CN104868467B - 变压器经济运行控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种变压器经济运行控制系统及方法，所述系统包括数据采集模块、第一处理模块、第一数据传输模块、第二数据传输模块、第二处理模块及控制模块，控制模块确认变压器当前运行方式与分析得到的变压器经济运行方式是否一致，若否则产生并发送控制指令以启动分析得到的变压器经济运行方式。本发明实施例通过实时采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据并嵌入当前时间信息，并及时计算分析根据需要自动启动变压器经济运行方式的技术手段，从而达到了能够自动投切，适用性强，应用面宽的技术效果。

Description

变压器经济运行控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电力传输技术领域，尤其涉及一种变压器经济运行控制系统及方法。

背景技术

近几年我国的能源问题尤其是电力供应出现了短缺局面，不同程度的拉闸限电在全国二十多个省市卷土重来。为解决电力紧张的问题，如何进行电力系统的经济运行也成了一个亟待解决的问题。现有电力系统的变压器经济运行系统不能自动投切，不能自适应，应用面窄。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种能够自动投切，适用性强的变压器经济运行控制系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种变压器经济运行控制方法，所述方法包括：

数据采集步骤：采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据并嵌入当前时间信息；

第一处理步骤：每满一个周波根据采集的电压、电流数据计算并保存变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率；

数据传输步骤：每满一个周波，将采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率传输一次；

第二处理步骤：接收且实时处理所述采集数据、计算结果，并进行变压器经济运行特性计算、变压器经济运行方式节约电量计算、变压器的总有功功率、总无功功率和总视在功率的计算，及变压器运行经济性分析，及时对变压器负载日平均负荷、变压器负载波动损耗系数、变压器经济负载系数进行计算；及

运行控制步骤：确认变压器当前运行方式与分析得到的变压器经济运行方式是否一致，若否则产生并发送控制指令以启动分析得到的变压器经济运行方式。

相应地，本发明实施例还提供了一种变压器经济运行控制系统，所述控制系统包括：

电连接并与变压器一一对应匹配，采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据并嵌入当前时间信息的数据采集模块；

连接于数据采集模块，每满一个周波根据采集的电压、电流数据进行计算并保存变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率的第一处理模块；

连接于数据采集模块和第一处理模块，每满一个周波，将采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率发送一次的第一数据传输模块；

通过网络连接于所述第一数据传输模块，接收所述发送的采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率的第二数据传输模块；

连接于第二数据传输模块，接收且实时处理所述采集数据、计算结果，并进行变压器经济运行特性计算、变压器经济运行方式节约电量计算、变压器的总有功功率、总无功功率和总视在功率的计算，及变压器运行经济性分析，及时对变压器负载日平均负荷、变压器负载波动损耗系数、变压器经济负载系数进行计算的第二处理模块；及

连接于第二处理模块，确认变压器当前运行方式与分析得到的变压器经济运行方式是否一致，若否则产生并发送控制指令以启动分析得到的变压器经济运行方式的控制模块。

本发明实施例的有益效果是：通过采用实时采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据，并及时计算分析根据需要自动启动变压器经济运行方式的技术手段，从而达到了能够自动投切，适用性强，应用面宽的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例的变压器经济运行控制系统的结构示意图。

图2是图1所示控制系统的工作原理示意图。

图3是本发明实施例的变压器经济运行控制系统的结构框图。

图4是本发明实施例的变压器经济运行控制方法的流程示意图。

图5是本发明实施例的第二处理步骤的流程示意图。

图6是本发明实施例的分列运行变压器示意图。

图7是本发明实施例的并列运行变压器示意图。

附图标号说明

数据采集模块10

第一处理模块20

第一数据传输模块30

第二数据传输模块40

第二处理模块50

同步授时模块60

控制模块70

配置模块80

查询模块90

数据采集装置100

上位机200

配置步骤S1

同步授时步骤S2

数据采集步骤S3

第一处理步骤S4

数据传输步骤S5

第二处理步骤S6

运行控制步骤S7

查询步骤S8

当前运行变压器判断子步骤S61

分列运行方式判断子步骤S62

并列运行方式判断子步骤S63。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

请参考图1~图3，本发明实施例提供了一种变压器经济运行控制系统，所述控制系统包括：数据采集模块10、第一处理模块20、第一数据传输模块30、第二数据传输模块40和第二处理模块50。

数据采集模块10电连接并与变压器一一对应匹配，用于采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据并嵌入当前时间信息。

第一处理模块20连接于数据采集模块10，每满一个周波根据采集的电压、电流数据计算并保存变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率，并及时对变压器负载日平均负荷、变压器负载波动损耗系数、变压器经济负载系数及变压器经济运行方式节约电量进行计算。

第一数据传输模块30连接于数据采集模块10和第一处理模块20，每满一个周波，将采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率发送一次。

作为一种实施方式，第一处理模块20集成于第一处理器中，数据采集模块10、第一处理器和第一数据传输模块30集成于监控板上。所述监控板集成于数据采集装置100中，数据采集装置100还包括还集成于监控板上且无线连接于卫星，并根据卫星同步信号对每个数据采集装置100进行同步授时的同步授时模块60。具体地，GPS卫星产生同步信号，通过同步总线输入给数据采集装置100上的同步授时模块60为本系统提供统一的同步信号，同步守时模块接收1PPS、IRIG-B、串行时间报文，或者是NTP，PTP等网络同步信息，利用输入卫星同步信号驯服本地时钟，生成高精度的1PPS、IRIG-B（DC）、10kHz基准时钟信号、1MHz基准时钟信号。卫星信号消失时，能够精确守时；卫星信号恢复后，能够自动切换到卫星同步方式。卫星同步信号的作用是使得所有采集的变压器的电压、电流数据和开关数据都是基于统一的时钟源。

第二数据传输模块40通过网络连接于第一数据传输模块30，接收所述发送的采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率。所述第一数据传输模块30和第二数据传输模块40基于IEC61850、103、MODBUS等多种通信协议中的一种或多种。

第二处理模块50连接于第二数据传输模块40，接收且实时处理所述采集数据、计算结果，并进行变压器经济运行特性计算、变压器经济运行方式节约电量计算、变压器的总有功功率、总无功功率和总视在功率的计算，及变压器运行经济性分析，及时对变压器负载日平均负荷、变压器负载波动损耗系数、变压器经济负载系数进行计算。具体地，本说明书中的计算结果是指计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率。变压器负载日平均负荷是指实时统计前一天的变压器视在功率；变压器负载波动损耗系数是指实时统计一天的变压器负载波动系数；变压器的经济负载系数是指变压器经济负荷与变压器额定容量之比；变压器经济运行方式节约电量是指计算经济运行方式和之前的运行方式的功率损耗差值，乘以累计运行时间，即为节约的电量。优选地，所述变压器经济运行特性计算包括计算负载率曲线，计算最佳效率、负载率，计算最佳负载率范围。优选地，所述变压器运行经济性分析包括变压器技术特性优劣判定，变压器分列运行的经济运行方式分析，变压器并列运行的经济运行方式分析，经济运行节约电量计算；所述运行经济分析都是基于监测的实时数据进行分析，也可以通过手动修改的方式进行修改。

优选地，所述系统还包括变压器经济运行方式分析显示模块（图未示出），对包括变压器当前运行方式显示、负荷总有功功率、无功功率、视在功率显示、变压器是否经济运行方式和经济负载系数进行实时显示。

具体地，变压器负荷侧的总有功功率、总无功功率、总视在功率的计算是将所有分列或并列运行的变压器组的有功功率、无功功率、视在功率值进行相加，就得到总的有功功率、无功功率和视在功率值。

所述控制系统还包括控制模块70，所述控制模块70用于确认变压器当前运行方式与分析得到的变压器经济运行方式是否一致，若否则产生并发送控制指令以启动分析得到的变压器经济运行方式。具体地，数据采集装置100中还设有连接于第一数据传输模块30的开关量输出板（图未示出），开关量输出板通过第一数据传输模块30接收控制指令产生开出指令来控制变压器动作，以使变压器投切至分析得到的变压器经济运行方式。

作为一种实施方式，第二处理模块50和控制模块70集成于第二处理器中，所述第二处理器和第二数据传输模块40集成于主板上，所述主板集成于上位机200中，第二处理器中还集成有对变压器、采集装置、变压器开关及母联开关的信息进行配置、系统信息进行配置的配置模块80。优选地，所述配置模块80还进行变压器负荷侧电压和电流通道配置、变压器开关和母联开关的通道配置、变压器技术参数的定值配置等。优选地，所述第二处理模块50还用于对历史数据进行统计和分析。

其中，变压器的信息配置主要是配置现场变压器的关联关系，通过对应的母线及分组站名来配置对应的变压器；母联开关的信息配置主要是配置母联开关与相关联变压器母线之间的管理，以便通过变压器开关和母联开关的状态信息来判定变压器的运行方式；变压器负荷侧电压和电流通道配置主要是确定变压器运行方式下的所有负荷情况；变压器开关和母联开关的通道配置主要用于分析变压器当前的运行方式；变压器技术参数的定值配置主要用于分析变压器的经济运行方式。

作为一种实施方式，所述控制系统还包括通过变压器对应的分组站和查询时间范围以查询变压器经济运行方式，对第二处理模块50计算后保存的数据进行查询的查询模块90，所述查询模块90也集成于第二处理器中。优选地，所述控制系统还包括存储模块（图未示出），存储包括：第二处理模块50的计算结果，变压器日平均负荷统计数据，变压器当前运行方式；变压器经济运行方式，及变压器负载波动损耗系数值等。

请参照图4，本发明实施例还提供了一种变压器经济运行控制方法，所述方法包括以下几个步骤。

配置步骤S1：对变压器、采集装置、变压器开关及母联开关的信息进行配置、系统信息进行配置。

同步授时步骤S2：根据卫星同步信号对每个数据采集装置100进行同步授时。

数据采集步骤S3：采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据并嵌入当前时间信息。具体地，用小电压/电流互感器对模拟输入信号进行隔离转换、滤波、模拟数字转换，生成数字量传送至数据总线；开关量信号通过光电隔离芯片隔离后，送到监控板进行处理，进而监控板的FPGA模块从数据总线读取数据，并根据同步授时信号对每个采样点打上绝对时标。

第一处理步骤S4：每满一个周波根据采集的电压、电流数据计算并保存变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率。

数据传输步骤S5：每满一个周波，将采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率传输一次。具体地，监控板的FPGA模块将计算结果、采集数据通过FPGA模块的HPI总线发送给监控板的CPU模块，每周波发送一次，同时对应监控板的CPU处理好的数据发送给上位机200，并在数据采集装置100的LCD显示屏上进行实时显示。

第二处理步骤S6：接收且实时处理所述采集数据、计算结果，并进行变压器经济运行特性计算、变压器经济运行方式节约电量计算、变压器的总有功功率、总无功功率和总视在功率的计算，及变压器运行经济性分析，及时对变压器负载日平均负荷、变压器负载波动损耗系数、变压器经济负载系数进行计算。其中，计算所得数据保存在预定义结构体中。

运行控制步骤S7：确认变压器当前运行方式与分析得到的变压器经济运行方式是否一致，若否则产生并发送控制指令以启动分析得到的变压器经济运行方式。

查询步骤S8：通过变压器对应的分组站和查询时间范围以查询变压器的经济运行方式，对第二处理步骤S6保存数据进行查询。

请参照图5，作为一种实施方式，所述第二处理步骤S6还包括以下几个子步骤。

当前运行变压器判断子步骤S61：若相关联的变压器为两个则确认为分列运行变压器，若超过两个则确认为并列运行变压器。

分列运行方式判断子步骤S62：若为分列运行变压器，请参照图6，当变压器1对应的开关1闭合、变压器2对应的开关2断开，且母联开关0闭合则确认为变压器1单独运行；当变压器1对应的开关1断开、变压器2对应的开关2闭合，且母联开关0闭合则确认为变压器2单独运行；当变压器1、变压器2分别对应的开关1、开关2均闭合，且母联开关0断开则确认为变压器1和变压器2分开运行。

并列运行方式判断子步骤S63：若为并列运行变压器，当只有变压器A对应的开关A闭合而其余变压器对应的开关全断开，且母联开关全部闭合则确认为变压器A单独运行；当所有变压器对应的开关和所有母联开关全部闭合则确认为全部变压器并列运行；当部分变压器对应的开关全闭合而其余部分变压器对应的开关全断开，且部分变压器对应的母联开关全闭合而其余部分变压器对应的母联开关全断开，以构成部分变压器的并联连接和其余部分变压器的断开，则确认为所述部分变压器并列运行。

请参照图7，以三个并列运行变压器为例进行说明，共包括以下几种并列运行方式：变压器A、变压器B并列运行，变压器B、变压器C并列运行，变压器A、变压器C并列运行，变压器A单独运行，变压器B单独运行，变压器C单独运行，变压器A、变压器B及变压器C并列运行。

其中，当变压器A对应的开关A闭合、变压器B对应的开关B闭合、变压器C对应的开关C断开、变压器A和变压器B之间的母联开关1闭合、变压器A和变压器C之间的母联开关3闭合、变压器B和变压器C之间的母联开关2断开时则确认为变压器AB并列运行；当变压器A对应的开关A断开、变压器B对应的开关B闭合、变压器C对应的开关C闭合、变压器A和变压器B之间的母联开关1断开、变压器B和变压器C之间的母联开关2闭合、变压器A和变压器C之间的母联开关3闭合时则确认为变压器B、和变压器C并列运行；当变压器A对应的开关A闭合、变压器B对应的开关B断开、变压器C对应的开关C闭合、变压器A和变压器B之间的母联开关1闭合、变压器B和变压器C之间的母联开关2断开、变压器A和变压器C之间的母联开关3闭合时则确认为变压器A和变压器C并列运行；当变压器A对应的开关A闭合、变压器B对应的开关B断开、变压器C对应的开关C断开、变压器A和变压器B之间的母联开关1闭合、变压器B和变压器C之间的母联开关2闭合、变压器A和变压器C之间的母联开关3闭合时则确认为变压器A单独运行；当变压器A对应的开关A断开、变压器B对应的开关B闭合、变压器C对应的开关C断开、变压器A和变压器B之间的母联开关1闭合、变压器B和变压器C之间的母联开关2闭合、变压器A和变压器C之间的母联开关3闭合时则确认为变压器B单独运行；当变压器A对应的开关A断开、变压器B对应的开关B断开、变压器C对应的开关C闭合、变压器A和变压器B之间的母联开关1闭合、变压器A和变压器C之间的母联开关3闭合、变压器B和变压器C之间的母联开关2闭合时则确认为变压器C单独运行；当变压器A对应的开关A闭合、变压器B对应的开关B闭合、变压器C对应的开关C闭合、变压器A和变压器B之间的母联开关1闭合、变压器B和变压器C之间的母联开关2闭合、变压器A和变压器C之间的母联开关3闭合时确认为变压器A、变压器B和变压器C并列运行。

本发明实施例针对供、用电网中的配电系统监控运行的实际需要，开发了具有综合监测控制功能的变压器经济运行控制系统，所述控制系统能够满足供、用电网中的配电变压器经济运行的要求，提高配电网的自动化程度，保证供、用电网电力系统供电的连续性和可靠性；本发明实施例对于电力系统经济运行、节约电能，开展变压器节能具有重要的指导作用。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random AccessMemory，RAM）等。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (9)

1.一种变压器经济运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：

数据采集步骤：采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据并嵌入当前时间信息；

第一处理步骤：每满一个周波根据采集的电压、电流数据计算并保存变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率；

数据传输步骤：每满一个周波，将采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率传输一次；

第二处理步骤：接收且实时处理所述采集数据、计算结果，并进行变压器经济运行特性计算、变压器经济运行方式节约电量计算、变压器的总有功功率、总无功功率和总视在功率的计算，及变压器运行经济性分析，及时对变压器负载日平均负荷、变压器负载波动损耗系数、变压器经济负载系数进行计算；及

运行控制步骤：确认变压器当前运行方式与分析得到的变压器经济运行方式是否一致，若否则产生并发送控制指令以启动分析得到的变压器经济运行方式；

其中，所述第二处理步骤包括：

当前运行变压器判断子步骤：若相关联的变压器为两个则确认为分列运行变压器，若超过两个则确认为并列运行变压器；

分列运行方式判断子步骤：若为分列运行变压器，当变压器1对应的开关1闭合、变压器2对应的开关2断开，且母联开关0闭合则确认为变压器1单独运行；当变压器1对应的开关1断开、变压器2对应的开关2闭合，且母联开关0闭合则确认为变压器2单独运行；当变压器1、变压器2分别对应的开关1、开关2均闭合，且母联开关0断开则确认为变压器1和变压器2分开运行；及

并列运行方式判断子步骤：若为并列运行变压器，当只有变压器A对应的开关A闭合而其余变压器对应的开关全断开，且母联开关全部闭合则确认为变压器A单独运行；当所有变压器对应的开关和所有母联开关全部闭合则确认为全部变压器并列运行；当部分变压器对应的开关全闭合而其余部分变压器对应的开关全断开，且部分变压器对应的母联开关全闭合而其余部分变压器对应的母联开关全断开，以构成部分变压器的并联连接和其余部分变压器的断开，则确认为所述部分变压器并列运行。

2.如权利要求1所述的变压器经济运行控制方法，其特征在于，所述数据采集步骤之前还包括：

同步授时步骤：根据卫星同步信号对每个数据采集装置进行同步授时。

3.如权利要求2所述的变压器经济运行控制方法，其特征在于，所述同步授时步骤之前还包括：

配置步骤：对变压器、采集装置、变压器开关及母联开关的信息进行配置、系统信息进行配置。

4.如权利要求1所述的变压器经济运行控制方法，其特征在于，所述运行控制步骤之后还包括：

查询步骤：通过变压器对应的分组站和查询时间范围以查询变压器的经济运行方式，对第二处理步骤保存数据进行查询。

5.一种变压器经济运行控制系统，其特征在于，所述控制系统采用如权利要求1-4中任一项所述的变压器经济运行控制方法，所述控制系统包括：

电连接并与变压器一一对应匹配，采集变压器负荷侧的电压、电流数据、变压器开关和母联开关数据并嵌入当前时间信息的数据采集模块；

连接于数据采集模块，每满一个周波根据采集的电压、电流数据进行计算并保存变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率的第一处理模块；

连接于数据采集模块和第一处理模块，每满一个周波，将采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率发送一次的第一数据传输模块；

通过网络连接于所述第一数据传输模块，接收所述发送的采集数据、计算所得变压器负荷侧的有功功率、无功功率和视在功率的第二数据传输模块；

连接于第二数据传输模块，接收且实时处理所述采集数据、计算结果，并进行变压器经济运行特性计算、变压器经济运行方式节约电量计算、变压器的总有功功率、总无功功率和总视在功率的计算，及变压器运行经济性分析，及时对变压器负载日平均负荷、变压器负载波动损耗系数、变压器经济负载系数进行计算的第二处理模块；及

连接于第二处理模块，确认变压器当前运行方式与分析得到的变压器经济运行方式是否一致，若否则产生并发送控制指令以启动分析得到的变压器经济运行方式的控制模块。

6.如权利要求5所述的变压器经济运行控制系统，其特征在于，第一处理模块集成于第一处理器中，数据采集模块、第一处理器和第一数据传输模块集成于监控板上，第二处理模块和控制模块集成于第二处理器中，所述第二处理器和第二数据传输模块集成于主板上。

7.如权利要求6所述的变压器经济运行控制系统，其特征在于，所述监控板集成于数据采集装置中，数据采集装置还包括还集成于监控板上且无线连接于卫星，并根据卫星同步信号对每个数据采集装置进行同步授时的同步授时模块。

8.如权利要求6所述的变压器经济运行控制系统，其特征在于，主板集成于上位机中，第二处理器中还集成有对变压器、采集装置、变压器开关及母联开关的信息进行配置、系统信息进行配置的配置模块。

9.如权利要求5所述的变压器经济运行控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括通过变压器对应的分组站和查询时间范围以查询变压器经济运行方式，对第二处理模块计算后保存的数据进行查询的查询模块，所述查询模块集成于第二处理器中。