一种计及可靠性和经济性的配电设备运行效率评价方法

摘要

本发明涉及一种计及可靠性和经济性的配电设备运行效率评价方法，包括下述步骤：(1)确定经济运行区间上下限P

说明书

技术领域

本发明涉及配电网规划设计、建设改造及运行监测技术，具体涉及一种计及可靠性和经 济性的配电设备运行效率评价方法。

背景技术

如何客观地分析配电网资产运行效率，进而改善资源配置方式并提升运营效益，是当前 配电网规划、运行和管理所面临的重要课题之一。目前国内外评价配电网效率的指标主要包 括“变压器平均负载率”、“线路平均负载率”、“单位变电容量供电量”、“单位线路长度供电量”、 “轻载线路比例”、“轻载变压器比例”、“容载比”等，多为单项指标，所能反映的问题往往局 限于某一方面。此外，配电网的运行状态随着时间推移不断的发生变化，目前已有的以负荷 和电量等为基础的指标，仅能表征某一时间断面下的静态情况，不能准确反映配电网运行效 率在时间维度上动态变化的整体情况，存在较大的局限性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种计及可靠性和经济性的配电设备运行效 率评价方法，本发明综合考虑安全可靠、经济运行、利用率和持续时间等因素，能够更加全 面的评价配电设备在全时域内的运行效率。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种计及可靠性和经济性的配电设备运行效率评价方法，其改进之处在于， 所述方法包括下述步骤：

(1)确定经济运行区间上下限P₂和P₁；

(2)将配电设备时序负荷曲线按照大小顺序重新排列，得到负荷持续曲线；

(3)依据负荷持续曲线和经济运行区间，确定超出配电设备经济运行区间上限P₂的供 电量S₁、配电设备经济运行区间内的电量S₂和低于配电设备经济运行区间下限P₁的供电量 S₃；

(4)确定配电设备的缺供电量S₄和配电设备的损耗电量S₅，其中S₄为由于设备停运导 致向用户少供的电量，S₅为由于设备自身存在的阻抗所消耗的电量；

(5)根据配电设备所在区的GDPG、年全社会用电量E和平均销售电价p，确定度电产 值修正系数α，$\alpha =\frac{G}{E}·\frac{1}{p};$

(6)根据配电设备运行效率评价模型确定配电设备运行效率EER。

进一步地，所述步骤(1)中，依据GB/T13462《电力变压器经济运行》、DL/T5222《导 体和电器选择设计技术规定》标准，结合配电设备参数，确定经济运行区间上下限P₂和P₁；

对于配电线路，配电设备参数包括导线截面S、导体材质(铝/铜)、最大负荷利用时间范 围T₁为最大负荷利用小时上限、T₂为最大负荷利用小时下限、导体的经济电流密度j₁、j₂， j₁、j₂分别对应于T₁、T₂；

对于变压器，配电设备参数包括变压器综合功率空载损耗P_0Z、变压器综合功率额定负载 功率损耗P_KZ、负载波动损耗系数K_T；

对于配电线路，其中为线路负荷的功率 因数；

对于变压器，最佳经济运行区位为$1.33{\beta }_{\mathrm{JZ}}^2\le \beta \le 0.75,$其中${\beta }_{\mathrm{JZ}}=\sqrt{\frac{P_{0Z}}{K_T{P}_{\mathrm{KZ}}}};$其中S为变压器额定容量，为变压器负荷 的功率因数。

进一步地，所述步骤(5)中，度电产值修正系数α的表达式为：度电产值修正系数＝度 电产值/平均销售电价；度电产值为区域内每千瓦时电量所产生的GDP，单位为元。

进一步地，所述步骤(6)中，配电设备运行效率评价模型的表达式如下：

$\mathrm{EEP}=\frac{S_2}{S_1+S_2+S_3+\alpha S_4+S_5};$

配电设备运行效率EER为[0，1]区间的数值；对于运行的配电设备而言，S₁、S₃、S₄、 S₅越小，则S₂所占比重越大，配电设备运行效率EER的数值越大，即表明配电设备的实际 运行相对于经济运行区间的偏差越小，其运行效率就越高；反之，则配电设备运行效率EER 的数值会越小，表明其运行效率越低；

当配电设备年负荷持续曲线全部位于经济运行区间内时，即EER为1时，其运行效率最 高；当配电设备年负荷持续曲线全部位于经济运行区间外时，即EER为0时，其运行效率最 低；

式中：S₁、S₃为超出配电设备经济运行区间的负荷曲线与经济运行区间上、下限P₂和P₁的偏差电量；S₁为超出配电设备经济运行区间上限P₂的供电量，S₃为低于配电设备经济运行 区间下限P₁的供电量；

S₂为配电设备经济运行区间内的电量，即负荷曲线介于P₁和P₂区间内的供电量，与配 电设备选型和运行方式相关；

S₄为配电设备的缺供电量，与配电设备质量、网架结构、自动化水平和运维检修水平相 关；

S₅为配电设备的损耗电量，与配电设备选型、运行方式和管理水平相关；

α为度电产值修正系数。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

(1)本发明提出的模型综合考虑了配电设备的可靠性和经济性，能够更加全面的评价配 电设备运行效率。

(2)本发明提出的模型综合考虑了设备的利用率、经济运行区间和持续运行时间等，能 够更加准确和客观的反映设备运行效率。

附图说明

图1是本发明提供的计及可靠性和经济性的配电设备运行效率评价方法的流程图；

图2是本发明提供的配电设备运行效率评价模型示意图；

图3是本发明提供的具体实施例的变压器A的年负荷持续曲线图；

图4是本发明提供的具体实施例的变压器B的年负荷持续曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的计及可靠性和经济性的配电设备运行效率评价方法的流程如图1所示，包 括下述步骤：

(1)依据GB/T13462《电力变压器经济运行》、DL/T5222《导体和电器选择设计技术 规定》标准，结合配电设备参数，确定经济运行区间上下限P₂和P₁；

对于配电线路，配电设备参数包括导线截面S、导体材质(铝/铜)、最大负荷利用时间范 围T₁为最大负荷利用小时上限、T₂为最大负荷利用小时下限、导体的经济电流密度j₁、j₂， j₁、j₂分别对应于T₁、T₂；

对于变压器，配电设备参数包括变压器综合功率空载损耗P_0Z、变压器综合功率额定负载 功率损耗P_KZ、负载波动损耗系数K_T；

对于配电线路，其中为线路负荷的功率 因数；

对于变压器，最佳经济运行区位为$1.33{\beta }_{\mathrm{JZ}}^2\le \beta \le 0.75,$其中${\beta }_{\mathrm{JZ}}=\sqrt{\frac{P_{0Z}}{K_T{P}_{\mathrm{KZ}}}};$其中S为变压器额定容量，cos？为变压器负荷 的功率因数。

(2)将配电设备时序负荷曲线按照大小顺序重新排列，得到负荷持续曲线；

(3)依据负荷持续曲线和经济运行区间，确定超出设备经济运行区间上限P₂的供电量 S₁、设备经济运行区间内的电量S₂和低于设备经济运行区间下限P₁的供电量S₃；

(4)根据数据统计，确定设备的缺供电量S₄和设备的损耗电量S₅；

(5)根据配电设备所在区的GDP、年全社会用电量和平均销售电价，确定出度电产值 修正系数α；α为度电产值修正系数。度电产值修正系数＝度电产值/平均销售电价；度电产 值为区域内每千瓦时电量所产生的GDP(元)。停电不仅对电力公司带来销售电量的损失， 也对用户造成了损失，且后者的损失往往大于前者。因此，需要使用度电产值修正系数α来 提升S₄在整体中的重要性。

(6)根据配电设备运行效率评价模型确定配电设备运行效率EER：

配电设备运行效率评价模型的表达式如下：

$\mathrm{EEP}=\frac{S_2}{S_1+S_2+S_3+\alpha S_4+S_5};$

配电设备运行效率EER是一个处于[0，1]区间的数值；对于运行的配电设备而言，S₁、 S₃、S₄、S₅越小，则S₂所占比重越大，配电设备运行效率EER的数值越大，即表明配电设备 的实际运行相对于经济运行区间的偏差越小，其运行效率就越高；反之，则配电设备运行效 率EER的数值会越小，表明其运行效率越低；

当配电设备年负荷持续曲线全部位于经济运行区间内时，即EER为1时，其运行效率最 高；当配电设备年负荷持续曲线全部位于经济运行区间外时，即EER为0时，其运行效率最 低；

式中：S₁、S₃为超出配电设备经济运行区间的负荷曲线与经济运行区间上、下限P₂和P₁的偏差电量；S₁为超出配电设备经济运行区间上限P₂的供电量，S₃为低于配电设备经济运行 区间下限P₁的供电量；

S₂为配电设备经济运行区间内的电量，即负荷曲线介于P₁和P₂区间内的供电量，与配 电设备选型和运行方式相关；

S₄为配电设备的缺供电量，与配电设备质量、网架结构、自动化水平和运维检修水平相 关；

S₅为配电设备的损耗电量，与配电设备选型、运行方式和管理水平相关；

α为度电产值修正系数。配电设备运行效率评价模型示意图如图2所示。

实施例

以110kV变压器A、110kV变压器B为例，变压器运行效率(EER)计算相关数据见下 表1所示。

表1变压器运行效率(EER)计算相关数据

依据本发明实施步骤，110kV变压器A、110kV变压器B运行效率(EER)分别为0.7972、 0.7211，参见如下表2。

表2110kV变压器A、110kV变压器B运行效率(EER)

变压器名称 变压器A 变压器B S₁(亿kWh) 0.0000 0.0015 S₂(亿kWh) 0.4634 0.5194 S₃(亿kWh) 0.0770 0.1679 S₄(亿kWh) 0.0010 0.0009 S₅(亿kWh) 0.0198 0.0176 α 21 16 EER 0.7972 0.7211

本发明综合考虑安全可靠、经济运行、利用率和持续时间等因素，能够更加全面的评价 配电设备在全时域内的运行效率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本 发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等 同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。