CN102901890B - 变压器经济运行在线判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器经济运行在线判别方法，一定天数内每固定时间间隔采集一次变压器传输的有功功率、无功功率以及电压，在线计算获得变压器的铜耗电量和铁耗电量，再将一定天数内在线计算获得的变压器的铜耗电量累计相加、铁耗电量累计相加，然后将两者的累计值相除得到变压器铜耗电量与铁耗电量比值 ，最后根据的大小判定变压器是否处于经济运行状态。本发明通过实际采集到的数据计算一定时间内的铜耗电量和铁耗电量，然后根据两者的比值判断变压器的经济运行状态，实时数据判别方式准确。

Description

变压器经济运行在线判别方法

技术领域

本发明涉及电力变压器领域，具体是一种变压器经济运行在线判别方法。

背景技术

目前电力变压器经济运行区间是根据变压器的效率公式推导获得，变压器效率最高对应的负载系数(率)通常称为最佳经济负载系数(率)。人们通常利用最佳经济负载系数选择变压器容量，并判断变压器是否处于经济运行状态。

对于三绕组变压器来说，中压侧与低压侧的负载分配影响变压器最佳经济负载系数；变压器运行时，中压侧与低压侧的负载都是随时变动的，因此采用典型负荷计算获得的变压器最佳经济负载系数来判别变压器是否处于经济运行状态存在不足；利用最大负荷来确定变压器是否处于经济运行状态同样存在不足，这是因为对于不同行业，最大负荷特性不一样，如农业负荷和居民负荷，最大负荷时间很短，这样计算所得的结果不能反映变压器是否处于经济状态。

此外，目前变压器铜耗电量的动态计算，是采用某典型负荷水平为基础进行计算，再乘以负荷波动系数进行修正，负荷波动系数是经验值，计算精度存在不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种变压器经济运行在线判别方法，实时采集计算，计算结果和判别方式准确。

本发明的技术方案为：

变压器经济运行在线判别方法，一定天数内每固定时间间隔采集一次变压器传输的有功功率、无功功率以及电压，在线计算获得变压器的铜耗电量和铁耗电量，再将一定天数内在线计算获得的变压器的铜耗电量累计相加、铁耗电量累计相加，然后将两者的累计值相除得到变压器铜耗电量与铁耗电量比值β，具体见公式(1)，最后根据β的大小判定变压器是否处于经济运行状态；

$\mathrm{\β}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{288}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{P}_{T,\mathrm{ij}}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{288}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{P}_{0,\mathrm{ij}}}---\left(1\right);$

式中：β为变压器铜耗电量与铁耗电量比值；ΔP_T,ij，ΔP_0,ij分别表示一定天数内每固定时间间隔的变压器铜耗电量和铁耗电量值；

当β≥2时，表示变压器处于重载，需要优化电网运行方式或电网结构；

当0.8≤β≤1.2时，表示变压器处于经济运行状态；

当β≤0.5时，表示变压器处于轻载状态，需要优化电网运行方式；

当β为其它值时，表示变压器处于次经济运行状态；

所述的一定天数内内每固定时间间隔在线计算一次变压器的铜耗电量和铁耗电量的具体步骤为：

一定天数内每固定时间间隔从省调DMIS系统和SCADA/EMS系统分别获取变压器的参数与实际运行工况数据，然后利用均方根电流法计算方法进行各电压等级变压器的铜耗电量和铁耗电量，具体步骤如下：

(1)、变压器的铁耗电量计算如下式表达：

${\mathrm{\ΔP}}_{0,\mathrm{ij}}={\left(\frac{U_{\mathrm{ij}}}{U_e}\right)}^2\·{\mathrm{\ΔP}}_0/12---\left(2\right),$

其中，ΔP₀表示双绕组或三绕组变压器的空载损耗；U_ij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；U_e表示双绕组或三绕组变压器的额定电压；

(2)、对于双绕组变压器，变压器的铜耗电量计算表达式为：

${\mathrm{\ΔP}}_{T,\mathrm{ij}}=\frac{P_{\mathrm{ij}}^2+Q_{\mathrm{ij}}^2}{U_{\mathrm{ij}}^2}\·R/12---\left(3\right),$

其中，P_ij、Q_ij分别表示双绕组变压器i天j时刻传输的有功功率和无功功率；U_ij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；R表示双绕组变压器的等值电阻；

(3)、对于三绕组变压器，变压器的铜耗电量计算表达式为：

${\mathrm{\ΔP}}_{T,\mathrm{ij}}=(\frac{P_{1,\mathrm{ij}}^2+Q_{1,\mathrm{ij}}^2}{U_{1,\mathrm{ij}}^2}\·R_1+\frac{P_{2,\mathrm{ij}}^2+Q_{2,\mathrm{ij}}^2}{U_{2,\mathrm{ij}}^2}\·R_2+\frac{P_{3,\mathrm{ij}}^2+Q_{3,\mathrm{ij}}^2}{U_{3,\mathrm{ij}}^2}\·R_3)/12---\left(4\right),$

其中，P_1,ij、P_2,ij、P_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧传输的有功功率；Q_1,ij、Q_2,ij、Q_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧传输的无功功率；U_1,ij、U_2,ij、U_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧的电压幅值；R₁、R₂、R₃分别表示三绕组变压器高压侧、中压侧以及低压侧等值电阻。

所述的每固定时间间隔为每五分钟时间间隔。

所述的采集到的变压器的参数与实际运行工况数据，在进行均方根电流法计算变压器的铜耗电量和铁耗电量之前，进行数据修正，数据修正的方法是对变压器的实际运行工况数据的正确性进行判别，当变压器实际运行的相邻两点采集值前后差别不超过15％时，即满足下式(5)，数据正确，否则进行报警警告；

$\frac{|P_m-P_{m+1}|}{P_m}\≤15\%---\left(5\right),$

其中，P_m表示第m时刻采集的有功功率值，P_m+1表示第m+1时刻采集的有功功率值，即第m时刻第一个固定时间间隔后采集的有功功率值。

本发明的优点：

(1)、传统变压器的铜耗电量计算采用典型方式水平进行计算，再乘以负荷波动系数进行修正，由于负荷波动系数是经验值，计算精度存在不足，而变压器经济运行在线判别系统利用SCADA/EMS系统数据获得每五分钟1次计算结果，能真实反映变压器铜耗电量，计算结果准确。

(2)、与利用经典的最佳经济负载系数是一静态值判别变压器是否处于经济运行状态或选择变压器容量不同的是，变压器经济运行在线判别系统利用SCADA/EMS系统数据获得每五分钟1次计算结果，获得累加值一天、一周乃至更长时间段的变压器铜耗电量与铁耗电量之比判断变压器是否处于经济运行状态，该系统考虑了负荷实时的变化，能准确反映变压器是否处于经济运行状态，能为电网运行管理人员提供指导。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

变压器经济运行在线判别方法，包括以下步骤：

(1)、一定天数内内每五分钟时间间隔从省调DMIS系统和SCADA/EMS系统分别获取变压器的参数与实际运行工况数据；

(2)、数据修正：由于SCADA/EMS采集的数据存在假或错误数据的可能，而这些采集的假数据将严重影响计算结果的正确性，因此需要进行数据修正，具体步骤是是对变压器的实际运行工况数据的正确性进行判别；由于电网负荷突变的可能性较小，当变压器实际运行的相邻两点采集值前后差别不超过15％时，即满足下式(5)，数据正确，否则进行报警警告

$\frac{|P_m-P_{m+1}|}{P_m}\≤15\%---\left(5\right),$

其中，P_m表示第m时刻采集的有功功率值，P_m+1表示第m+1时刻采集的有功功率值，即第m时刻第一个固定时间间隔后采集的有功功率值；

(3)、利用均方根电流计算方法进行变压器铜耗电量与铁耗电量的计算，具体步骤为：

a、变压器的铁耗电量计算如下式表达：

${\mathrm{\ΔP}}_{0,\mathrm{ij}}={\left(\frac{U_{\mathrm{ij}}}{U_e}\right)}^2\·{\mathrm{\ΔP}}_0/12---\left(2\right),$

b、对于双绕组变压器，变压器的铜耗电量计算表达式为：

${\mathrm{\ΔP}}_{T,\mathrm{ij}}=\frac{P_{\mathrm{ij}}^2+Q_{\mathrm{ij}}^2}{U_{\mathrm{ij}}^2}\·R/12---\left(3\right),$

对于三绕组变压器，变压器的铜耗电量计算表达式为：

${\mathrm{\ΔP}}_{T,\mathrm{ij}}=(\frac{P_{1,\mathrm{ij}}^2+Q_{1,\mathrm{ij}}^2}{U_{1,\mathrm{ij}}^2}\·R_1+\frac{P_{2,\mathrm{ij}}^2+Q_{2,\mathrm{ij}}^2}{U_{2,\mathrm{ij}}^2}\·R_2+\frac{P_{3,\mathrm{ij}}^2+Q_{3,\mathrm{ij}}^2}{U_{3,\mathrm{ij}}^2}\·R_3)/12---\left(4\right),$

上述式中：ΔP_T,ij，ΔP_0,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻铜耗电量和铁耗电量；P_ij、Q_ij分别表示三绕组变压器i天j时刻传输的有功功率和无功功率(一次侧)；R表示双绕组变压器的等值电阻；ΔP₀表示双绕组或三绕组变压器的空载损耗；U_ij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；U_e表示双绕组或三绕组变压器的额定电压；P_1,ij、P_2,ij、P_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧传输的有功功率；Q_1,ij、Q_2,ij、Q_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧传输的无功功率；R₁、R₂、R₃分别表示三绕组变压器高压侧、中压侧以及低压侧等值电阻；U_1,ij、U_2,ij、U_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧的电压幅值；

(4)、根据变压器铜耗电量与铁耗电量累计计算结果，给出1天、1周乃至更长时间段的铜耗电量与铁耗电量的比值，判断变压器是否处于经济运行状态，将一定时间内(1天、1周乃至更长时间段)计算获得的变压器的铜耗电量相加、铁耗电量累计相加，然后将两者的累计值相除得到变压器铜耗电量与铁耗电量比值β，具体见公式(1)，最后根据β的大小判定变压器是否处于经济运行状态；

$\mathrm{\β}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{288}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{P}_{T,\mathrm{ij}}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{288}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{P}_{0,\mathrm{ij}}}---\left(1\right);$

式中：β为变压器铜耗电量与铁耗电量比值；ΔP_T,_ij，ΔP₀,_ij分别表示一定天数内每五分钟时间间隔计算获得的变压器铜耗电量和铁耗电量值；

当β≥2时，表示变压器处于重载，需要优化电网运行方式或电网结构；

当0.8≤β≤1.2时，表示变压器处于经济运行状态；

当β≤0.5时，表示变压器处于轻载状态，需要优化电网运行方式；

当β为其它值时，表示变压器处于次经济运行状态。

下表1为安徽电网部分220kV变压器采用均方根在线计算获得变压器损耗，并利用变压器铜耗电量与铁耗电量之比判断变压器是否处于经济运行状态的列表：

表1 安徽电网部分220kV变压器经济运行判别结果

Claims (3)

1.变压器经济运行在线判别方法，其特征在于：一定天数内每固定时间间隔采集一次变压器传输的有功功率、无功功率以及电压，在线计算获得变压器的铜耗电量和铁耗电量，再将一定天数内在线计算获得的变压器的铜耗电量累计相加、铁耗电量累计相加，然后将两者的累计值相除得到变压器铜耗电量与铁耗电量比值β，具体见公式(1)，最后根据β的大小判定变压器是否处于经济运行状态；

$\mathrm{\β}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{288}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔP}}_{T,\mathrm{ij}}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{288}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔP}}_{0,\mathrm{ij}}}---\left(1\right);$

式中：β为变压器铜耗电量与铁耗电量比值；△P_T,ij，△P_0,ij分别表示一定天数内每固定时间间隔的变压器铜耗电量和铁耗电量值；

当β≥2时，表示变压器处于重载，需要优化电网运行方式或电网结构；

当0.8≤β≤1.2时，表示变压器处于经济运行状态；

当β≤0.5时，表示变压器处于轻载状态，需要优化电网运行方式；

当β为其它值时，表示变压器处于次经济运行状态；

所述的一定天数内每固定时间间隔在线计算一次变压器的铜耗电量和铁耗电量的具体步骤为：

一定天数内每固定时间间隔从省调DMIS系统和SCADA/EMS系统分别获取变压器的参数与实际运行工况数据，然后利用均方根电流法计算方法进行各电压等级变压器的铜耗和铁耗电量，具体步骤如下：

(1)、变压器的铁耗电量计算如下式表达：

${\mathrm{\ΔP}}_{0,\mathrm{ij}}={\left(\frac{U_{\mathrm{ij}}}{U_e}\right)}^2\·{\mathrm{\ΔP}}_0/12---\left(2\right),$

其中，△P₀表示双绕组或三绕组变压器的空载损耗；U_ij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；U_e表示双绕组或三绕组变压器的额定电压；

(2)、对于双绕组变压器，变压器的铜耗电量计算表达式为：

${\mathrm{\ΔP}}_{T,\mathrm{ij}}=\frac{P_{\mathrm{ij}}^2+Q_{\mathrm{ij}}^2}{U_{\mathrm{ij}}^2}\·R/12---\left(3\right),$

其中，P_ij、Q_ij分别表示双绕组变压器i天j时刻传输的有功功率和无功功率；U_ij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；R表示双绕组变压器的等值电阻；

(3)、对于三绕组变压器，变压器的铜耗电量计算表达式为：

${\mathrm{\ΔP}}_{T,\mathrm{ij}}=(\frac{P_{1,\mathrm{ij}}^2+Q_{1,\mathrm{ij}}^2}{U_{1,\mathrm{ij}}^2}\·R_1+\frac{P_{2,\mathrm{ij}}^2+Q_{2,\mathrm{ij}}^2}{U_{2,\mathrm{ij}}^2}\·R_2+\frac{P_{3,\mathrm{ij}}^2+Q_{3,\mathrm{ij}}^2}{U_{3,\mathrm{ij}}^2}\·R_3)/12---\left(4\right),$

其中，P_1,ij、P_2,ij、P_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧传输的有功功率；Q_1,ij、Q_2,ij、Q_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧传输的无功功率；U_1,ij、U_2,ij、U_3,ij分别表示三绕组变压器i天j时刻高压侧、中压侧以及低压侧的电压幅值；R₁、R₂、R₃分别表示三绕组变压器高压侧、中压侧以及低压侧等值电阻。

2.根据权利要求1所述的变压器经济运行在线判别方法，其特征在于：所述的每固定时间间隔为每五分钟时间间隔。

3.根据权利要求1所述的变压器经济运行在线判别方法，其特征在于：所述的采集到的变压器的参数与实际运行工况数据，在进行均方根电流法计算变压器的铜耗电量和铁耗电量之前，进行数据修正，数据修正的方法是对变压器的实际运行工况数据的正确性进行判别，当变压器实际运行的相邻两点采集值数据前后差别不超过15％时，即满足下式(5)，数据正确，否则进行报警警告；

$\frac{|P_m-P_{m+1}|}{P_m}\≤15\%---\left(5\right),$

其中，P_m表示第m时刻采集的有功功率值，P_m+1表示第m+1时刻采集的有功功率值，即第m时刻第一个固定时间间隔后采集的有功功率值。