电力公司JAVA理论线损计算系统的研究

摘 要

　　为了提高线损指标，提高电力公司的经济效益，建设一个全新的理论线损计 算系统已经迫在眉睫。

　　本论文首先介绍了论文的研究背景、意义以及国内外的发展现状，表明了研 究理论线损系统的重要性。然后对电力一线工作人员以及相应线损管理人员做了 详细的调研和分析，得出目前电力公司对于理论线损计算系统的功能需求。之后 以相对成熟的 B/S 架构模式以及较为简单的 Java 语言以及 SQL Server 2012 软件为 开发工具对整个系统进行了设计、实现和测试。本论文围绕五大功能需求包括基 础信息管理、考核单元管理、考核电量管理、线损统计、线损异常对系统的的总 体架构、角色、权限、数据库、功能模块进行了设计、实现和测试，从而保证系 统在电力公司的实用性。

　　总的说来，设计的理论线损系统能够完成变电站、线路以及台区的基础资料 的管理，理论线损的计算以及线损异常的分析等功能，方便了电力公司线损的监 控、计算和分析，为电力公司降低线损率，提高经济效益做出了一定的贡献。

　　关键词：理论线损，在线计算，系统设计

ABSTRACT

　　In order to improve the line loss index and improve the economic benefits of power companies, it is imminent to build a new theoretical line loss calculation system.

　　This thesis first introduces the research background, significance, and development status at home and abroad, and shows the importance of studying the theoretical line loss system. Then, detailed investigation and analysis are performed on the front-line power workers and the corresponding line loss managers, and it is concluded that the current power company's functional requirements for the theoretical line loss calculation system. After that, the entire system was designed, implemented and tested with a relatively mature B / S architecture model and a relatively simple Java language and SQL Server 2012 software as development tools. This thesis designs, implements, and tests the five major functional requirements, including basic information management, assessment unit management, assessment power management, line loss statistics, and line loss exceptions for the overall architecture, role, authority, database, and functional modules of the system. Ensure the practicality of the system in power companies.

　　basic data of substations, lines, and stations, the calculation of theoretical line loss, and the analysis of line abnormalities, which facilitates the monitoring, calculation and The analysis has contributed to reducing the line loss rate and improving the economic benefits of the power company.

　　Keywords: theoretical line loss, online calculation, system design

　　目录

　　第一章 绪论

　　1.1 课题的研究背景和意义

　　随着电力用户和用电量不断的增加以及电力能源的紧缺，电力公司把降低电 能损耗当作电力公司发展的中的一项重要指标，并希望通过降低线损率来提高企 业经营效益。在理论线损的计算上，我们一直以来通过线损分压等管理的方法进 行计算，并给出线损指标。对线损指标实行奖励和惩罚等考核手段是电力部门减 少能源损失、提高经济效益的主要管理手段。然而，对于农村低压理论线损计算 来说，其计算结果与实际统计线损存在有很大的差异。

　　其主要原因在于在进行农 村理论线损计算的过程中使用了节点的电压相同等假设条件，而且最终的计算出 来的结果没有参考值，低压线损的计算结果与实际线损的统计计算结果有很大不 同。面对这种情况，理论线损计算出的最后的结果没有了参考意义，也没有了降 损节能的作用[1]. 在这种情况下，电力公司迫切需要开发一个能够满足电力公司日常理论线损 计算的系统。特别是近年来，中国电力公司规模不断扩大，电力用户数量不断增 加。

　　整个电网的复杂性也在逐渐增加。 电力公司的电力损耗这项指标是电力公司一大整体性科技、经济参数。科学 的统计出输电线路中的电力损耗情况，为推动电力公司减少电力消耗，提高盈利 能力，增加运作监管以及改善电网规划方法，都具有实际意义。由于配电机构指 标数量多、结构繁杂、信息不完整、现场控制设备缺乏等，这些就造成至今还未 解决的测量配置电力线损知识的难度进一步加大。对于农村来说，理论线损的计 算以及实际电力线损测量有两个方面：一是 0.4kV 线损的测算，二是 10kV 线损的 测算。

　　对于电压等级比较小的 10kV 及以下的配电电网系统来说，其计算过程比较 复杂，负载情况多种多样，线路分支多结构比较复杂，线路现场信息不全或者不 准确，整个网络配置庞大且复杂，如果采用之前的双节点配置电力线损测算办法 来进行测算[2],是需要很多的历史信息以及技术参数的，而且双节点电力线损测算 方法的测算量比较多，远程操作是不能实现的。并且农村电网是电力线路配置的 最低端，基本上都是农村用户在进行使用，这使得农村电网具有以下几个特点： （1）电线分布比较复杂、（2）客户少电压等级小、（3）装备量大、（4）用电 量少等。但对于整个农网来说，农村线路损失占绝大部分[3].

　　因为电力行业不断的开放和市场化，需要电力部门不断减低损耗、提高企业 的经济利益，对于整个电网的损耗来说，农网机构的线损情况和经济效益情况影 响也越来越大。如果能够相对准确的测算出农网线路的电力损耗，建立科学的降 损方法以及线损监控的查询考察方式、减少线路损耗、节约能源、提高公司的整 体利益，这对与电力公司的发展就具有很重大的意义。

　　1.2 国内外的发展现状

　　在电力公司理论线损管理上，我国的发展速度比较慢，欧美国家的发展快， 其起步和发展速度远远超过我国，目前，无论在线损的管理上还是线损的计算上， 我国都相对落后，与欧美国家存在很大的差距。对于电网理论线损的研究，国外 十分重视：早在 1986 年，美国就成立了关于计算线损的技术协会，最近几年，相 继又成立了电网线损的技术机构和英国电网线损技术机构。目前，各国的的电网 结构都是通过实时计算电网的理论线损来达到资源优化配置，理论线损计算已经 被当前的电力公司以及电力研究学术人员接受，并广泛用于电力工作以及电力线 损的研究上。 成立新中国后，为了节约能源，最大程度上合理利用资源，提升企业经营效 益，我国以及电力公司都投入大量的人、才、物在电力损耗的研究上。目前，随 着计算机行业的发展以及计算机使用的越来越普遍，我国较多地方都使用了相应 的计算机系统来进行理论线损的计算，但在我国比较偏远的地区，有一些电力公 司仍然采用手工计算的方法，对于利用计算机进行理论线损的计算依然是零基础。 但通过手工对电网进行理论线损的计算，由于电网结构复杂，电网分支较多，电 力负载情况多样，其理论线损的计算过程比较复杂，而且其计算结果的准确率也 不高，往往不能作为线损指标的参考和考核。

　　进入 90 年代以后，国内有相当多的电力行业以及研究电力的机构开始对电网 理论线损进行研究，我国的理论系统的建设慢慢开始起步，同时诞生了很多的理 论线损计算系统[5-7].最初研究的理论线损计算系统只能用于一个大电网线损指标 的测算和考核。在经过不断的发展，以及后期对电力系统理论线损研究成本的不 断投入，在电力理论线损的计算上取得了相当多的经验，以及在使用的过程中对 系统进行不断的研究和优化，电力理论线损的计算已经不断运用到如何指导营销 工作中来指导线损的提升以及用户档案的管理，同时理论线损的计算对电网的规 划有指导性的作用，对后期电网的优化和改善也具有一定的推动作用。

　　但在理论线损的研究上，我国还是相对比较晚，在线损的指标和成果上与一些发达国家还有很大的差距。据数据记载，2002 年，测算的英国的整体线损为 8.7 个百分点，测算的日本整体线损为 4.75 个百分点，测算的德国的线损为 4.74,从 数据上看来，英国的线损指标还是比较高，在线损的研究上应该还比较落后，而 德国和日本的线损情况比较好只有四个多点子，但在我国，2005 年我国的整体线 损还高达 7.18,这与德国和日本相比，存在很大的差距。根据 2005 年的我国的用 电情况测算，每一个百分点大概是 240 亿 kW·h 的能源[8].

　　国内关于线损计算上有以下三个阶段：

　　（1）在新中国成立之初，各方面的技术都相对比较落后，电力计度表没有安 到每家每户，在线损的计算上，都是采用人工抄表的方式，再将抄录的数据进行 整理和手工计算，这样的人工计算过程，不但会花费大量的人力和物力，而且在 计算的过程中容易出现计算错误或者是漏计算的情况，同时因为是人为操作，可 能出现作假情况，其线损计算结果不够理想，不能作为线损考核及治理的依据。 导致线损提升上比较缓慢。

　　（2）前十年，因为各方面技术的进步，线损计算系统也已经形成，可以通过 线损计算系统完成用户档案的管理，售电量的统计工作，相对之前来说，其线损 计算的准确度有所提高，但依然采用的是手工抄表或者是抄表机进行抄表，不能 实时掌握线损情况，这对于线损的治理和提升存在很大的阻碍。

　　（3）这些年，由于无线网络科技的进步以及硬件条件的成熟，一些电力公司 可以通过远程采集数据，进行线损的计算和监控，其能够完成数据的实时采集功 能，并能按年、按月、按日进行线损的计算和线损情况的监控，这便于完成降低 电力损耗，提高企业经济效益的目标，但不能完成线损情况的整理和解析。 目前我国的计算机技术以及信息技术都在快速的发展，采用网络通信以及信 息技术将一线工作人员从手工抄表、人工巡检的工作中解放出来，提高一线工作 人员的工作效率，让他们能够有更多的时间投入到管理和优质服务的工作中。

　　目 前，电力公司有很多的系统，但是这些系统都是通过不同的设计公司进行设计， 因此，在设计系统时选用的软件和系统结构存在差异，以至于电力公司内部的信 息数据不能通用。为了电力公司内部数据的共享和互相提取，推动系统的统一规 划和设计，需要建立一个信息平台，方便信息的互通。 电力线损的配置包括经济参数和整体性科技。配置有效的线损计量是建立线 损考核办法，提升效益等都有很现实的意义。

　　1.3 课题研究方法和主要内容

　　本论文研究设计的是电力公司理论计算系统的设计和实现，设计的系统能够 储存电力公司电网的基本信息，并且通过基本信息能够完成理论线损的计算和统 计，同时能够完成电力实际线损的计算，并能将理论线损与实际线损进行比较分 析，将线损异常进行统计和分析，便于推动电力公司线损的提升。设计的电力公 司理论线损系统能够实现抄表、计算及分析功能，能将电力公司的一线抄表解脱 出来，更多的投入到管理和服务工作中。

　　在进行电力理论线损系统的设计时，首先对电力公司的管理人员和一线工作 人员进行调研，了解电力公司对于系统的需求以及系统要达到一个什么样的效果 进行一个详细的需求分析，再根据需求分析对各个功能模块进行细化设计和实现， 保证设计出的系统能够满足电力公司 3-5 年的需求。同时，要完成系统安全性、稳 定性以及自我恢复的功能。 在理论线损设计和实现系统的过程当中，为了保证所设计的系统能够与电力 电力公司其它系统进行数据的贯通，不在短时间内被电力公司淘汰，要先对电力 公司其它系统所采用的系统结构、数据类型还有程序语言进行调研。在课题的设 计过程中，设计了五个功能模块分别是：（1）基础信息管理、（2）考核单元管 理、（3）考核电量管理、（4）线损统计管理、（5）线损异常管理。

　　系统采用 J2EE 技术来设计与实现，能够解决当前电力公司理论线损计算管理 落后的问题，并对电力公司开发类似的管理系统提供相应的参考依据，具有很重 要的意义。选用了较其它语言简单并功能强大的 Java 语言作为编程语言，让系统 的编程语言变的简单易懂。系统所采用的 B/S 架构能够帮助电力节省系统开发的 费用，同时，也方便后期的升级和维护。 在电力公司理论线损计算系统开发的过程当中，系统的各个功能模块的归类 要明确，而且对各个功能模块的的功能进行细分，对系统的业务流程进行详细的 设计和规划。要求在设计的系统展现的数据信息能够通过图表的界面进行展示， 让系统使用人员能够直观的对线损情况进行分析。

　　1.4 章节结构安排

　　本学位论文共分七章，各章的具体内容安排如下： 第一章为论文绪论部分，介绍了论文的研究背景及研究意义，分析了目前国 内外理论线损计算的现状，简述了设计电力公司理论线损系统的方法以及理论线损系统的主要内容，最后介绍了实现理论线损系统要达到的目标。

　　第二章本章首先介绍了系统上的总体需求，对系统的基础信息、线损统计、 考核电量管理五大功能模块进行了需求分析和划分，再从系统需要实现的性能进 行分析，为后续系统的设计和实现奠定基础。

　　第三章是结合第三章系统的需求分析对电力公司理论线损计算系统进行详细 设计。首先，分析和介绍了了所研究的电力公司理论线损计算系统设计坚持在安 全、适用等基本原则上。然后对理论线损计算系统的 E-R 实体以及数据库按照不 同的功能模块进行了设计。然后结合第三章对几个功能模块进行了设计。紧接着 介绍了配电网几个环节的等值电路模型，线路电量损耗计算及注意事项，最后对 系统的安全性设计进行了介绍。

　　第四章首先介绍了系统实现的环境，给出了电力公司理论线损计算系统的几 个功能模块的界面，并对其功能模块进行介绍和如何实现操作。给出了实现系统 理论线损的部分关键代码。 第五章介绍了系统测试的目标和方法并且完成了理论线损计算系统的三次测 试，并形成测试报告。 第六章介绍了目前电力公司线损计算的发展情况以及电力公司内部系统的发 展情况。

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　　第二章系统需求分析
　　2.1总体需求分析
　　2.2功能性需求分析
　　2.3非功能性需求分
　　2.4本章

　　第三章系统设计
　　3.1系统设计的基本方
　　3.2系统的建设及数据流程设计
　　3.3系统数据库设计
　　3.4系统功能模块的设计
　　3.4.1基础信息管理功能模块的设计
　　3.4.2考核单元管理功能模块的设计

　　3.4.3考核电量管理功能模块的设计
　　3.4.4线损统计功能模块的设计
　　3.4.5线损异常功能模块的设计
　　3.5配电网理论线损计算步骤
　　3.6系统安全性设计
　　3.7本章小结

　　第四章系统实现
　　4.1系统的实现环境
　　4.2系统功能模块的实现
　　4.2.1基础信息管理模块实现
　　4.2.2考核单元管理模块实现
　　4.2.3考核电量管理模块实现
　　4.2.4线损统计模块实现
　　4.2.5线损异常模块实现
　　4.3本章小结

　　第五章 系统的测试
　　5.1系统的测试目标和内容
　　5.2系统测试的用例
　　5.3本章小结

第六章 总结与展望

　　本论文通过对电力公司进行调研，对理论线损进行功能分析、设计和实现。

　　通过此系统系统能够完成电网基本信息的储存，完成理论线损计算，对实际线损 进行计算、统计、监控，并对理论线损与实际线损进行分析，及对线损异常情况 进行分析，为电力公司降低线损，提高公司经营效益起到推动作用。本论文在所 完成的主要内容主要有四个方面。

　　1. 本论文是通过对电力公司一线工作人员以及线损管理人员的工作状态以 及现有系统进行调研，查找相关资料，了解到我国目前的线损管理工作相对比较 落后，同时了解到电力公司对理论线损系统的功能需求。所设计的理论线损系统 能够将一线工作人员解放出来，提高工作效率，对线损情况进行监控，降低线损， 提高公司经济效益。

　　2. 本论文设计的理论线损系统，采用的电力公司目前采用的是电力公司目前 采用的网络架构和软件，能够实现电力公司内部系统部分数据的互通，实现数据 共享，同时方便系统的升级，在短时间内，本论文设计的理论线损计算系统不会 被淘汰。

　　3. 本论文设计的理论线损计算系统是根据电力公司内部目前的管理结构进 行设计，对不同的使用人员设置相应的功能模块，便于系统的管理，同时本论文 设计的系统简单易操作，适用的人群比较广。

　　4. 本论文设计的理论线损计算系统对系统的安全性和稳定性进行了详细的 设计，能够保证系统安全稳定的运行。 目前，电力公司内部有很多的信息系统，但是很多系统都是相对独立的，这 些系统中都包含有部分非常重要的内容，因此很有必要对整合系统中的信息，对 系统进行贯通使用，使有用的信息能够及时传播到整个公司，这有利于公司健康、 高效的发展。但是系统之间信息集成不是一件容易的事。虽然传统的信息集成方 法能够勉强实现信息的整合，但是实行起来比较的麻烦，于此同时也会使系统过 于复杂。另外，使用这样的实现方法新信息的输入也不方便，因此研究一种全新 的方法是目前迫切需要的。

　　（1）与 GIS 系统结合

　　线损管理一直是电力公司在管理用电事务时非常看重的一项指标。电力公司 管理线损通常都是通过及时了解和收集每个区域的实际线路损耗，并测试和验证收集的信息数据的准确性，同时计算出每个区域的实际线损值和线损率，再将计 算的线损值和线损率和公司下达的计划值进行逐一比较，找出差异异常的台区或 线路，为后期的考核以及电力公司经济效益分析提供资料。 目前的电力公司使用系统模型来计算理论线损值，并在实践中继续改进和改 进它们。当前很多的计算系统功能还不是很完善，而且几个系统不同互相贯通使 用，因此后期期望能够通过综合其他系统（如 GIS 系统）的优点并与该系统进行 贯通互联来不断改进线损计算系统的功能。

　　（2）多源信息整合

　　集合 GIS 系统中的优点，能够将线损计算系统中不存在的线路图形可视化功 能实现，以便电网工作人员在查看线损情况时能够直接在地图上查看电网各线路 情况。

致谢

　　在电子科技大学研究生的学习生涯即将告一段落，在这里我要感谢电子科技大学以及孟翔教育为我创造了良好的学习环境，感谢在我论文完成过程中给了我帮助的老师。在论文完成前夕，我要特别感谢我的指导老师李玉霞教授，感谢他抽出空暇时间对我进行细心的指导和帮助，对我论文提出可行性建议，教会我如何撰写论文以及如何对论文进行排版，同时还教会了我研究问题的方法和思考问题的方式，这对我在以后工作中亦有很大的帮助。

　　我还要感谢和我一起学习和奋斗的同学，在这段研究生的学习以及论文的完成过程中，我们在一起相互探讨和研究、指出论文中不足的地方，帮助我收集各种素材、告诉我撰写和排版中的一些技巧等，我们亦师亦友，感谢在这段时间您们热情的帮助。

　　我要感谢我的家人和朋友，谢谢您们一直以来的理解和支持，因为有了您们的关心、帮助和支持，我才能克服学习、工作以及生活中遇到的种种困难，论文能够完成和深入，您们有很大的功劳。

　　最后我要感谢参加评审工作的专家，感谢您们在百忙之中对我的论文进行评审和指正！谢谢您们！你们辛苦了！

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