输电线路、变压器以及电动机经济运行指标统一判别方法

摘要

本发明公开了一种输电线路、变压器以及电动机经济运行指标统一判别方法，采用经济负载系数作为输电线路、变压器以及电动机经济运行指标的判别标准，并将输电线路、变压器以及电动机经济运行指标的公式统一为格式一致的表达式。本发明通过将输电线路、变压器和电动机的经济衡量指标统一为经济负载系数，且统一后的公式在结构上具有一致性，保证了经济衡量指标的统一性，以此作为经济衡量指标的标准，方便获得最佳的经济效益。

主权项

1.输电线路、变压器以及电动机经济运行指标统一判别方法，其特征在于：首先统一输电线路、变压器以及电动机的经济负载系数的统一表达式，然后通过经济负载系数作为经济运行指标的判别标准，具体步骤为：（1）、求输电线路的经济负载系数：a、计算输电线路经济密度的年费用公式见式(1)表达：$C_L=C\hat{T}+C_Z\hat{T}+C_y$$=\frac{r_0{(1+r_0)}^n}{{(1+r_0)}^n-1}\stackrel{}{}\hat{T}+\frac{3I_M^2\rho {\tau }_{\max }{k}_c}{S}---\left(1\right),$其中，C_L为年费用；C为资金还原因数；C_Z为线路年折旧维修费用系数；C_y为年电能损耗费用；为线路投资费用；ρ为导线电阻率;τ_max为线路的年损耗小时数；k_c为单位电度电价；I_M为线路最大负载电流；r₀为投资回收率或投资利税率；n为工程经济使用年限；S为导线的截面积；b、线路负载系数通过式（2）表达：β_L＝I_M/I_e    （2），将式（2）代入式（1）得式（3）：$C_L=\frac{r_0{(1+r_0)}^n}{{(1+r_0)}^n-1}\hat{T}+3I_e^2{\beta }_L^{2}R{\tau }_{\max }{k}_c---\left(3\right),$其中，式（3）中的I_e为线路传输额定功率时对应的传输电流；c、通过式（4）定义线路在传输额定功率时的功率损耗为P_KL，即线路传输额定电流I_e对应的传输功率：$P_{\mathrm{KL}}=3I_e^{2}R---\left(4\right),$对式（4）的β_L求极值，得式（5）：${\beta }_{L,\mathrm{opt}}=\sqrt{\frac{(C_Z+C)\hat{T}}{P_{\mathrm{KL}}{\tau }_{\max }{k}_c}}---\left(5\right),$定义β_L，opt为输电线路的经济负载系数，其含义和输电线路的经济电流密度等同；d、对于110kV及以上线路通常需要考虑输电线路无功充电功率引起的有功功率损耗，定义输电线路容性无功充电功率为线路的空载损耗，用P_0L表示，对于式（3）进行修正得式（6）：$C_L=\frac{r_0{(1+r_0)}^n}{{(1+r_0)}^n-1}\hat{T}+3I_e^2{\beta }_L^{2}R{\tau }_{\max }{k}_c+T{P}_{0L}{k}_c---\left(6\right),$其中，T表示全年使用小时数，为8760小时；对式（6）的β_L求极值，得式（7）：${\beta }_{L,\mathrm{opt}}=\sqrt{\frac{(C_Z+C)\hat{T}+T{P}_{0L}{k}_c}{P_{\mathrm{KL}}{\tau }_{\max }{k}_c}}---\left(7\right),$其中，式（7）作为输电线路经济负载系数的完整公式；（2）、求变压器的经济负载系数：a、经典教材提出的考虑到负荷的实际运行情况的变压器经济负载系数公式为式（8）：${\beta }_B=\sqrt{\frac{T{P}_{0B}}{{\tau }_{\max }{P}_{\mathrm{KB}}}}---\left(8\right),$b、按式（8）得到的变压器经济负载系数没有考虑到变压器的投资和运行维护费用，考虑变压器的投资和运行维护费用，变压器功率损耗的费用如式（9）所示：其中，F_S为变压器的价格，K₁表示由价格折算为功率的系数，k_p为折算的现值系数；对（9）式进行求极值，得式（10），β_B，opt为变压器的经济负载系数：${\beta }_{B,\mathrm{opt}}=\sqrt{\frac{T{P}_{0B}+k_p{K}_1{F}_s}{{\tau }_{\max }{P}_{\mathrm{KB}}}}---\left(10\right);$c、为了与输电线路相对应，考虑了变压器的投资以及维护费用后，采用以年费用最小法来确定经济负载系数，可表示为式（11）：$C_B=C\hat{T}+C_Z\hat{T}+C_y$$=\frac{r_0{(1+r_0)}^n}{{(1+r_0)}^n-1}\hat{T}+(T{P}_{0B}+{\beta }_B^2{P}_{\mathrm{KB}}{\tau }_{\max })·k_c---\left(11\right),$对式（11）求极值，可得式（12），β_B，opt为变压器的经济负载系数：${\beta }_{B,\mathrm{opt}}=\sqrt{\frac{(C_Z+C)\hat{T}/k_c+{\mathrm{TP}}_{0B}}{P_{\mathrm{KB}}{\tau }_{\max }}}=\sqrt{\frac{(C_Z+C)\hat{T}+{\mathrm{TP}}_{0B}{k}_c}{P_{\mathrm{KB}}{\tau }_{\max }{k}_c}}---\left(12\right),$式（10）与式（12）意义相同，仅表示形式有所变化；（3）、求电动机的经济负载系数：a、经典教材提出的异步电动机的最佳经济负载系数为式（13）所示：${\beta }_D=\sqrt{P_{0D}/P_{\mathrm{KD}}}---\left(13\right),$式（13）中，P_0D表示异步电动机的空载损耗；P_kD定义为额定功率时的负载损耗或额定功率时的可变损耗,也可称为短路损耗；b、考虑异步电动机的投资和运行维护费用，年运行费用可表示为式（14）：$C_B=C\hat{T}+C_Z\hat{T}+C_y$$=\frac{r_0{(1+r_0)}^n}{{(1+r_0)}^n-1}{\hat{T}}_D+k_c(T_D·P_{0D}+{\tau }_{\max }·{\beta }_D^2{P}_{\mathrm{KD}})---\left(14\right),$对（14）式求极值，得式（15），β_D为电动机的经济负载系数：${\beta }_D=\sqrt{\frac{(C+C_Z)\hat{T}+T{P}_{0D}{k}_c}{T{k}_c{P}_{\mathrm{KD}}}}---\left(15\right);$（4）、比较电动机的经济负载系数的表达式（15）、变压器的经济负载系数的表达式（12）和输电线路的经济负载系数的表达式（7），三个公式在结构上相同，所以可将输电线路、变压器与异步电动机的经济负载系数的公式统一为公式（16）：${\beta }_{L,\mathrm{opt}}=\sqrt{\frac{(C_Z+C)\hat{T}+T{P}_0{k}_c}{P_K{\tau }_{\max }{k}_c}}---\left(16\right).$