CN105067877A - 一种多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法 - Google Patents

一种多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法 Download PDF

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一种多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法,包括:S1,计算线路和变压器阻抗;S2,计算线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值和方差;S3,计算变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值和方差;S4,计算负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值和方差;S5,计算线路有功功率和无功功率损耗平均值;S6,变压器有功功率和无功功率损耗平均值;S7,计算NT台变压器并列组成的供电系统有功和无功功率损耗平均值。本发明提供一种同时考虑电网运行方式和负荷的不确定性和随机性、使计算结果相对准确的多变压器并列供电系统功率损耗平均值计算方法。

Description

一种多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统及其自动化技术领域,涉及一种多变压器并列供电系统功率 损耗平均值的计算方法。
背景技术
[0002] 变压器是电力系统重要和必要的设备,变压器类型繁杂,数量庞大,对电力系统网 损影响极大,是网损的主要设备。在供电系统中,通常采用多台变压器并列运行的方式,以 保障供电的可靠性和可持续性。多台变压器并列运行,虽然能够在保障供电可靠性和可持 续性等方面有决定性作用,但是变压器运行都会有一种较为固定的功率损耗,而且这种损 耗都会随着并列运行变压器台数的增多而线性增大。在并列运行过程中,变压器同时会产 生另一种功率损耗,而且这种功率损耗会随着输送功率的增大而增大。变压器输送功率由 负荷功率决定,因此供电系统中功率损耗不仅取决于并列的变压器类型和数量,而且还取 决于其负荷特性及电网运行方式的多变性。负荷在不同时间和空间上都具有不同特性,具 有不同的不确定性和随机性。电网运行方式因变压器和线路的运行状态的变化也具有较大 的不确定性和随机性。
[0003] 以往电网中功率损耗通常采用确定性的潮流计算方法,有一些也采用概率潮流计 算的方法。确定性潮流计算的方法通常是在假设电网运行方式、用户负荷水平以及电源出 力水平都确定的情况下计算电网有功功率和无功功率的损耗值,计算结果是唯一性和确定 性的。而概率潮流计算的方法通常是在只假设负荷为不确定性因素的情况下计算电网有功 功率和无功功率的损耗值,计算结果是具有一定置信水平的概率值。可见,电网网损计算的 现有技术都没有全面考虑电网运行方式、负荷和电源的不确定性和随机性,所以计算结果 不够准确。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题,就是提供一种同时考虑电网运行方式和负荷的不确 定性和随机性、使计算结果相对准确的多变压器并列供电系统功率损耗平均值计算方法。
[0005] 解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
[0006] -种多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法,所述的系统由队台 变压器V T2、T3、…、\并列组成,其通过一条线路与无穷大电源连接,假设第i台变 压器输送功率、允许的最大输送功率、要求的备用容量、允许的过负荷时间分别为S Tl、 IH、RTl、',第i台变压器有功和无功功率Sti均为随机变量并服从均值为y PTl、Iitm和
Figure CN105067877AD00051
N(AjtiO^t);负荷Sd (SD=P D+jQD)为随机变量并服从均值为yD、方差为。[5的正态分 布,线路输送功率&为随机变量并服从均值为y%、方差为0%的正态分 布,馬乙 -N
[0007] 其特征是,所述的方法包括以下步骤:
[0008] Sl从电网能量管理系统EMS获取线路和变压器的相关数据,包括:线路长度、导线 截面积、导线类型、分裂导线及其布置尺寸,变压器型号、额定容量、额定电压、短路损耗、空 载损耗和额定电压的百分数;计算线路的电阻&和电抗L,计算每台变压器的电阻M口电 抗X Tl,i = 1,2,. . .,NT,队为并列变压器的台数;
[0009] S2从电网能量管理系统EMS获取线路运行数据,包括10年内每一个时段视在功 率、有功功率和无功功率,采用概率分析方法(现有技术),确定线路视在功率、有功功率和 无功功率按照正态分布规律变化的均值y%和方差〇 %、均值方差〇 均值y a和 方差0 a;
[0010] S3从电网能量管理系统EMS获取并列运行变压器运行数据,包括10年内每一个时 段视在功率、有功功率和无功功率,采用模拟的方法(现有技术),确定每台变压器视在功 率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值y STi和方差〇 STi、均值yPTi和方差 0PTi、均值和方差0 qTi;
[0011] S4从电网能量管理系统EMS获取变压器低压侧负荷功率的数据,包括10年内每 一个时段视在功率、有功功率和无功功率,采用模拟的方法,确定变压器低压侧变压器视在 功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值y SD和方差O SD、均值yPD和方差 〇 PD、均值yQD和方差〇 QD;
[0012] S5从电网能量管理系统EMS获取相关数据,包括:变压器高压侧电压值以及线路 有功功率、无功功率;计算线路L有功和无功功率损耗平均值:
[0013] APlloss= P DfLPLoss (Pd);
[0014] A QlLoss-Q DfLPLoss(¾);
[0015] S6从电网能量管理系统EMS获取相关数据,包括变压器高压侧电压值以及变压器 有功功率和无功功率;计算变压器有功和无功功率损耗平均值APtuisJP AQtuiss;
[0016] S7计算Nt台变压器并列组成的供电系统有功和无功功率损耗的平均值,其计算公 式为:
[0017] APloss= A Plloss+A PTLoss;
[0018] A Qlciss - A Q LLciss+ A Qtlciss〇
[0019]所述步骤S5中,计算线路L有功和无功功率损耗概率Qciss (Pd)、Qciss (Qd)时,所 需的变压器高压侧电压值从电网能量管理系统EMS获取其实时值,计算公式分别为:
Figure CN105067877AD00061
Figure CN105067877AD00071
[0022] 所述步骤S6中,Nt台并列运行变压器有功和无功功率损耗的平均值的计算步骤 为:
[0023] S6. 1队台并列运行变压器有功功率损耗平均值计算公式为:
Figure CN105067877AD00072
[0027] 本发明的目的就是要克服现有技术的不足,采用一种概率计算的方法,其基本原 理是同时考虑电网运行方式和负荷的不确定性和随机性,通过电网能量管理系统EMS获取 电网运行的数据,在考虑电网运行方式的不确定性时主要是引入变压器、线路等设备的不 确定性运行状态,在考虑负荷的不确定性时主要引入负荷的不确定性状态,假设电网运行 方式变化和负荷的波动均服从正态分布,在概率分析的基础上计算电网有功功率和无功功 率损耗的平均值,为电网调度运行提供必要的技术支撑。
[0028] 本发明所要解决的技术问题,就是提供一种多变压器并列供电系统功率损耗平均 值的计算方法,该方法针对图1所示的多变压器并列供电系统,并考虑并列变压器运行方 式改变、输电线路运行方式改变和负荷波动的不确定性和随机性,提出多变压器并列供电 系统功率损耗平均值的计算方法。
[0029] 图1中,由Nt台变压器T i、T2、T3、…、并列组成的供电系统,其通过一条 线路与无穷大电源连接,如图1所示。假设第i台变压器输送功率、允许的最大输送功 率、要求的备用容量、允许的过负荷时间分别为S Tl、Ib、Rti、!^,第i台变压器有功和 无功功率Sti均为随机变量并服从均值为y PTl、yQTl和方差为〇 PTl、〇QTl的正态分布,
Figure CN105067877AD00081
[0030] 多变压器并列供电系统功率损耗平均值除由变压器和线路有功和无功功率及其 概率决定,还由变压器并列运行的台数决定,而故障、计划检修等因素会影响变压器并列运 行的台数。
[0031] 本发明通过电网能量管理系统EMS获取电网运行的数据,在考虑电网运行方式的 不确定性时主要是引入变压器、线路等设备的不确定性运行状态,在考虑负荷的不确定性 时主要引入负荷的不确定性状态,假设电网运行方式变化和负荷的波动均服从正态分布, 在概率分析的基础上计算电网有功功率和无功功率损耗的平均值,为电网调度运行提供必 要的技术支撑。
[0032] 本发明的技术效果是:利用本发明所提出的多变压器并列供电系统功率损耗平均 值的计算方法,可以计算出在一定运行周期(1小时、1天、1月、1年、5年、10年等)内多变 压器并列供电系统有功功率和无功功率损耗的平均值。反映了并列运行变压器和线路有功 和无功功率波动特性及其概率特征、变压器并列运行方式、并列运行变压器和线路故障情 况和检修计划等,为电网调度运行以及线路和变压器检修计划提供技术支撑。
附图说明
[0033] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0034] 图1是本发明的系统组成和连接关系示意图;
[0035] 图2是本发明的方法的流程框图。
[0036] 图1中的附图标记表示如下:1_线路,2-变压器高压母线,3-并列运行的第一台 变压器,4-并列运行的第Nt台变压器,5-变压器低压母线,6-负荷。
具体实施方式
[0037] 本发明的多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法,参见图1,所述 的系统由Nt台变压器T p T2、T3、…、T#t并列组成,其通过一条线路与无穷大电源连接, 假设第i台变压器输送功率、允许的最大输送功率、要求的备用容量、允许的过负荷时间 分别为S Tl、4、RTl、「,,第i台变压器有功和无功功率Sti均为随机变量并服从均值分 别为yPTl、yQTl和方差为〇 PTl、〇QTl的正态分布,有功功率巧7~N(//PT/,a;),.无功功率
Figure CN105067877AD00091
[0038] 参见图2的流程图,本发明的方法包括以下步骤:
[0039] 下面参照附图并结合实例对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。
[0040] 图2中的步骤1描述线路和变压器阻抗计算的过程和方法
[0041] 从电网能量管理系统EMS获取线路和变压器的相关数据(线路长度、导线截面积、 导线类型、分裂导线及其布置尺寸,变压器型号、额定容量、额定电压、短路损耗、空载损耗、 额定电压的百分数),计算线路的电阻&和电抗X M计算每台变压器的电阻MP电抗X Tl a =1,2, • • •,NT,Nt为并列变压器的台数)。
[0042] 图2中的步骤2描述线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化 的均值和方差计算的过程和方法
[0043] 从电网能量管理系统EMS获取线路视在功率、有功功率和无功功率的数据,按照 抽取10年(15分钟或30分钟、1小时作为每一个时段)的数据规模进行计算。采用概率分 析方法验证这些数据是否具备正态分布特征,并确定其概率分布函数。按照正态分布特征 值计算方法计算并确定线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值 和方差:视在功率均值y SL^P方差〇 %、有功功率均值y%和方差〇 1、无功功率均值 和方差〇 a。
[0044] 图2中的步骤3描述变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变 化的均值和方差计算的过程和方法
[0045] 从电网能量管理系统EMS获取并列运行变压器视在功率、有功功率和无功功率的 数据,按照抽取10年(15分钟或30分钟、1小时作为每一个时段)的数据规模进行计算。采 用概率分析方法验证这些数据是否具备正态分布特征,并确定其概率分布函数。按照正态 分布特征值计算方法计算并确定每台变压器视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布 规律变化的均值和方差:视在功率均值y STl和方差〇 STl、有功功率均值yPTl和方差〇 PTl、 无功功率均值yQTl和方差〇 QTl。
[0046] 图2中的步骤4描述负荷视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化 的均值和方差计算的过程和方法
[0047] 从电网能量管理系统EMS获取负荷的数据,按照抽取10年(15分钟或30分钟、1 小时作为每一个时段)的数据规模进行计算。采用概率分析方法验证这些负荷功率是否具 备正态分布特征,并确定其概率分布函数。按照正态分布特征值计算方法计算并确定负荷 视在功率、有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值和方差:视在功率均值y SD 和方差〇SD、有功功率均值yPD和方差〇 PD、无功功率均值yQD和方差〇 QD。
[0048] 图2中的步骤5描述线路有功功率和无功功率损耗平均值计算的过程和方法
[0049] 首先确定线路有功功率和无功功率损耗的概率密度函数。线路L有功和无功功率 损耗概率密度函数Luiss(Pd)、Qciss(Qd)计算所需的变压器高压侧电压值以及线路中有功 功率和无功功率从电网能量管理系统EMS获取其实时值,线路L有功和无功功率损耗概率 计算公式分别为:
Figure CN105067877AD00101
[0052]在线路L有功和无功功率损耗概率密度函数Qciss (Pd)、Qciss (Qd)的基础上,线路 L有功和无功功率损耗平均值分别按照下面两个式子:
Figure CN105067877AD00102
[0055] 图2中的步骤6描述变压器有功功率和无功功率损耗平均值计算的过程和方法
[0056] 首先确定并列运行变压器有功和无功功率损耗概率密度函数。假设并列Nt台变 压器均相同,那么Nt台并列运行变压器的有功功率损耗概率密度函数f TPU]SS(y)为:
Figure CN105067877AD00111
Figure CN105067877AD00121
[0064]图2中的步骤7描述Nt台变压器并列组成的供电系统有功和无功功率损耗平均 值计算的过程和方法
[0065] Nt台变压器并列组成的供电系统有功和无功功率损耗平均值的计算公式分别为:
[0066] APloss= A Plloss+A Ptloss
[0067] AQloss- A QLLoss+AQtLoss0

Claims (3)

1. 一种多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法,所述的系统由Nt台变 压器In T2、T3、…、Xvt并列组成,其通过一条线路与无穷大电源连接,假设第i台变压 器输送功率、允许的最大输送功率、要求的备用容量、允许的过负荷时间分别为STl、Ift、 Rti、巧,,第i台变压器有功和无功功率Sti均为随机变量并服从均值为μ PTl、Ptm和 方差为〇 PTi、〇 tjTi的正态分布,
Figure CN105067877AC00021
Figure CN105067877AC00022
Figure CN105067877AC00023
:负荷Sd为随机变量并服从均值为μ D、方差为σ D的正态分布,
Figure CN105067877AC00024
1:线路输送功率S1^为随机变量并服从均值为μ a、方差为的正态分布,
Figure CN105067877AC00025
其特征是,所述的方法包括以下步骤: Sl从电网能量管理系统EMS获取线路和变压器的相关数据,包括:线路长度、导线截面 积、导线类型、分裂导线及其布置尺寸,变压器型号、额定容量、额定电压、短路损耗、空载损 耗和额定电压的百分数;计算线路的电阻&和电抗X P计算每台变压器的电阻MP电抗 XTl,i = 1,2,…,Ντ,队为并列变压器的台数; S2从电网能量管理系统EMS获取线路运行数据,包括10年内每一个时段视在功率、有 功功率和无功功率,采用概率分析方法,确定线路视在功率、有功功率和无功功率按照正态 分布规律变化的均值μ %和方差σ a、均值μ %和方差σ %、均值μ α和方差σ S3从电网能量管理系统EMS获取并列运行变压器运行数据,包括10年内每一个时段 视在功率、有功功率和无功功率,采用模拟的方法,确定每台变压器视在功率、有功功率和 无功功率按照正态分布规律变化的均值y STi和方差σ STi、均值μΡΤι和方差σ ΡΤι、均值μ% 和方差σQTi; S4从电网能量管理系统EMS获取变压器低压侧负荷功率的数据,包括10年内每一个时 段视在功率、有功功率和无功功率,采用模拟的方法,确定变压器低压侧变压器视在功率、 有功功率和无功功率按照正态分布规律变化的均值μ SD和方差σ SD、均值μ PD和方差σ PD、 均值yQD和方差σ QD; S5从电网能量管理系统EMS获取相关数据,包括:变压器高压侧电压值以及线路有功 功率、无功功率;计算线路L有功和无功功率损耗平均值:
Figure CN105067877AC00026
S6从电网能量管理系统EMS获取相关数据,包括变压器高压侧电压值以及变压器有功 功率和无功功率;计算变压器有功和无功功率损耗平均值APtuisJP AQtuiss; S7计算Nt台变压器并列组成的供电系统有功和无功功率损耗的平均值,其计算公式 为:
Figure CN105067877AC00027
A Ql〇ss - A Q LLoss+ A QtLoss0
2. 根据权利要求1所述的多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法,其特征 是:所述步骤S5中,计算线路L有功和无功功率损耗概率fV PU]SS (Pd)、Qciss(Qd)时,所需的 变压器高压侧电压值从电网能量管理系统EMS获取其实时值,计算公式分别为:
Figure CN105067877AC00031
3. 根据权利要求2所述的多变压器并列供电系统功率损耗平均值的计算方法,其特征 是:所述步骤S6中,Nt台并列运行变压器有功和无功功率损耗的平均值的计算步骤为: S6. 1队台并列运行变压器有功功率损耗平均值计算公式为:
Figure CN105067877AC00032
其中Pr(a)为队台并列变压器中a台变压器因故障或检修而退出运行的概 率,Pr (NT-b)为Nt台并列变压器中N T-b台变压器因故障或检修而退出运行的概率; S6. 2队台并列运行变压器无功功率损耗平均值计算公式为:
Figure CN105067877AC00041
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