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兩端供電網(wǎng)絡(luò)開式經(jīng)濟運行方式
【摘 要】 對開式運行的兩端供電網(wǎng)的經(jīng)濟運行方式進行分析，推導(dǎo)出擇優(yōu)運行及節(jié)電計算式，同時用實例驗證了兩端供電網(wǎng)開式經(jīng)濟運行的節(jié)電效果顯著。圖1所示是經(jīng)常遇見的一種有兩電個電源、3個變(配)電所的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。開式運行方式通常采用的是：電源甲供變(配)電所A、C，電源乙供變(配)電所B；電源甲供變(配)電所A，電源乙供變(配)電所B、C。即變(配)電所C的負載是由電源甲供電，還是由電源乙供電，需在這兩種運行方式中通過定量計算，優(yōu)選損耗最小的經(jīng)濟運行方式。
為使分析計算簡單化，計算中取電網(wǎng)運行電壓U等于額定電壓UΝ，各負載功率因數(shù)cosφ為平均值cosφp。這是因為電網(wǎng)運行電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)，與額定值的偏差最大不超過10％；目前在電網(wǎng)中普遍應(yīng)用無功補償裝置，基本實現(xiàn)無功就地平衡，各變(配)電所負載的功率因數(shù)都比較高，這些假設(shè)對計算結(jié)果造成的誤差很小。
本文首先對3個變(配)電所電網(wǎng)開式經(jīng)濟運行方式進行分析討論，再深入到有多個變(配)電所的電網(wǎng)。
1 3個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式的判定
1.1 有功經(jīng)濟運行方式的臨界負載
令變電所A、B、C的負載分配系數(shù)分別為DA、DB、DC，其與各負載間的關(guān)系為
DA和DB的關(guān)系有
DA＋DB=1 (2)
當變電所C的負載SC由電源甲供電時，既要在線路L1C的R1C產(chǎn)生有功功率損失，又要引起線路L11的R11損失的增加，由負載SC所產(chǎn)生的總有功功率損失的ΔP甲C(kW)計算式
當變電所C的負載SC由電源乙供電時，既要在線路L2C的R2C產(chǎn)生有功功率損失，又要引起線路L21的R21的損失增加。由負載SC所產(chǎn)生的總有功功率損失的ΔP乙C(kW)計算式
以上二式中，當R11、R21、R1C、R2C、和Sσ、DC為常數(shù)時，則ΔP甲C=f(DA)和ΔP乙C=f(DA)。令ΔP甲C=Δ P乙C整理后得
(2DLPADC＋DC2)R11＋DC2R1C
=[2DC(1－DLPA)＋DC2]R21＋DC2R2C (5)
化簡后，可求得臨界負載分配系數(shù)DLPA
對式(6)進行分析，在DLPA=f（DC）函數(shù)關(guān)系中，有下列三種情況：(1) 當（R21＋R2C）－（R11＋R1C）>0時，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2a所示；(2) 當（R21＋R2C）－（R11＋R1C）=0時，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2b所示；(3) 當（R21＋R2C）－（R11＋R1C）< 0時，DLPA=f（DC）的曲線變化如圖2c所示。
由圖2可知：當實際工況負載DA<DLPA時應(yīng)由電源甲供電為經(jīng)濟運行方式，當SA>DLPB時應(yīng)由電源乙供電為經(jīng)濟運行方式。
1.2 無功經(jīng)濟運行方式的臨界負載
同理也可給出變電所C的負載SC由電源甲和電源乙供電的二種運行方式的無功功率消耗ΔQ甲C（kvar）和ΔQ乙C（kvar）的計算式
根據(jù)以上二式同理可導(dǎo)出變電所C由電源甲供電的無功經(jīng)濟運行方式臨界負載系數(shù)DLQA
把圖(2)中的DPA、DPC和DLPA分別換成DQA、DQC和DLQA，也適用于對無功經(jīng)濟運行方式的分析。
1.3 綜合功率經(jīng)濟運行方式的臨界負載
變壓器(電力線路)綜合功率損失是指：由變壓器(電力線路)的有功功率損失和無功功率消耗，使受電網(wǎng)增加的有功功率損失與變壓器(電力線路)自身的有功功率損失之和。綜合功率損失的概念和計算方法已納入GB/T13462—92國家標準中。
同理也可給出變電所C的負載由電源甲和電源乙供電的二種運行方式綜合功率損失計算式(略)，并可導(dǎo)出變電所C由電源甲供電方式的綜合臨界負載分配系數(shù)DLZA的計算式
式中 KQ—無功經(jīng)濟當量；
KP—有功經(jīng)濟當量。
無功經(jīng)濟當量KQ的物理意義是：變壓器(電力線路)每減少1kvar無功功率消耗時，引起連接系統(tǒng)有功功率損耗下降的kW值。有功經(jīng)濟當量KP的物理意義是：變壓器(電力線路)每減少1kW有功功率損耗時，引起連接系統(tǒng)有功功率損耗下降的kW值。
把圖2中的DPA、DPC和DLPA分別換成DZA、DZC和DLZA，也適用于對綜合經(jīng)濟運行方式的分析。
經(jīng)濟運行方式要考慮到負載波動。因此，對工況負載分配系數(shù)計算要按動態(tài)計算式進行計算
式中 KTA、KTB——分別為變電所A和B的負載波動
損失系數(shù)。
負載波動損耗系數(shù)KT值可在GB/T13462—92國家標準中查找。
對經(jīng)濟運行方式判定時，要用動態(tài)負載分配系數(shù)DTA對DLPA、DLQA、DLZA進行對比。
2 3個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式節(jié)約 功率
設(shè)電源乙供變電所C的負載SC為經(jīng)濟運行方式，則用式(3)的ΔP甲C 減去式(4)的ΔP乙C，并考慮負載波動損失時，經(jīng)整理后，其有功功率節(jié)約ΔΔP（kW）計算式為
式中 KTAC——負載SA與SC之和的負載波動損失系數(shù)；
KTBC——負載SB與SC之和的負載波動損失系數(shù)； KTC——負載SC的負載波動損失系數(shù)。
同理也可導(dǎo)出電源乙供變電所C比電源甲供時的無功功率節(jié)約ΔΔQ（kvar）計算式
例1 某35kV兩端網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。有松(A)、南(B)、興(C)三個變電所和雙(甲)、永(乙)兩個電源，開式運行。線路參數(shù)和變電所負載見表1�，F(xiàn)運行方式是變電所松、興由電源雙站供電，變電所南由電源永站供電。
首先判定現(xiàn)運行方式是否經(jīng)濟運行，并計算經(jīng)濟運行方式的節(jié)電效果。
解：各變電所負載視在功率
根據(jù)式(1)分別計算出各變電所的負載分配系數(shù)
DA=0.33； DB=0.67； DC=0.30
然后，再根據(jù)式(6)計算有功臨界負載分配系數(shù)DLPA
同理根據(jù)式(9)可計算出無功臨界負載分配系數(shù)DLQA
再按式(11)計算出工況負載分配系數(shù)DTA
由于本例的DTA（0.335）>DLPA（0.067）和DTA（0.335）>DLQA（0.142），所以按有功經(jīng)濟運行和無功經(jīng)濟運行判定現(xiàn)運行方式都不是經(jīng)濟運行方式，應(yīng)改為變電所興由電源永站供電。
將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(13)和(14)，計算經(jīng)濟運行方式比原運行方式的有功功率節(jié)約ΔΔP和無功功率節(jié)約ΔΔQ分別為
由此可見，不用花投資，充分利用現(xiàn)有的
電力線路，僅改變運行方式就能取得顯著的節(jié)電效果。節(jié)約有功功率39.18kW，比原運行方式的線路有功功率損失(63.05kW)下降62％；節(jié)約無功功率38.09kvar,比原運行方式的線路無功功率消耗(80.54kvar)下降47％。
3 多個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式的判定
圖4所示是一個有多個變(配)電所的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。開式運行時，變(配)電所C由電源甲或電源乙供電的擇優(yōu)臨界負載計算。用與前述類似的方法，作如下推導(dǎo)和分析判斷。
3.1 有功經(jīng)濟運行方式的臨界負載
令
則各變(配)電所的負載分配系數(shù)為
變(配)電所C的負載由電源甲供電時，根據(jù)前述簡化計算條件，在線路L11的R11產(chǎn)生的有功功率損失ΔP甲L11（kW）算式可表示為
變(配)電所C的負載由電源乙供電時，在線路L11的R11產(chǎn)生的有功功率損失ΔP乙L11（kW）算式可表示為
用式(17)減去式(18)，則為變(配)電所C的負載由電源甲供電時，在線路L11的R11增加的有功功率損失ΔΔPL11（kW）
同理可導(dǎo)出變(配)電所C的負載由電源甲供電時，在線路L1i的R1i增加的有功功率損失ΔΔPL1i（kW）算式
變(配)電所C的負載由電源甲供電時，在線路L11經(jīng)L1n和L1C的R11至R1n和R1C上增加的總有功功率損失ΔΔP甲C（kW）為
由于 表示的L1i至L1n各段線路中每一段的負載分配系數(shù)。因此可令
則式（21）可簡化為
用類似的方法，導(dǎo)出變(配)電所C的負載由電源乙供電時，在線路L21經(jīng)L2n和L2C的R21至R2n和R2C上增加的總有功功率損失ΔΔP乙C（kW）算式
由于
將式(25)的關(guān)系代入式(24)，整理后得
式(23)和式(26)中，當R1i、R2i、R1C、R2C、和Sσ、DC為某一定值時，則ΔΔP甲C=f（D11）和ΔΔP乙C=f（D11）。令ΔΔP甲C=ΔΔP乙C求解，整理后得
由式(27)可求出線路L11的臨界負載分配系數(shù)DLP11
用式(28)與式(6)相比較，其DLP11=f（DC）關(guān)系的三種曲線圖同圖2基本相似，而式中的
僅改變曲線的上下位置而已。
3.2 無功經(jīng)濟運行方式的臨界負載
同理可導(dǎo)出變電所C的負載由電源甲供電的無功經(jīng)濟運行方式，線路L11的臨界負載分配系數(shù)DLQ11計算式
3.3 綜合運行方式的臨界負載
用前述方法亦可導(dǎo)出變電所C的負載由電源甲供電的綜合經(jīng)濟運行方式線路L11的臨界負載分配系數(shù)DZQ11計算式
前面對有功臨界負載分配系數(shù)的分析方法，同樣適用于對無功臨界負載分配系數(shù)的綜合臨界負載分配系數(shù)的分析。
對工況負載分配系數(shù)和經(jīng)濟運行方式的判定，都應(yīng)按動態(tài)算式進行計算。
4 多個變(配)電所電網(wǎng)經(jīng)濟運行方式節(jié)約功率
如果變(配)電所C由電源乙供電運行方式比電源甲經(jīng)濟，則用式(23)減去式(26)考慮負載波動后，即為節(jié)約的有功功率ΔΔP（kW）
式中 KT1i——線路L1i的負載波動損失系數(shù)；
KT2i——線路L2i的負載波動損失系數(shù)。
同理可給出變(配)電所C由電源乙供電運行方式比電源甲供電節(jié)約的無功功率ΔΔQ（kvar）計算式
兩端供電網(wǎng)開式運行是經(jīng)常采用的一種運行方式。從前面的分析和實例計算結(jié)果可見，對這種運行方式實施經(jīng)濟運行能夠獲得顯著的節(jié)電效果。因此，在電網(wǎng)運行中，我們應(yīng)該通過理論計算，選取最佳的供電方案，實現(xiàn)經(jīng)濟運行，使網(wǎng)絡(luò)的總線損最大限度地減少，節(jié)約電能，提高企業(yè)和社會效益。
5 參考文獻
1 胡景生著.變壓器經(jīng)濟運行.北京：中國電力出版社，1999.
2 劉晨暉著.發(fā)供電運行經(jīng)濟學.武漢：武漢測繪科技大學出版社
作者：重慶市永川供電局 陳舉忠 蔣和中
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