最优方案，找出费用最低的方案为最优方案。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、选择导线过程中考虑到其经济负荷区，使其达到最佳经济性，同时在规 划方案时选择截面稍大的导线，增加了系统的可靠性和安全性，对提高电网服 务水平，增加电网收益有重要的意义；

2、建立了线路选型数据库，为日后定期检查线路经济性，和线路的升级提 供数据支持。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本实施例所述的利用EXCEL进行配电网线路选型和经济估算的方法，其具 体情况如下：

1)根据配电网规划确定传输介质、传输距离及线路负荷，如下：

1.1)为了适应不同的输配电环境，首先按配电系统所处环境来决定选择导 线的类型，导线的敷设方式可分为架空线和电缆两大类，根据环境需求和经济 性原则选择相应的敷设方式；

1.2)除了考虑环境因素外，还要考虑其电气性能，因此，导线选择的目的 就是从多种不同型号的导线中合理选出几种导线，使形成的配电网供电可靠、 经济。

2)利用EXCEL查找不同截面导线的参数和投资费用并计算其经济负荷区， 按配电网规划的负荷在经济负荷区内选择导线、确定规划方案，如下：

2.1)用EXCEL建立不同截面导线的参数及投资费用的数据库，导线的参 数应包括导线的型号、截面积、载流量、交流电阻值(欧/km)，投资费用包括 线路及相关设备的投资费用(折合到每年，用PMT函数)、年固定开销(如维 修费用，折旧费用DB函数)，如下表1所示；

表1

线路截面 载流量(A) R(欧/km) Cp(万元/km) Cw(万元) Cz(万元) LGJ-70 275 0.45 19.5     LGJ-95 335 0.33 21     LGJ-120 380 0.27 22.5     LGJ-150 445 0.21 24.5     LGJ-185 515 0.17 27     LGJ-240 610 0.132 29.5     LGJ-300 710 0.107 32     LGJ-400 898 0.079 36    

2.2)根据不同截面导线的参数及投资费用的数据库和传输的负荷，求出导 线集中不同截面的负荷与费用曲线具体方程的解析式，如下：

$C_0=C_P\frac{i\times {(1+i)}^n}{{(1+i)}^n-1}+C_w+C_z---1)$

式中，C₀为折合到每年的投资费用，C_P为初始建设投资费用，i为贷款年利 率，n为线路使用年限，C_w为维修费用，C_z为折旧费；

由

得到$I=\frac{P}{\sqrt{3}U\cos \phi }---3)$

式中，U为导线的线电压，I为导线的传输电流，为功率因素，P为导 线的负荷；

C_L＝C₀+3×I²R×T_max×C_E           4)

式中，C_L为线路每年的综合费用，T_max为线路的最大负荷小时数，C_E为电价；

将上式1)和式3)代入式4)，即得到导线集中不同截面的负荷与费用曲线 的解析式；

2.3)每两个相邻截面的负荷与费用曲线的解析式组成方程组求解，得到相 邻截面曲线的交点，确定该导线的经济负荷区，如下：

将步骤2.1)中的数据(即上表1中的数据)代入步骤2.2)得到的解析式， 即得到不同截面负荷与费用曲线的方程：

$\left(\begin{array}{c}{C}_{L1}\\ .\\ .\\ .\\ C_{\mathrm{Ln}}\end{array}\right)=f\left(\begin{array}{c}{P}_1\\ .\\ .\\ .\\ P_n\end{array}\right)$

令C_L1＝C_L2解出P_a，得到第一个截面的导线的经济负荷区为[0,P_a]；令C_L2＝C_L3解出P_b，得到第二个截面的导线的经济负荷区为[P_a,P_b]；同理可得到各截面的导 线的经济负荷区；

2.5)设计时，一般只选择几种类型的导线，因为选择导线类型增多时相应 的配置和投资也会增多，若步骤2.4)所选导线种类数N<规定的导线种类数M， 这步骤2.4)的选择结果即为所求导线集；若N>M，则可将(M-N)种导线改为 步骤2.4)所选导线中截面大的导线，因为最大截面的导线通常不再升级，故方 案数为“从M-1种导线中升级M-N种导线”的组合数

3)进行经济估算，选择在使用期内年总费用最低的导线集，如下：

3.1)根据步骤2.5)，若选择的导线无需升级，由于每段线路都在导线的经 济负荷区内，此时原方案的经济性最好；若选择的导线需要升级，则应根据各 截面的负荷与费用曲线方程，计算每一段导线在给定负荷P下，升级前后的年 度费用C_L的差额，比较各种方案的经济性，即现方案与原方案的费用差额；

3.2)确定最优方案，找出费用最低的方案为最优方案。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实 施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范 围内。