CN104092215A - 配电变压器容量控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电变压器容量控制方法与系统，对电网中用电用户进行分类，并分别采样计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，再根据这些数据绘制最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，最后根据最大实用系数，控制配电变压器容量。整个过程中，避免了人为主观的参与，采用严谨的数据采集与计算，确保结果的准确，即能够实现配电变压器容量准确控制，同时，采用最大实用系数的选取原则，确定负荷计算既能满足负荷需求，又能得到高的设备利用率，从而确保电网资源的合理利用和电力电网的安全运行。

Description

配电变压器容量控制方法与系统

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，特别是涉及配电变压器容量控制方法与系统。

背景技术

随着用户用电需求量不断增加，大规模业扩报装用电的现象越来越普遍。在业扩报装中，最重要的是如何根据用电用户的实际需求，合理地选择配电变压器容量。如果容量选择过大，会增加设备购置和安装、运行维护的投入，造成浪费；反之，则会造成配电变压器过载运行，用电需求和可靠性难以满足。因此，在业扩报装时，常用实用系数来指导变压器的容量的选择，提高设备的利用率。但当前实用系数值的选取并不合理，主要存在以下问题：(1)现有指标值范围太宽广。负荷计算时如何选取具体数值缺乏足够的指导。(2)现有指标值无法区分地区发展状况的差异。在农村和市区往往也是采用相同的实用系数值。另外，对于同一个用电用户，其负荷计算指标也是随着时间变化而变化的，现有的计算指标都忽略了这种变化。(3)现有指标值本身存在一定的误差。

综上，在确定最大实用系数时，由于缺乏实用的选取方法，通常依靠工作人员的经验选取适当的值。这些值虽然在工程设计上具有一定可操作性，但往往忽略了各个地区实际的经济状况和用电负荷的特性，与实际情况相差较大。

采用误差较大的最大使用系数确定配电变压器容量必然会存在较大误差，严重电网资源，同时还会影响电力电网的安全运行。

发明内容

基于此，有必要针对配电变压器容量控制方法存在较大误差，严重浪费电网资源，影响电网安全运行的问题，提供一种准确的配电变压器容量控制方法与系统，确保电网资源的合理利用和电力电网的安全运行。

一种配电变压器容量控制方法，包括步骤：

对电网中用电用户进行分类，对各类用电用户分别进行采样分析，获取采样数据，其中，所述采样数据包括每个样本在收资年限里每年的最大负荷值、用电用户下属所有配电变压器的容量和最新的配电变压器的投运时间；

根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数；

根据各类用电用户中每个用户的配电变压器投运时间和各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，绘制用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图；

根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数；

根据各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，控制配电变压器容量。

一种配电变压器容量控制系统，包括：

分类采集模块，用于对电网中用电用户进行分类，对各类用电用户分别进行采样分析，获取采样数据，其中，所述采样数据包括每个样本在收资年限里每年的最大负荷值、用电用户下属所有配电变压器的容量和最新的配电变压器的投运时间；

最大实用系数计算模块，用于根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数；

绘制模块，用于根据各类用电用户中每个用户的配电变压器投运时间和各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，绘制用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图；

查找模块，用于根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数；

控制模块，用于根据各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，控制配电变压器容量。

本发明配电变压器容量控制方法与系统，对电网中用电用户进行分类，并分别采样计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，再根据这些数据绘制最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，最后根据最大实用系数，控制配电变压器容量。整个过程中，避免了人为主观的参与，采用严谨的数据采集与计算，确保结果的准确，即能够实现配电变压器容量准确控制，同时，采用最大实用系数的选取原则，得到各类用电用户在不同投运年限下的最大实用系数查找值，各类用电用户在所有投运年份下的最大实用系数，表示该类用户可能达到的最大的实用系数，即该类用户配电变压器的最大利用率，用该数据确定负荷计算既能满足负荷需求，又能得到高的设备利用率，从而确保电网资源的合理利用和电力电网的安全运行。

附图说明

图1为本发明配电变压器容量控制方法第一个实施例的流程示意图；

图2为本发明配电变压器容量控制方法第二个实施例的流程示意图；

图3为本发明配电变压器容量控制系统第一个实施例的结构示意图；

图4为本发明配电变压器容量控制系统第二个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，一种配电变压器容量控制方法，包括步骤：

S100：对电网中用电用户进行分类，对各类用电用户分别进行采样分析，获取采样数据，其中，所述采样数据包括每个样本在收资年限里每年的最大负荷值、用电用户下属所有配电变压器的容量和最新的配电变压器的投运时间。

在电网中用电用户有多种类别，例如大体可以分为办公、住宅、商业、酒店、饭店、综合体6类，这6类用户在用电容量上都有各自的特点。以办公、住宅、商业、酒店、饭店、综合体6类用电用户类型作为研究对象，选取各类中具有代表性的样本，收集样本的基础数据。选取的具有代表性的样本要求为：样本连续两年的负荷数据波动不超过50％，投运时间大于15年、范围包括各个城区、数量超过20个，收集的样本数据包括：从计量自动化系统获取的每个样本在收资年限里每一年的最大负荷值、用电用户下属所有配电变压器的容量、最新的配电变压器的投运时间。

S200：根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数。

具体来说可以根据下述计算公式，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数。

$k=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i}$

分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，其中，k为实用系数；N为用电用户下属配电变压器的台数；Pi为第i台配电变压器的年最大有功负荷，单位为千瓦；Si为第i台配电变压器的容量，单位为千伏安。

S300：根据各类用电用户中每个用户的配电变压器投运时间和各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，绘制用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图。

将各类用电用户中每个用户的配电变压器投运时间从小到大进行排列，得到各类用电用户每年的最大实用系数，并绘制用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图。

S400：根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数。

采用最大实用系数的选取原则，得到各类用电用户在不同投运年限下的最大实用系数查找值，各类用电用户在所有投运年份下的最大实用系数，表示该类用户可能达到的最大的实用系数，即该类用户配电变压器的最大利用率，用该数据确定负荷计算既能满足负荷需求，又能得到高的设备利用率。

S500：根据各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，控制配电变压器容量。

本发明配电变压器容量控制方法，对电网中用电用户进行分类，并分别采样计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，再根据这些数据绘制最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，最后根据最大实用系数，控制配电变压器容量。整个过程中，避免了人为主观的参与，采用严谨的数据采集与计算，确保结果的准确，即能够实现配电变压器容量准确控制，同时，采用最大实用系数的选取原则，得到各类用电用户在不同投运年限下的最大实用系数查找值，各类用电用户在所有投运年份下的最大实用系数，表示该类用户可能达到的最大的实用系数，即该类用户配电变压器的最大利用率，用该数据确定负荷计算既能满足负荷需求，又能得到高的设备利用率，从而确保电网资源的合理利用和电力电网的安全运行。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述S200之后还有步骤：

S220：采用预设阈值和CP95值对各类用户在收资年限内每年的最大实用系数进行过滤处理，除去异常数据。

预设阈值是人工根据实际应用环境的需要预先设置的，CP95的意思是剔除数据中最大5％的数据。由于数据采集样本的多样化，在获得的各类用户在收资年限内每年的最大实用系数可能存在某些异常数据，在本实施例中，增加该过滤的步骤，除去异常数据，进一步提高了数据计算的准确性。

在其中一个实施例中，所述根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数具体为：

根据采样数据和公式分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，其中，k为实用系数；N为用电用户下属配电变压器的台数；Pi为第i台配电变压器的年最大有功负荷，单位为千瓦；Si为第i台配电变压器的容量，单位为千伏安。

在其中一个实施例中，所述用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图包括原始值趋势图、预设阈值趋势图和CP95值趋势图。

在其中一个实施例中，所述根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数具体为：

当样本个数超过50个时，以CP95值趋势图的最大实用系数作为查找值，当样本个数少于50个时，若样本数据的平均值与中值的比小于80％，则以原始值趋势图的最大实用系数值作为查找值，若样本数据的平均值与中值的比大于80％，则以预设阈值趋势图的最大实用系数作为查找值。

为了更进一步详细解释本发明配电变压器容量控制方法的技术方案及其带来的有益效果，下面将采用一具体实施例进行说明。

在该具体实施例中，选用办公、住宅、商业、酒店、饭店、综合体6类作为研究对象。

(1)以办公、住宅、商业、酒店、饭店、综合体6类用电用户为研究对象，选择其中比较稳定，具有代表性的用电用户样本。本发明共选取了38个办公样本、66个住宅样本、31个商业样本、19个酒店样本、15个饭店样本以及8个综合体样本(该研究对象为新型的用电用户，样本较少)作为研究对象，收集用电用户2010-2013年4年的年最大负荷数据，对该地区的实用系数指标值进行分析。收集的数据的样式如表1所示：

表1某类用电用户的样本数据

与该城市的其他地区相比，该地区的负荷数据有以下特点：1.该地区已经具备计量自动化系统，能够获取收资年限里每一年的负荷数据。2.该地区为经济中心，实用系数指标值为全市最高，采用全市的实用系数指标推荐值进行负荷计算会使结果偏低；3.该地区的负荷比较稳定，由样本得出的计算指标值能够较好地应用于其他用电用户。

(2)根据收集的数据计算出用电用户的最大实用系数。其中住宅类部分用电用户的计算结果如表2所示。实用系数用来表示对配电变压器的利用程度，实用系数越大，表示对设备的利用率越高，经济效益越好。

表2部分住宅类用电用户的实用系数

从表2中的数据来看，该地区的实用系数大部分都在0.7以下，考虑该地区的发展情况以及设备利用率等方面，选择0.7作为实用系数阈值(可依据相应地区的实用系数做出调整)，将大于阈值的数据剔除。

另外，采用工程上常用的CP95值方法对数据进行处理，将数值最大的5％剔除。以住宅用电用户为例，具体的操作为：住宅用电用户的样本总有66个，可得到的10～13年的实用系数共有262个(有两个样本2011年才投运)，去除5％，即最大的13个数，保留剩下的数据。

(3)将用电用户下属配电变压器的投运时间从小到大排列，得到各类用电用户在相应投运年限的最大实用系数值。具体的步骤为：把2013年当做第一年，假设某用电用户配电变压器的投运年份为2007年，则该用电用户到2013年为7年，2012年为6年，依次类推，共有4个对应投运年份的数据。将所有样本按照(2)中的方法进行处理，可以得到不同投运年份对应的实用系数，再取每个年份的最大值，便可以得到原始值、人工阈值和CP95值三条最大实用系数变化趋势曲线。其中，住宅类的三种最大实用系数的变化趋势图如图2所示。

根据三种最大实用系数的变化趋势图，并结合相应的选取原则，得到各类用电用户在不同投运年份不同配电变压器投运年份的最大实用系数推荐值，如下表3所示。

表3该地区各类用电用户不同配电变压器投运年份的最大实用系数值

从表中数据可以看出：

1)各类用电用户的最大实用系数总体上都呈现先上升再缓慢下降的趋势，体现了各类用电用户随着配电变压器投运时间变化的规律，在负荷计算时如果考虑此变化规律将能够使负荷计算更加精确；

2)住宅类用电用户的最大实用系数总体上最低，饭店的最大实用系数总体上最高。并且由于本发明重点关注各类用电用户每年的最大实用系数，因此整体上实用系数的数值都比较大。

3)部分年份缺乏数据是由于该类用电用户的样本较少或配电变压器的投运时间较短。

可见，采用本发明可计算任意地区的实用系数指标值。该方法能直观地确定用电用户各个年份对应的实用系数最大值，不仅易于实现，而且避免了指标值选取过程中的主观性，充分考虑了用电用户的时间特性。

如图3所示，一种配电变压器容量控制系统，包括：

分类采集模块100，用于对电网中用电用户进行分类，对各类用电用户分别进行采样分析，获取采样数据，其中，所述采样数据包括每个样本在收资年限里每年的最大负荷值、用电用户下属所有配电变压器的容量和最新的配电变压器的投运时间；

最大实用系数计算模块200，用于根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数；

绘制模块300，用于根据各类用电用户中每个用户的配电变压器投运时间和各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，绘制用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图；

查找模块400，用于根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数；

控制模块500，用于根据各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，控制配电变压器容量。

本发明配电变压器容量控制系统，分类采集模块100对电网中用电用户进行分类，最大实用系数计算模块200分别采样计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，绘制模块300根据这些数据绘制最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找模块400查找不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，控制模块500根据最大实用系数，控制配电变压器容量。整个过程中，避免了人为主观的参与，采用严谨的数据采集与计算，确保结果的准确，即能够实现配电变压器容量准确控制，同时，采用最大实用系数的选取原则，得到各类用电用户在不同投运年限下的最大实用系数查找值，各类用电用户在所有投运年份下的最大实用系数，表示该类用户可能达到的最大的实用系数，即该类用户配电变压器的最大利用率，用该数据确定负荷计算既能满足负荷需求，又能得到高的设备利用率，从而确保电网资源的合理利用和电力电网的安全运行。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述配电变压器容量控制系统还包括：

过滤模块600，用于采用预设阈值和CP95值对各类用户在收资年限内每年的最大实用系数进行过滤处理，除去异常数据。

在其中一个实施例中，所述最大实用系数计算模块具体用于：

根据采样数据和公式分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，其中，k为实用系数；N为用电用户下属配电变压器的台数；Pi为第i台配电变压器的年最大有功负荷，单位为千瓦；Si为第i台配电变压器的容量，单位为千伏安。

在其中一个实施例中，所述用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图包括原始值趋势图、预设阈值趋势图和CP95值趋势图。

在其中一个实施例中，所述查找模块具体用于：

当样本个数超过50个时，以CP95值趋势图的最大实用系数作为查找值，当样本个数少于50个时，若样本数据的平均值与中值的比小于80％，则以原始值趋势图的最大实用系数值作为查找值，若样本数据的平均值与中值的比大于80％，则以预设阈值趋势图的最大实用系数作为查找值。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电变压器容量控制方法，其特征在于，包括步骤：

对电网中用电用户进行分类，对各类用电用户分别进行采样分析，获取采样数据，其中，所述采样数据包括每个样本在收资年限里每年的最大负荷值、用电用户下属所有配电变压器的容量和最新的配电变压器的投运时间；

根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数；

根据各类用电用户中每个用户的配电变压器投运时间和各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，绘制用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图；

根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数；

根据各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，控制配电变压器容量。

2.根据权利要求1所述的配电变压器容量控制方法，其特征在于，所述根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数之后还有步骤：

采用预设阈值和CP95值对各类用户在收资年限内每年的最大实用系数进行过滤处理，除去异常数据。

3.根据权利要求1或2所述的配电变压器容量控制方法，其特征在于，所述根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数具体为：

根据采样数据和公式分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，其中，k为实用系数，N为用电用户下属配电变压器的台数，Pi为第i台配电变压器的年最大有功负荷，单位为千瓦，Si为第i台配电变压器的容量，单位为千伏安。

4.根据权利要求2所述的配电变压器容量控制方法，其特征在于，所述用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图包括原始值趋势图、预设阈值趋势图和CP95值趋势图。

5.根据权利要求4所述的配电变压器容量控制方法，其特征在于，所述根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数具体为：

当样本个数超过50个时，以CP95值趋势图的最大实用系数作为查找值，当样本个数少于50个时，若样本数据的平均值与中值的比小于80％，则以原始值趋势图的最大实用系数值作为查找值，若样本数据的平均值与中值的比大于80％，则以预设阈值趋势图的最大实用系数作为查找值。

6.一种配电变压器容量控制系统，其特征在于，包括：

分类采集模块，用于对电网中用电用户进行分类，对各类用电用户分别进行采样分析，获取采样数据，其中，所述采样数据包括每个样本在收资年限里每年的最大负荷值、用电用户下属所有配电变压器的容量和最新的配电变压器的投运时间；

最大实用系数计算模块，用于根据采样数据，分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数；

绘制模块，用于根据各类用电用户中每个用户的配电变压器投运时间和各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，绘制用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图；

查找模块，用于根据用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图，查找各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数；

控制模块，用于根据各类用电用户在不同配电变压器投运年限下的最大实用系数，控制配电变压器容量。

7.根据权利要求6所述的配电变压器容量控制系统，其特征在于，还包括：

过滤模块，用于采用预设阈值和CP95值对各类用户在收资年限内每年的最大实用系数进行过滤处理，除去异常数据。

8.根据权利要求6或7所述的配电变压器容量控制系统，其特征在于，所述最大实用系数计算模块具体用于：

根据采样数据和公式分别计算各类用户在收资年限内每年的最大实用系数，其中，k为实用系数，N为用电用户下属配电变压器的台数，Pi为第i台配电变压器的年最大有功负荷，单位为千瓦，Si为第i台配电变压器的容量，单位为千伏安。

9.根据权利要求7所述的配电变压器容量控制系统，其特征在于，所述用电用户最大实用系数随配电变压器投运时间变化的趋势图包括原始值趋势图、预设阈值趋势图和CP95值趋势图。

10.根据权利要求9所述的配电变压器容量控制方法，其特征在于，所述查找模块具体用于：

当样本个数超过50个时，以CP95值趋势图的最大实用系数作为查找值，当样本个数少于50个时，若样本数据的平均值与中值的比小于80％，则以原始值趋势图的最大实用系数值作为查找值，若样本数据的平均值与中值的比大于80％，则以预设阈值趋势图的最大实用系数作为查找值。