基于PSASP的甘南电网网损分析

摘 要： 甘南小水电上网后给地方配电系统的经济运行带来了一定的影响，为了创建节能、经济的甘南电网，提高电网规划设计水平，利用PSASP对甘南电网进行了潮流仿真分析。在确定的有功潮流分布的基础上，根据给定的电网结构、参数以及实际运行中的典型24 h负荷水平进行了网损分析计算。仿真和实验结果为进行其他分析计算工作及电网重大方式变化提供了数据支持，对及时有效地发现电能损耗问题和探讨降低网损的主要措施具有重要意义。

关键词： 小水电； PSASP仿真； 潮流分析； 网损分析； 降损措施

中图分类号： TN711⁃34； TM711 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）09⁃0151⁃03

Abstract： Certain influence to the local distribution system economy is brought by Gannan small hydropower which is connected to the grid. In order to create energy⁃efficient， economical Gannan grid and improve grid plan standard， PSASP is applied to analyze power flow of Gannan grid. According to the given grid structure， parameters and the typical 24 hours load levels， grid loss is analyzed and calculated based on the certain active power flow distribution. Data support is provided by results of simulation and experiment for other analysis working and grid mode great change， it is significance to discover power loss timely and effectively， and discuss the main measures for reducing the network loss.

Keywords： small hydropower station； PSASP simulation； power flow analysis； grid loss analysis； loss⁃reduction measure

0 引 言

甘南电网经过近几年的快速发展，主网架结构已经比较坚强，但电网无功补偿装置，电抗器的建设相对滞后。仅通过电抗器、电容器的合理投切改善系统无功平衡的办法，无法达到降低网损的目的。电力网电能损耗计算是供电企业进行网损管理的基础工作，只有通过行之有效的理论分析和仿真分析计算[1]，才能更好地了解电力元件在运行中消耗电能量的规律。电力系统综合分析程序PSASP作为电力系统规划与设计的重要工具，为电力系统包括输电、供电和配电系统的各种分析计算提供了良好的平台。

负荷按用户性质分为工业负荷、商业负荷、农业负荷、城乡居民负荷等[2]，由于甘南地区的负荷多以商业和居民用电负荷为主，且各电压等级输电线路电容产生的无功功率较多，造成电网较大的系统损耗。文献[3]提到电力网损不仅占用一部分动力源，还占用一定的设备容量。如一个年供电量100亿千瓦时的系统，按网损9%计算，年损失电量9亿千瓦时。如网损降低至8%，则年节省1亿千瓦时电量，等于节约4万吨标准煤（以煤耗为0.4千克/千瓦时计算）。这1亿千瓦时电能等于2万千瓦发电设备年发电量（以T=5 000小时计），1亿千瓦时电能用于工、农业生产可创造出巨大的财富。由此可见，按照国家节能减排的政策，以及应甘肃省电力公司对电网多供少损的要求，针对甘南电网实际运行情况制定降损措施，实现电网经济运行势在必行。

1 电网基础数据库及仿真分析模型建立

甘南供电公司担负甘南州七县一市的全社会供电任务，管辖合作、新城、碌曲、夏河、迭部等12座110 kV变电站，9座35 kV变电站，甘南电网现有变电站40座，共有主变95台，其中三绕组变压器13台，双绕组变压器82台；现有的110 kV输电线路817.78公里，35 kV输电线路53.271公里，如图1所示为甘南电网部分地理接线图。

在电力系统综合分析程序PSASP中，文本支持环境下，建立电网的基础数据库。交流线、发电机、变压器等均与母线相连，所以在录入这些元件前，首先录入与之相连的母线数据。由于计算的需要给三绕组变压器增加了实际中不存在的虚拟母线：中心点母线，以及为了观察一些由多种型号导线连接而成的交流线导线连接处的电压，在连接处设置了母线，所以共建立了152条母线，并将35 kV，10 kV及6 kV母线的基准电压分别设置为37 kV，10.5 kV和6.3 kV。变压器和交流输电线路的分析模型分别使用“T”型和“∏”型等值电路。值得注意的是，三绕组变压器中心点母线电压的基准电压是用作该变压器物理参数计算时的基准，所以将三绕组变压器中心点的基准电压设定为高压侧母线的基准电压。对于负荷，考虑各段母线上的总负荷，根据已知各变电站的负荷曲线，将每个负荷节点均设为PQ节点，对于国网变电站，将其等效为无穷大系统，在该仿真系统中，将发电机母线3512中潭T、合作校验、临夏校验设为平衡节点。为了模拟母联断路器，采用小阻抗交流线进行模拟[4]。目前甘南电网只有合作变、碌曲变、多合变等少数几个电站安装了自动无功功率补偿装置，其余的变电站都是并联电容器补偿，仿真分析中对自动无功补偿装置采用自定义建模，并联电容器采用按组建模。在电力系统仿真分析中，电力系统元件以及公用参数的数据就构成了基础数据，也是执行其他各种分析计算最基本的数据。

2 甘南电网网损分析计算

甘南电网各变电站的运行方式如下：

（1） 多宋多、青石山、云江峡变电站均为1#、2#变压器运行，3#变压器备用；

（2） 俄吾多、安果儿、扭子和晓河变电站的两台变压器均运行；

（3） 其余有两台变压器的变电站均为1台运行，另1台备用的运行方式。

甘南供电公司于2012年5月起独立进行甘南电网潮流计算工作，顺利完成了330 kV多合变投运后甘南东部电网潮流计算分析和无功电压计算分析工作，所获得的潮流分布结果为网损分析计算提供了基础技术数据。潮流计算的基础方案给出了待计算的网络结构、参数和各节点发电、负荷等基本数据，方案定义为常规潮流作业1，也可以通过配以不同的计算控制信息定义为不同的潮流作业，如通过UPI实现调整直流线的输送功率使全网网损最小的最优潮流。以潮流作业1为基础，进行网损分析时，计算控制选择某一小时潮流计算不收敛时继续进行下一小时计算，使用程序的缺省设置，录入和编辑24 h发电数据，也可从其他网损分析作业导入典型日发电、负荷数据。将安果儿的两台和多架山的两台变压器归为发电厂内部变压器，其损耗将不会统计到总网损中。结果输出可灵活地选择输出内容、输出范围和输出格式，结果曲线可以输出至MatLab，从而利用MatLab功能进一步处理。

网损分析计算的主要任务是根据给定的电网结构、参数以及典型日24 h的负荷水平、发电机出力、电容电抗器投切、变压器挡位设置、开关刀闸状态及支路投切等条件，确定电网中各元件的损耗水平，便于进行网据分析，并进一步制定降低网损的措施[5]。利用PSASP对甘南电网进行网损分析计算，所得到的网损计算结果如表1～表3所示，单位选择标幺值。网损分析结果给出了甘南电网各运行元件的损耗水平，为制定降损措施提供了相关数据依据。

将甘南电网划分为合作和洛大区域网，网损结果汇总表如表1所示。其中，PG：区域总有功发电；PL：区域总有功负荷；Pin：区域总输入有功电量；PGs：区域总厂供有功电量；PS：区域总有功供电量；QG：区域总无功发电；Qin：区域总输入无功电量；Qout：区域总输出无功电量；QGs：区域总厂供无功电量。

甘南电网部分高损耗线路日损耗表如表2所示。其中，DP：线路有功损耗；DQ：线路无功损耗；Pi：线路I侧有功电量；Qi：线路I侧无功电量；Pj：线路J侧有功电量。从表2可以看出线路输送功率不大，但是线路损耗率确比较高。

电网部分变压器日运行损耗表如表3所示。其中，DQ：变压器无功损耗；Qsend：送端无功电量；QSa：区域总无功供电量；DQc：变压器无功铜损。表3反映出变压器的损耗水平，依此可以对高有功总损率的变压器进行更新改造。输出结果也可以曲线的形式输出，在输出内容中选择“1～24 h结果简表”，点击“24 h结果曲线”按钮，即可按已选的选项输出相应曲线。

3 电网降损措施

小水电因其出力的不平稳性，从而造成小水电站对并网线路的严重影响，进而增大并网时的损耗[6]。在总网损中，占总损耗比重较大的是线路导线和变压器绕组中的功率损耗。其中，线路损耗约占总损耗的51.4%，由于受小水电的容量、位置、负荷量的相对大小以及网络拓扑结构等因素的影响，小水电可能增大或减小网损[7]。因此，采用以下方面的措施来降低并网小水电对输电线路损耗的影响。

（1） 尽量使小水电出力较线路负荷小，必要时对有调节能力的小水电实施限制低谷时期发电的措施。

（2） 用人工无功补偿的办法提高功率因数，即用无功补偿设备来补偿用电设备所需要的无功功率。在PSASP仿真中，无功补偿实际可以看成一组并联电容器，所以可在“交流线数据”的输入画面中，按照并联电容器数据的方法输入，其中[X1]的负值即为所要补偿的电容值。

（3） 适当提高线路电压，如将冶力关10 kV母线电压升压到35 kV，头道河6 kV母线电压升压到10 kV，有数据显示：如果将6 kV升压到10 kV，线路损失降低64%，将10 kV升压到35 kV，线路损失会降低[8]92%。

（4） 加强对电容器投切的管理和主变压器抽头的调整。

为了降低主变损耗，采取以下措施：

（1） 依据负荷变化改变运行的变压器组数，如对35 kV的临潭变电所有两台容量为3.15 MVA的双绕组主变压器，在高负荷时期两台变压器并列运行，而在低负荷时期退出某一台，这样可以降低有功损耗。

（2） 为了降低变压器的空载损耗，考虑在多合330 kV变电所加装备自投装置，且将下级的变电所及用户电源由其他330 kV变电所（如洛大）供电。

4 结 语

本文利用PSASP电力系统综合分析程序建立了甘南电网单线图，对整个电网进行了潮流计算及分析，根据潮流计算所得到的数据为基础，分析系统运行情况是否满足要求以及确定各元件的损耗水平，以便于进行网损分析，进而制定降损措施。但是甘南州农网用电负荷变化较大，电压波动严重，现有的补偿电容器系列和配套设备不能完全适应农网无功补偿的需要[9]，鉴于电网目前的运行情况，降损除加强管理外，尚需大量的技术支撑和资金投入，使得网损在实际中降下来，也是甘南供电公司长期以来的一项艰巨而迫切的任务。

参考文献

[1] 张利生.电力网电能损耗管理及降损技术[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2] 倪以信，陈寿孙，张宝霖.动态电力系统的理论和分析[M].北京：清华大学出版社，2002.

[3] 张道乾.浅议网损控制与节能增效[J].中国电力教育，2013（6）：221⁃222.

[4] 张良海.基于PSASP的电网潮流分析[J].长春工业大学学报：自然科学版，2012，33（4）：432⁃436.

[5] 中国电力科学研究院.电力系统分析综合程序用户手册（6.1）[M].北京：中国电力科学研究院，2002.

[6] 李世伟.甘南小水电上网对配电网的影响[J].甘肃科技，2012，28（8）：84⁃86.

[7] 黄大龙.小水电对并网线损影响的分析[J].安徽电力，2008，25（4）：34⁃38.

[8] 王菊萍.对如何降低网损、提高电网经济运行的技术措施分析[J].广东科技，2010（6）：124⁃125.

[9] 李祥，刘继荣，赵红磊.甘南电网孤网运行分析及控制方案的制定[J].陕西电力，2013（4）：66⁃69.