[发明专利]一种基于电气支路电能损失的负荷成本分摊方法和智能电表

权利要求书

1.一种基于电气支路电能损失的负荷成本分摊方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、建立带多个负荷支路瞬时值分析的电流等效模型

将电气支路受端带m个负荷时的电路从瞬时值电流分析的角度进行等效，其中m≥2，其等效方法为：设定所考察的负荷为支路受端所带的第k个负荷，则保留k个负荷的电流，将支路受端所带的其他负荷的电流等效为两个电流i_p(t)和i_n(t)，在规定流出支路受端节点的电流方向为正，反之为负的情况下，所等效的两个电流分别按如下方式定义：

i_p(t)定义为其它负荷中瞬时电流实际方向为正的负荷子集合的瞬时电流数值之和，不包括第k个；

i_n(t)定义为其它负荷中瞬时电流实际方向为负的负荷子集合的瞬时电流数值之和，不包括第k个；

此两个等效电流的数值按下式计算：

步骤二：确定负荷瞬时电流分配关系

针对步骤一中的等效模型，给出第k个负荷参与分配支路瞬时电流的各种可能的分配关系，其结果列于表1；其中，i_k(t)表示负荷电流，即i_k(t)中来自于支路电流i(t)的成分，i_k(t)为负荷k的瞬时电流；

表1支路瞬时电流分配给负荷k的量

由i_p(t)和i_n(t)得出，表1表达式中的分母项，实际上就是流进或流出负荷节点的瞬时电流总和，统一简记为i_tot(t)；

步骤三、计算瞬时电阻和瞬时电感参数分摊关系

对于所考虑的负荷支路，表1的情形1和情形2，第k个负荷分摊的瞬时电阻和瞬时电感参数按下式计算：

对其它情况，此负荷分摊的瞬时电阻和瞬时电感参数均为无穷大，即为开路；

步骤四、计算电阻损耗和电感充电的瞬时功率分配关系

根据步骤三所获取的电感和电阻参数，结合步骤二给出的电流分配值，计算瞬时电阻损耗功率p_lsk(t)和瞬时电感充电功率p_cdk(t)，按表2中的给出的公式计算，表2中，当瞬时电感实际表现为放电时，其数值为负；

表2损耗和充电的瞬时功率分配给负荷k的量

步骤五、计算电阻损失与电感净充电的电能分配关系

根据步骤四表2中所给出的瞬时功率关系，在1个工频周期T内，电阻上损失的和电感上净充电的电能分配给第k个负荷的量按下式求取：

式中：[T_情形1]表示1个T内情形1占有的时间区间，

[T_情形2]表示1个T内情形2占有的时间区间，单位为s；

第k个负荷的分摊电阻电能损失的分配系数为按下式求取：

步骤六、计算不同负荷间发生的穿越电能量值

针对支路受端第k个和第l个负荷间，发生的能量穿越的计算问题，将步骤1中带多个负荷支路的电流等效模型改为负荷能量穿越计算用等效模型，此时等效方法为保留支路所带的第k个和第l个负荷，将支路所带的其他负荷的电流仍等效为两个电流i_p(t)和i_n(t)，在规定流出支路受端节点的电流方向为正，反之为负的情况下，所等效的两个电流分别按如下方式定义：

此时i_p(t)定义为其它负荷中瞬时电流实际方向为正的负荷子集合的瞬时电流数值之和，不包括所考察的第k个和第l个负荷；

此时i_n(t)定义为其它负荷中瞬时电流实际方向为负的负荷子集合的瞬时电流数值之和，不包括所考察的第k个和第l个负荷；

此两个等效电流的数值按下式计算，

负荷k和l瞬时电流发生环流的条件及其量值关系按表3中给出的公式计算，其中i_tot(t)为流进或流出负荷节点的瞬时电流总和；

表3负荷k和l间的环流关系

其中，i_k→l为负荷k穿越给负荷l的电流，i_k←l为负荷k从负荷l穿越来的电流；

负荷k和l瞬时功率穿越量如下式计算：

其中，p_k→l(t)负荷k穿越给负荷l的功率，p_k←l(t)负荷k从负荷l穿越来的功率；

在1个工频周期T内负荷k穿越给负荷l和负荷k从负荷l穿越来的能量按下式计算：

步骤七、负荷成本分摊计算

以第k个负荷，设其在1个工频周期T内由负荷关口电能表测量的电能为E_Lk(T)，该负荷实际使用的电能量按下式计算：

式中的∑项为第k个负荷与其它负荷间发生的净穿出电能值，它的存在会导致电能表少计负荷实际使用的电能量；

在式(9)结果的基础上，追加考虑第k个负荷分摊的电阻损失电能量、电感净充电能量，得到该负荷在支路送端获取的电能量为

设购电商在支路送端节点购买电能的价格为c^(SBus)、中间支路输送电能的价格为c^(SBrch)、在支路受端节点出售电能的价格为c^(RBus)，第k个负荷在支路送端节点购买电能的费用按下式计算：

该负荷电能费用占该节点总购电费用的比为

第k个负荷因分摊电阻耗能损失的费用为

C_lsk＝c^(SBus)E_lsk(T) (13)

该负荷电阻损耗费用占支路总电阻耗能损失费用的比为

其与电阻损失电能分摊系数相等；

购电商将在支路送端节点购买的第k个负荷的电能输送至受端负荷节点需支付的输电费用为

式中：计费方式1表示输电价格中已包含电阻耗能损失因素；计费方式2表示输电价格中未包含电阻耗能损失因素，其对输电成本的影响需根据实际电阻耗能量值单独核算；

于是，购电商因购买和输送第k个负荷的电能需支付的总费用为

购电商在支路受端节点向第k个负荷出售电能获得的收入为

扣除成本后的利润为

第k个负荷用户因与其它负荷间发生净穿出能量而获得的交叉补贴额度按下式计算：

通过上述的计算得到，特定的负荷用户因发生能量穿越而引起的交叉补贴额度，实际收费时为保证公平需要考虑此部分额度进行补偿。

2.一种安装于支路上的具有输配电成本分摊核算和负荷电量计量以及电费收缴功能的智能电表，其特征在于，采用如权利要求1所述的负荷成本分摊方法。