system: [SYSTEM]

user: 3. 算例 如图4所示，0.4 kV两级直配电方式与10/1/0.4 kV两级变压模式对变压器与线路的损耗影响程度不同，本算例旨在针对季节性负荷比较其采用直配电方式以及10/1/0.4 kV两级变压模式配电方式时的损耗，并选择出合理的配电电压方案，并以可靠性和电压偏差作为约束条件。假设无功补偿之后功率因数为0.9，配电变压器故障率为λ T = 0.05，故障修复时间为r T = 2；电缆线路故障率为λ T = 0.1/km，r T = 1 h；降压变压器故障率为λ T = 0.02，故障修复时间为r T = 5。配电变压器的短路电压百分数按高压到中压10.5%，高压到低压6%，中压到低压8%计算，给定部分参数如表1~表3所示。 图4. 负荷片区配电方式规划(1-4) Table 1 Parameter of load 片区号 1 2 3 4 位置坐标 (−80， 60) (−100， ) (290， 275) (400， 447) 供电半径L 100m 200m 400m 600m 面积(m 2 ) 1000 1000 1000 1000 线损增加率α 10% 10% 10% 10% 负荷性质 普通 普通 普通 季节性 夏秋高峰期某时段最大负荷功率(kW) 109.6 88.3 123.5 118.9 平均负荷水平 79.2 59.4 95.4 100.8 夏秋采用0.4 kV供电时的平均电流Iav/A 57 43 69 72 夏秋季负载系数β 0.44 0.33 0.53 0.56 夏秋高峰期某时段最大负荷功率(kW) 96.8 83.4 112.8 38.7 春东采用0.4 kV供电时的平均电流Iav/A 54 40 65 15 秋冬季负载系数β’ 0.42 0.31 0.50 0.12 线缆横截面积(mm 2 ) 95 70 95 120 单位电阻ρ(Ω/km) 0.193 0.268 0.193 0.153 形状系数K 2 1.12 表1. 负荷片区基本参数 Table 2 Parameter of distribution transforme 电压/Kv 容量/MVA P k10 /kW P k20 /kW P k30 /kW P k0 /kW 10/1/0.4 0.4 (100/50/50) 1.8348 1.6243 0.7486 0.565 10/0.4 0.4 4.300 0.565 1/0.4 0.1 1.2 0.2 表2. 变压器基本参数 Table 3 The equivalent resistance of transforme 电压/kV R T1 /Ω X T1 /Ω R T2 /Ω X T3 /Ω R T3 /Ω X T3 /Ω 10/1/0.4 1.147 0.002 4.061 0.018 1.872 0.022 10/0.4 2.688 1/0.4 0.077 表3. 变压器等效电阻阻值 负荷片区1、2、3均为普通负荷，季节性特性不明显，可将其处理为不含季节性负荷的情况，故可将 、 、 近似视为1，而 ， 、 、 近似视为0，且对片区4中的季节性负荷，有 。每个负荷片区的面积不大，则直接以配电变压器为圆心记录各片区的位置，其距离视为供电距离。 此算例满足 ，由于同面积情况下各负荷片区用电情况比较平均故不用计算等效用电中心。 在春冬时期是此算例不满足 ，但由于0.4 kVs供电半径为400~500 m，距离超过该供电范围的负荷片区4负荷水平较低，故不需要计算等效用电中心。 以0代表该负荷片区采取直配电方式，以1代表该负荷片区采取两级变压模式，根据前一章的公式可有如下计算。表4和表5分别枚举了夏秋季节和春冬季节配电台区在直配电以及10/1/0.4 kV两级变压模式 Table 4 The loss in summer and autum 1234负荷片区 配电方式 线路损耗/kw 变压器损耗/kw 总损耗/kw 1234负荷片区 配电方式 线路损耗/kw 变压器损耗/kw 总损耗/kw 0000 4.16 1.47 5.63 0110 2.54 2.31 4.80 0001 2.51 1.62 4.12 0101 2.16 2.36 4.14 0010 2.88 1.93 4.78 0011 1.23 2.66 3.49 0100 3.82 1.77 5.57 1110 2.32 3.00 5.25 1000 3.94 1.84 5.76 1011 1.01 3.47 4.06 1100 3.60 2.18 5.74 1101 1.94 3.06 4.61 1010 2.67 2.45 5.06 0111 0.88 3.25 3.72 1001 2.29 2.50 4.41 1111 0.67 3.35 3.59 表4. 夏秋季节的损耗比较 Table 5 The loss in spring and winte 1234负荷片区 配电方式 线路损耗/kw 变压器损耗/kw 总损耗/kw 1234负荷片区 配电方式 线路损耗/kw 变压器损耗/kw 总损耗/kw 0000 2.02 1.47 3.50 0110 0.59 2.26 2.85 0001 1.95 1.58 3.53 0101 1.65 1.98 3.64 0010 0.89 1.90 2.79 0011 0.82 2.26 3.08 0100 1.73 1.75 3.48 1110 0.40 2.93 3.32 1000 1.83 1.82 3.65 1011 0.62 3.05 3.67 1100 1.53 2.14 3.67 1101 1.46 2.67 4.12 1010 0.69 2.40 3.09 0111 0.52 2.84 3.36 1001 1.76 2.12 3.88 1111 0.32 2.92 3.24 表5. 春冬季节的损耗比较 配电时的损耗比较，此处计算结果为单位小时内的损耗。 由表4可知，在夏秋负荷水平较高时1、2负荷片区采用直配电方式，3、4负荷片区采用两级变压模式此系统的总损耗最低；而由表5可知，在春冬负荷水平较低时1、4负荷片区采用直配电方式，2、3负荷片区采用两级变压模式总损耗最低。不同季节配电台区目标函数结果矛盾性的出现是由于负荷片区4的季节性负荷变化明显的负荷水平，这也表明有必要进一步讨论季节性负荷的具体配置方式。根据式公式(29)对结果加权如下(表6)。 根据本算例数据可加权计算得到不同配电方式下网络损耗，从降低损耗的角度出发1、2负荷片区采取10/0.4 kV直配电方式，3、4负荷片区采取10/1/0.4 kV两级变压配电方式时损耗较小。与直配电方式相比，以1 kV为补充电压等级时的此种配电方式网络损耗降低了28.06%，且在仅考虑损耗的情况下，损耗最小值所对应的配电方式根据式(29)可得出两级变压模式下的可靠性为99.9979%，满足约束条件；根据式(23)和(32)可得出电压偏差百分比分别为：0.5575%、1.1374%、0.1369%、0.1726%，满足约束条件。故可知以1 kV为补充电压等级时的此种配电方式有较好的降损效果。 实际上的选择合适的配电方案除需考虑降损效果以外，还需要使所选配电方式下配电网的建设运营成本和节能降损效益达到综合最优。对本算例而言，由于电压而目前使用的低压电缆额定电压多为0.6 kV或是为1 kV，高于原送电电压0.4 kV/0.23 kV，故10/1/0.4 kV两级变压模式在1 kV送电时不必更换线缆， Table 6 Loss within an hour after weighted (10/1/0.4 kV 1234负荷片区配电方式 总损耗/kw 1234负荷片区配电方式 总损耗/kw 0000 4.5673 0110 3.8221 0001 3.6550 0101 3.8901 0010 3.7527 0011 3.2855 0100 4.5233 1110 4.2872 1000 4.7063 1011 3.8678 1100 4.7076 1101 4.3661 1010 4.0755 0111 3.5422 1001 4.1465 1111 3.4141 表6. 加权后的单位小时内损耗(10/1/0.4 kV) 只需在装设10/1/0.4 kV三绕组配电变压器后，要增加1 kV/0.4 kV的降压变压器即可。通过本文的算例分析从长远来看：在此补充电压等级下，合理地选择配电方式后，采用双电压配电方式降低损耗的费用是可观的，而其他补充电压等级下的降损情况后续可以进一步研究。