电力系统经济运行

1、变压器经济运行李延强 1 电气研一4班摘要：对变压器经济运行做了简单的介绍，目前在变压器经济运行的方面存在的主要问题，对国内外研究变压器经济运行的一些方面做了简单了解，介绍了几个常用的计算分析方法，和一些提高变压器经济运行的主要方法。关键字：变压器 经济运行 措施 方法一、变压器经济运行相关的背景 随着社会及企业经济效益意识的不断提高,电力系统运行的经济性、安全性也面临更高的要求,降低损耗、节约电能日益成为整个社会尤其是供用电企业关注的课题。其中变压器是电力系统中不可或缺的主要设备之一,变压器的损耗在整个电力系统损耗中占有相当大的比例,而且目前还远未控制到合理的水平。因此开展变压器经济运行对降

2、低损耗、节约电能、实现电力系统经济运行具有十 分重要的现实意义。 变压器经济运行是在确保变压器安全运行及保证供电量的基础上,充分利用现有设备,通过变压器运行方式的合理选取、负荷曲线的优化调整以及变压器运行条件的改善等措施,最大限度地降低变压器的电能损耗。二、国内外研究现状及存在的问题 近些年来,为了提高变压器的经济运行性能以降低变压器的损耗,世界各国在变压器的经济运行方面都开展了大量进行了研究,在节能技术方面研究成果显著。众所周知,降低变压器损耗的最基本最简便的方法就是对高效低耗变压器的推广使用。目前,为降低变压器的损耗,国内外关于变压器经济运行相关问题的研究,已经有不少文献,但主要集中在对一

3、个变电站内多台变压器运行方式的选择上。例如:文献1用数学分析方法论证了多台同容量双绕组电力变压器并列运行的经济运行负荷、经济运行投切台数、临界功率,适用于全面考虑电压、电流变化对电力变压器并列经济运行的计算机实时监控的实际计算。文献2考虑了电压变化影响,确定新的变压器经济负荷系数,并且当双绕组变压器按损耗最小曲线运行时其负载损耗为常数。文献3研究表明在变电站接线方式复杂、变压器运行方式不能由经济运行曲线描述的情况下,通过潮流计算能够确定变电站损耗最小的变压器运行方式。文献4研究了在限定变压器投切次数的情况下,根据高峰、低谷负荷进行两阶段变压器经济运行。文献5研究了通过SCADA系统对变压器进行

4、投切操作的地区电网变压器经济运行实时控制系统。文献6分析了配电站采用经济运行方式时负荷切换的原理,提出了基于损耗最小原理的负荷切换点选取的原则并给出了低压侧备用电源自动投切装置的工作原理和动作逻辑。文献78研究了考虑变压器投资成本以及运行回收成本情况下的变压器经济运行问题。随着研究的深入,亦有不少文献研究针对整个地区电网的所有变电站中的变压器运行方式进行调整体优化,使得全网损耗最小9。 另一方面,在择优选取变压器的基础上,世界各国仍不断的探索与寻求新的变压器运行方式分析方法,目前研究与应用最为广泛的有临界点划分法与临界区间划分法等。同时,为了进一步规范变压器经济运行的管理,我国还制定了相应的技

5、术标准:装有备用变压器的用电单位,应优先选择功率损耗较小的变压器投入运行;有多台变压器并列运行的变电所,则应按负载变化规律,选择最佳组合方式运行;在安全、经济、合理的条件下,通过调整负载,提高负荷率,提高功率因数,使变压器在经济运行区的优选运行段内工作;在技术经济可行的条件下,采取调换、更新或改造变压器等办法,使变压器经济运行。采用导则规定的方法后,大量的实例计算与比较证明,变压器经济运行具有可行性及经济实用性。 随着多年来电力行业的迅猛发展,变电所电压等级不断升高,变压器台数随之增多,容量也逐渐增大,这便造成了变电所内变压器容量大小不一、技术特性也存在着差异的状况,因此,运行过程中会出现选择

6、哪一台备用,投入哪一台变压器很重要。 目前降低变压器电能损耗的途径主要包括两种:淘汰高耗能变压器,采用自身损耗低的变压器。可以看出,变压器的经济运行工作对实现电力系统经济运行起着至关重要的作用,变压器的经济运行的推广工作势在必行。三、变压器经济运行概述 变压器经济运行,就是指通过择优选取最佳的运行方式和调整各台变压器负载分配的方法,在传输电量不变的条件下,使变压器的电能损耗达到最低。具体含义就是,在确保变压器安全运行、传输电量和满足生产要求的基础上,以现有的设备不变为前提,通过优化调整负载的分配、择优选取变压器的最佳运行方式以及不断的完善变压器的运行环境及工作条件等技术措施,最大限度地降低变压

7、器的电能损耗。 在电力系统中,往往存在着各种型号及容量互不相同的变压器。同一变电所内,在变压器台数多、有备用的情况下,对于同一负载,便会存在着多种运行方式,其中必然有一种方式损耗最小。这时就面临这运行方式选择的问题,即运行一台变压器还是运行两台或者多台变压器;如果运行两台或者多台变压器,则需要对变压器的组合方式与投切时机做出选择。在多种运行方式中,最终选择的损耗小的运行方式就是经济运行方式。因此,变压器的经济运行的实质就是指变压器的节电运行,即在变压器运行方式之间存在着择优选取技术参数好的变压器和最佳运行方式的问题。 目前变压器低效运行问题仍普遍存在于各级电力系统中,这成为阻碍变压器经济运行的

8、主要障碍,这些问题主要表现在以下两方面： (l)对变压器利用率存在误区,认为利用率越高,损耗就会越小,运行就会越经济;往往以利用率来判断一台变压器是否过轻负载; (2)对变压器经济运行工作的管理缺乏科学计算。如果一台变压器能承担的负载,一般就不会用两台运行;如果小容量变压器能承担的负载,一般就不用大容量变压器运行。 这些观点对变压器的经济运行工作无疑产生了很大的影响,也造成了很大的电能浪费。另外,近年来随着电力需求量的不断增大,变电站变压器台数逐渐增加,负荷波动范围较大,特别在农电系统中,负荷的季节性很强、峰谷差大,变电站运行人员若为实时选择最佳运行方式而进行频繁操作,则容易出现误操作,从而会

9、影响电力系统的安全运行。 四、变压器经济运行主要分析方法和改进措施近几年來,降低变压器损耗已经成为变压器制造厂商、发、供、用电部门共同关注的问题,也是现阶段电力系统经济运行研究的重要之一。 变压器节电技术主要包括以下两方面的内容:（1）、设计制造方面:利用新生产工艺开发,同时采用新型电磁材料研制出高效节能变压器。通过我国建国60年来变压器的发展情况,可以看出,随着科技的进步、新型材料的应用、加工工艺的改进,低损耗型变压器己经逐步取代建国初的高损耗型变压器,节能型变压器广泛应用,变压器损耗大幅减少。（2）生产运行方面:科学利用新技术手段或注重运行管理,保证变压器高效运行。对变压器经济运行的分析方

10、法 目前采用最多的是临界点划分法与临界区间划分法,分析变压器经济运行。这两种方法在理论上能不同程度的解决以上问题。基于临界点划分法的动态经济运行分析与基于临界区间划分法的动态经济运行分析,能根据负荷的波动选择不同的变压器经济运行方式,使损耗降低,在理论上带来一定效益。临界点划分法是一种基础的方法,也是划分变压器经济运行区间最常用的一种方法,通过求取不同变压器的损耗随负载变化曲线的交点,可以获得负荷临界点,根据临界点即可划分变压器运行方式的经济运行区间,每个区间对应的运行方式就是损耗最小的运行方式。以两台非等参数双绕组变压器A与变压器B为例,图4一1两台非等参数变压器临界点图由此可以划分三个经济

11、运行区:1）、经济运行区1:投入变压器A比较经济可行。2）、经济运行区2:投入变压器B比较经济可行。3）、经济运行区3:变压器A与变压器B并列比较经济可行。从图及划分的经济运行区可以看到,这种分析方法思路明确、易于理解,通计算出临界负载值,经济运行区便可划分出来。该方法既可应用于静态经济运行分析,也可应用于动态经济运行分析。临界区间划分法，在有多台变压器的变电所,可以采用多种运行方式。如一变电所内两台变压器为例,则有三种运行方式:变压器1运行,变压器2备用;变压器2运行,变压器1备用;变压器1与变压器2并列运行。在研究变压器的经济运行时,无论是单台变压器,还是两台等参数或非等参数变压器,或多台

12、变压器,只要采用临界点划分法,其最佳经济运行负载值、投切变压器改变运行方式的临界负载值,都只是一个点值。而负荷却是实时变化着的,若要以一个点值来面对变动着的负荷,必然带来操作上的困难,甚至是不可行。可以思考一种方法,用多个连续点值来代替临界点划分法中的一个点值,这多个连续点值可以构成一个区间。经济运行区的概念是通过分析变压器效率而提出的。在每个临界区间左右各自对应一种经济运行方式;而在临界区间内,如果上一种或下一种运行方式包含此运行区间,则变压器保持着上一种运行方式或与下一种运行方式不变,因此临界区间又可称为待操作区。为了提高变压器的运行效率，降耗节能，通过分析、不难发现，可采取下述措施:合理

13、选择变压器型号。由于容量和数量很大，1） 、即使变压器的效率很高，但总损耗依然很大，最多时能占到线路总损耗的 20%-25%所以，选择合理的变压器型号非常重要，可以进一步提高变压器工作效率，起到低损耗节能的作用。2） 同变电站内变压器保持一致，并满足并列条件。变电站内主变技术参数要尽可能的保持一致，还要满足并列运行条件，这样就可以防止变压器之间出现较大的环流，从而对设备造成损坏。容量比一般不超过3:1，尽可能的降低变压器的额外损耗，使变压器经济运行。3） 提高负荷预测精确度，利用现有电网实时数据采集系统，搜集和积累有关负荷资料，加强对历史数据的分析和统计工作，掌握变压器在不同季节、不同时段的负

14、荷变化规律，指导和改进变压器的经济运行工作。4） 借助调度自动化系统测量实时的母线电压、开关潮流、功率因数等，来监视变压器的运行状态，通过对这些数据的了解，指导运行人员及时改变主变分接头、投退电容器、开停机组等，从而提高系统电压，改善用户电能质量，满足总体经济运行的要求。5） 对于型号和容量不同的变压器并列运行时，可根据变压器的不同运行方式下有功损耗和负载分配情况，事先做好关系曲线，不同负荷下该投入的台数，可通过查 采用电容器组自动投切装置或运动设备对电采用容器开关进行自动控制，提高电容器组的利用率，无功功率在电网内的流动，将增加有功功率的损耗，电容器可以补偿无功功率在电网内的传输，提高电网的

15、功率因数，改善电压水平。 此外在研究计算变压器经济运行中还有许多方法，比如以遗传算法作为寻优工具计算变压器参数。具体的介绍就是，首先，采用自适应二乘法获得变压器实际运行参数,提高变压器特性参数的准确性,为寻找配电变压器经济运行的最优投切方定打下坚实的参数基础;其次,在获得准确变压器特性参数的基础上研究拟合负荷曲线与综合临界点法相结合的方法,获取一系列投切方案,确定最优投切方案的可行域;以遗传算法作为寻优工具,以周期T内最优投切方案节电效益作为遗传算法的适应度函数,在上述可行域中寻找节电效益最大的投切方案,即最优投切方案,实现配电变压器经济运行;最后,将无功补偿的影响考虑在变压器最优投切方案的制

16、定中;无功补偿对投切方案的影响主要是其对负荷曲线的改变,制定新的投切方案，使变压器在最经济的状态下运行。国内研究这方面比较好的就是华北电力大学，中国电力科学研究院，西安交通大学。五、参考文献1王亚忠,单晓红,黎天珠,张继中.多台同容量双绕组变压器经济运行分析J.电力系统保护与控制,2009, 38(4): 93-942王亚忠.双绕组变压器经济运行负载系数研究J.电力系统保护与控制,2008,36(17): 60-613敖文生.变压器经济运行研究J.石化电气.2007增刊,49-584王方亮变压器经济运行方式分析与应用J.变压器.2005,42(12):35-385卫志农,常宝立,汪方中,李曼岭

17、,王圈.地区电网变压器经济运行实时控制系统J.电力系统自动化.2006, 30(1): 86-886吴绪成,盛戈 ,王闻,徐剑,曾突,江秀臣.配电站经济运行方式下备用变压器自动投切原理及影响分析J.电力自动化设备,2010,30(4): 66-757J.A Jardini, C.M.V Tahan, El Ferrari,S.U Ahn. Selection of DistributionTransformers Based on Economic CriteriafJ. IEEE Conference Publication.1997,4388James L. Goudie, Wayne C

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