智能配变经济运行控制装置

1、智能配变经济运行控制装置0 引言变压器是电力系统的重要主设备，电能送达用户平均要经历五次变压，因此电力系统中的变压器数量也是惊人的， 有数据说明，全国电力系统总发电量的30%都损耗在变压器上。变压器在运行过程中将产生两种损耗，即铁耗与铜耗，铁耗与变压器负荷大小无关，只要挂网就产生铁耗，其数值与电压的平方成正比，铜耗与变压器负荷电流的平方成正比。为了减少变压器的有功损耗，降低电网中的无功环流，应该采取提高变压器一次侧的功率因数:S巴的措施。但是当变压器处在轻负荷 状态小于额定容量的 30%时，尽管二次侧的负荷功率因数二九不变，但变压器一次侧的功率因数勾那么会随着负荷的减小而降低，导致损耗增加。因

2、此，一般当变压器负荷长期低于30%时应更换容量较小的变压器，或是在低负荷时切除并联变压器中的轻负荷变压器。图0-1为变压器一次侧功率因数与负荷功率S的关系曲线，可以看出负荷越轻，功率因数越低。资料个人收集整理， 勿做商业用途1 自动投切变压器的必要性运行变压器的损耗除铁耗外，还包括有功损耗、无功损耗，而变压器的无功损耗占整个电网无 功损耗的80%。因此，为了到达电网节能降耗的目的，一个重要措施就是根据变压器负荷的变化， 适时的切除轻载变压器，和适时的投入停运变压器以迎接负荷的增长。图1-1是两台并联运行变压器的接线图，人们可以通过变压器、T2 一次侧的断路器 B1、B3进行投切控制，图1-2是

3、二台并联运行变压器在不同组合方式下总功率损耗S与负荷功率S的关系曲线。合理的运行方式是：资料个人收集整理，勿做商业用途T1单独运行时，如负荷大于 S1 a点投入T2、切除T1,当负载小于S1时那么投入T1、切除T?;T2单独运行时，如负荷大于 S2 b点时再投入，、T2两台变压器并联运行，当负载小于 S2时那么切除T1,而当负荷小于 S时投入、切除T2。资料个人收集整理，勿做商业用途a点对应的S1称为单列运行的临界功率，b点对应的S2称为并列运行的临界功率，其值由并列运行各变压器的损耗特性曲线获得。资料个人收集整理，勿做商业用途显然，这种按负荷进行投切控制将会大幅减少损耗，降低电网线损。2 自

4、动投切变压器需要解决的问题归纳起来，自动投切变压器需要解决如下五个问题：采用合理的投切功率整定值，以免出现在 临界功率定值上下波动时导致频繁投切；要防止空投变压器时励磁涌流导致空投频频失败；变压器 自动投切装置和变压器备用电源自动投入装置的合理配合；如何保证两台或多台变压器运行累计时 间的均衡性，为获得最大限度的的减少投切次数，控制装置应具备负荷预计功能。资料个人收集整理，勿做商业用途2-1 自动投切装置的起动功率定值确实定在图1-2中选择当负荷功率到达 S1或S2时要起动投切控制，不难想到，如果负荷功率在 S1或 S2上下波动时必将导致频繁投切，其结果会诱发系统的扰动和断路器的损坏。解决这一

5、问题的途径 可通过设置功率起动定值不是单一的一个功率值Sq，而是一个宽度为±厶 Sq的带，如图2-1所示。当实测功率在带内Sq波动时投切装置不起动，只有在超过+ Sq时的a点才起动“投变压器，或是在超过- Sq时的b点才起动“切变压器。资料个人收集整理，勿做商业用途2-2 空投变压器励磁涌流的抑制我们分别在2004年及2005年向国家知识产权局申请了两项关于电力变压器励磁涌流抑制方法 及装置的创造专利，由此两项专利转化的SID-3YL系列涌流抑制器已在国内诸多发电厂及变电站投入运行，取得了良好的效果。该涌流抑制器通过记录变压器断电时的剩磁极性，并在空投上电时捕 捉相应的合闸相位角，产

6、生与剩磁极性相反的偏磁，使变压器磁路不进入饱和状态，进而实现对励 磁涌流的抑制乃至消灭。由于三相磁路的剩磁极性与变压器断路器的分闸相位角相关，而三相电压 相位角相互差1200,所以三相剩磁的极性也相应有正也有负。同样，合闸时的三相偏磁极性也有正 有负，正好每相的偏磁极性都和相应的剩磁反向。所以，这一专利技术最大的特点就是支持三相联 动操作断路器，而不需要三相分相操作断路器，这就创造了对于任何电压等级的断路器都能使用该 涌流抑制器的广阔环境。资料个人收集整理，勿做商业用途由于有了可以保证变压器空投一次成功的励磁涌流抑制器，因此电力变压器自动按经济负荷投 退就成为一项可行的无扰动控制。资料个人收集

7、整理，勿做商业用途2-3 变压器自动投退控制装置与备用电源自动投入装置的配合由于常规的备用电源自动投入装置是在工作变压器电源因故降跳闸时才起动投入备用变压器 的，因此，当给两台或多台变压器配备了自动按经济负荷投退装置后应该在进行投退操作时闭锁备 自投装置，防止产生装置误动。资料个人收集整理，勿做商业用途2-4 变压器自动投退控制装置应保证各台变压器运行累计时间相近基于节能降耗的目的，通过自动投退装置对变压器进行投退控制，除了考虑总损耗最低的要求 外，还应保证做到各台变压器的运行累计时间所引起的老化程度相近。装置采用记录每台变压器的 有功及无功电能，与各该变压器的额定容量的比值作为变压器老化程度

8、的参数指标，以此指标为依 据控制各变压器的运行累计时间。 资料个人收集整理，勿做商业用途2- 5 .负荷预计功能负荷预计功能可减少变压器的投切频度，例如根据实时总负荷应切除一台变压器，但根据预计 负荷曲线很快变压器负荷将增加，此时即可取消拟进行的切除一台变压器的操作。自动投退装置可 通过两种方式实现负荷预计，一是上级调度通过SCADA系统将近期负荷预计曲线发送给装置，一是通过装置的通讯接口将近期负荷预计曲线就地输入装置。资料个人收集整理，勿做商业用途3 变压器自动投退控制装置的构成装置结构如图3-1所示，其由如下部件组成。3- 1 .有功及无功功率、电能测量部件该部件接收来自各变压器的电压及电

9、流信号，获取有功功率、无功功率，有功电能及无功电能等参数，作为控制部件的投退控制依据，这些数据也可来自于测控装置。资料个人收集整理，勿做商业用途3-2 参数设置及显示部件该部件用以设置投退功率定值、定值带宽、均衡老化度运行时间分配定值等参数，并提供相应 信息显示。3-3 .控制部件用于根据测量部件和参数设置部件的信号，通过涌流抑制器实施投退控制。3-4 涌流抑制器根据设置的断路器分、合闸时间及控制方式等参数实行对变压器无涌流空投，并记录空投时段 的变压器电源侧电流波形。资料个人收集整理，勿做商业用途图3-2为两台变压器的自动投切系统图。应该指出，两台和多台变压器并联运行应满足如下条件：各变压器

10、变比相同、接线组别相同、 短路电压相同，以防止产生有害的环流。在这些条件满足的前提下，变压器自动投切装置就不需考 虑变压器间的负荷分配问题。 资料个人收集整理，勿做商业用途3-5 .通讯接口装置设有RS-485串口及RJ45以太网接口，实现与变电站综自系统上位机的通讯。4 三绕组变压器并联运行自动按负荷投退控制的特点多台三绕组变压器并列运行时根据高、中、低压侧负荷分配情况确定运行方式，同样要按各台 变压器的损耗特性曲线获取各电压侧的分列运行临界功率和并列运行临界功率，进而实施投退控制，确定是单台间切换、还是单台转并列运行、或是并列运行转单台运行。资料个人收集整理，勿做商业用途与双绕组变压器一样，也需要监测三侧的有功和无功功率，在实测功率进入功率临界区间时进 行切换。三绕组变压器如三侧都有电源，那么应在三侧开关的合闸控制回路都要配置涌流抑制器，以抑制 空投电源时的励磁涌流。各侧涌流抑制器的配置如图4-1，涌流抑制器之间相互发布分闸时间及分闸电压相位角的信息，以确保在变压器从正常电状态空投上电时对励磁涌流的抑制。资料个人收集整理,勿做商业用途5.结束语节能降耗是作为国民经济命脉的最大能源供给者一一“电力系统必须高度重视的工作，这项