CN105488621A - 电网实验室用降损节能分析和能效评测系统 - Google Patents

电网实验室用降损节能分析和能效评测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，包括电网理论线损计算综合分析系统和能效评测系统；所述的能效评测系统包括增加配电变压器能效评估系统的第一能效评测系统和增加供电半径合理性分析系统的第二能效评测系统。本发明在传统的技术上新增并完善了变压器固定和可变损耗的对比分析系统，新增10kV线路综合分析，为理论线损综合分析提供更多角度、更深层次的分析手段，进而为提升线损管理的技术水平提供强有力的数据支撑；提供实现电力能效测评系统功能完善，增加变压器的能效评估和供电半径合理性的测评，并在能效测评报告中体现这些测评结果，提供了一种对其进行补充完善，使线损分析和降损辅助决策能力得到改善的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统。

Description

电网实验室用降损节能分析和能效评测系统
技术领域
本发明涉及电网降损节能技术领域，具体为一种电网实验室用降损节能分析和能效评测系统。
背景技术
电网降损节能技术实验室是开展电网节能降损的研究工作的根基。各个网省公司的降损节能技术实验室也是国家电网公司考察的重点对象，实验室软硬件设备的布置、状态和运行情况不仅关系到本实验室的评估工作，更为重要的是，直接影响电网损耗的分析、计算和评估工作的开展，对实现电力系统两个千分之三的节能量工作开展也具有重要的意义。
现有部分地区的电网降损节能技术实验室目前已经实现了电网能效测评、电力节能量计算的功能，技术实现方式是：首先对评价分析目标进行电网建模，绘制电网接线图、录入电网设备参数，然后根据电网监测设备采集到的实测数据，如有功、无功、电压、电流等，进行理论线损计算确定各个元件的理论损耗数据。最后根据电网能效标准数据对电网的能效情况进行评价，并自动给出降损改造建议，评估进行电网改造后能够减小多少损耗。
上述现有技术中的电网降损节能技术实验室的降损节能分析和能效测评功能，提供了一定的能效测试分析方法，但是依然存在能效分析方法单一，能效测评指标体系不完整的问题。因此，继续完善现有电网降损节能技术实验室能效测评分析系统，使其成为更加完善、科学的能效测评平台，已经是一个值得研究的问题。
发明内容
针对现有技术中电网降损节能技术实验室降损节能分析和能效测评功能存在的不足，本发明提供了一种对其进行补充完善，使线损分析和降损辅助决策能力得到改善的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统。
本发明的目的是这样实现的：
电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，包括电网理论线损计算综合分析系统和能效评测系统；所述的能效评测系统包括增加配电变压器能效评估系统的第一能效评测系统和增加供电半径合理性分析系统的第二能效评测系统；
所述的电网理论线损计算综合分析系统，增加变压器固定损耗与可变损耗对比分析：固定损耗和可变损耗是理论线损值的两个组成部分，通过这两个部分的对比分析，可以了解电网的运行情况，线路和设备是否处于经济合理的运行状态下，为实施相应的技术降损方案提供理论支持；
对比分析原则：
a）固定损耗-可变损耗≥设定值，此时该线路或设备处于轻负荷运行状态；
b）可变损耗-固定损耗≥设定值，此时该线路或设备处于超负荷运行状态。
计算流程如下所示：1、绘制电网接线图；2、录入电网设备参数；3、录入电网运行数据；4、采用公式-1计算变压器固定损耗；5、采用公式-2计算变压器等效电阻；6、采用公式-3计算变压器可变损耗；7、固定损耗与可变损耗对比分析；8、得出是否经济结论；
所述的变压器固定损耗计算公式-1为：
△IronLoss--变压器固定损耗（单位:kWh）
--变压器的空载损耗（单位:W）
T--供电时间（单位:小时）；
变压器等效电阻的可变损耗计算公式-2为：
=*0.001
—变压器可变损耗单位：kWh
k—负荷形状系数
r—变压器等效电阻单位：Ω（计算公式详见公式-3）
p—变压器有功电量单位：kWh
q—变压器无功电量单位：kWh
v—变压器平均电压单位：kV
t—变压器供电时间单位：小时
spq—变压器售电量单位：kWh
公式-3为：r=
r—变压器等效电阻单位：Ω
p—变压器有功电量单位：kWh
pk—变压器短路损耗单位：W
v—变压器平均电压单位：kV
cap-变压器容量单位：kVA。
所述的第一能效评测系统，增加了配电变压器的能效评估系统，对于配电变压器的能效评定从两方面实现：A、是否高耗能配电变压器B、是否非经济运行变压器。如果是高耗能或者非经济配电变压器，系统能够自动识别并给出改造建议，并计算出改造前和改造后损耗的变化情况；高耗能配电变压器的判定：按照GB20052-2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》中配电变压器能效限定值、目标能效限定值进行判断，如果配电变压器的空载损耗或负载损耗大于能效限定值，则判定为高耗能变压器，建议更换；
其具体计算流程如下：1、获取变压器设备参数；2、获取变压器实际运行数据；3、通过公式-4计算变压器经济负载系数；4、通过公式-5计算变压器平均负载系数；5、同时获取变压器能效标准库和获取当前型号变压器能效；6、通过第5步，判断变压器是否为高耗能，如果非高耗能则计算结束，如果为高耗能，则进入下面的型号选择；7、通过第3、4步骤的计算，判断是否经济，如果经济，则计算结束；如果非经济，则进入下面的型号选择；8、第6步和第7步中得出的高耗能和非经济的进入该步骤中的从标准库中选择高能效型号变压器；9、通过公式-6计算步骤8中当前型号不同容量的变压器经济负载；10、根据经济负载和平均负载选择变压器容量；10、最后计算结束；
非经济运行变压器的判定：参考《GB/T13462-2008电力变压器经济运行》中关于变压器综合功率运行区间范围划分的定义：经济运行区为，最佳经济运行区为，非经济运行区为，或者。当变压器平均负载系数处于非经济运行区时，即认定为“非经济运行变压器”（为平均负载系数，为最佳经济负载系数）
变压器经济负载系数的计算公式-4为：
式中——变压器综合功率空载损耗，kW
——负荷波动损耗系数，与形状系数的关系：
——变压器综合功率额定负载功率损耗，kW
变压器平均负载系数的计算公式-5为：
式中S——一定时间内变压器平均输出的视在功率，kVA
——变压器的额定容量，kVA
——一定时间内变压器平均输出的有功功率，kW
——一定时间内变压器负载侧平均功率因数
对于高耗能和非经济运行变压器，系统给出的建议更换型号计算规则为：在高于原变压器能效标准的变压器中选取，用当前平均负载（不考虑年负荷增长率）和各型号变压器的经济负载()相比较，挑选最为接近的容量。因为能效等级不同，新变压器的容量可能与原变压器不同；
变压器更换应满足能效标准要求以及经济运行的要求，满足能效标准要求需要选用合适的型号，满足经济运行的要求需要选用合适的容量；型号选择默认选择较高能效标准的变压器，如S13，但型号也应可以指定；
容量选择的方法，按照容量从小到大遍历参数库该型号所有容量变压器，并按如下公式计算各种容量变压器经济负载公式-6为：
式中——变压器最佳经济负载系数，参照公式-4
——变压器容量，kVA
——变压器功率因数
当前变压器平均负载小于某型号变压器经济负载，则推荐更换此容量变压器，即选用经济负载最接近计算变压器平均负载的高一级容量作为推荐更换容量；
对于非标准容量变压器按照容量所处区间的限定值进行折算，计算公式为公式-7，具体如下：
式中——非标准容量变压器能效限定值，W
——低一级标准容量能效限定值，W
——非标准容量，kVA
——低一级标准容量，kVA
——高一级标准容量，kVA
——高一级标准容量能效限定值，W。
对于小于最小标准容量或大于最大标准容量的变压器，分别按最小标准容量和最大标准容量变压器的能效限定值进行判定；
所述的第二能效评测系统增加了供电半径合理分析系统，配电线路供电半径就是从线路首端到其供电的最远的配电变压器的线路距离；低压台区的供电半径指从配电变压器到最远用户的线路距离；对配电线路和低压台区的供电半径进行统计分析，如果供电半径超出标准（参照《DL5118农村电力网规划设计导则》）要求，则给出减小供电半径的建议，对于供电半径过大的线路和台区，可以通过线路切改或者新建变电站去解决。
积极有益效果：本发明在传统的技术上新增并完善了变压器固定和可变损耗的对比分析系统，新增10kV线路综合分析，为理论线损综合分析提供更多角度、更深层次的分析手段，进而为提升线损管理的技术水平提供强有力的数据支撑；提供实现电力能效测评系统功能完善，增加变压器的能效评估和供电半径合理性的测评，并在能效测评报告中体现这些测评结果，提供了一种对其进行补充完善，使线损分析和降损辅助决策能力得到改善的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统。
附图说明
图1为增加变压器固定损耗与可变损耗对比分析系统的计算流程框图；
图2为第一能效评测系统计算流程框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明：
电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，包括电网理论线损计算综合分析系统和能效评测系统；所述的能效评测系统包括增加配电变压器能效评估系统的第一能效评测系统和增加供电半径合理性分析系统的第二能效评测系统；
所述的电网理论线损计算综合分析系统，增加变压器固定损耗与可变损耗对比分析：固定损耗和可变损耗是理论线损值的两个组成部分，通过这两个部分的对比分析，可以了解电网的运行情况，线路和设备是否处于经济合理的运行状态下，为实施相应的技术降损方案提供理论支持；
对比分析原则：
a）固定损耗-可变损耗≥设定值，此时该线路或设备处于轻负荷运行状态；
b）可变损耗-固定损耗≥设定值，此时该线路或设备处于超负荷运行状态。
如图1所示，计算流程如下所示：1、绘制电网接线图；2、录入电网设备参数；3、录入电网运行数据；4、采用公式-1计算变压器固定损耗；5、采用公式-2计算变压器等效电阻；6、采用公式-3计算变压器可变损耗；7、固定损耗与可变损耗对比分析；8、得出是否经济结论；
所述的变压器固定损耗计算公式-1为：
△IronLoss--变压器固定损耗（单位:kWh）
--变压器的空载损耗（单位:W）
T--供电时间（单位:小时）；
变压器等效电阻的可变损耗计算公式-2为：
=0.001
—变压器可变损耗单位：kWh
k—负荷形状系数
r—变压器等效电阻单位：Ω（计算公式详见公式-3）
p—变压器有功电量单位：kWh
q—变压器无功电量单位：kWh
v—变压器平均电压单位：kV
t—变压器供电时间单位：小时
spq—变压器售电量单位：kWh
公式-3为：r=
r—变压器等效电阻单位：Ω
p—变压器有功电量单位：kWh
pk—变压器短路损耗单位：W
v—变压器平均电压单位：kV
cap-变压器容量单位：kVA。
所述的第一能效评测系统，增加了配电变压器的能效评估系统，对于配电变压器的能效评定从两方面实现：A、是否高耗能配电变压器B、是否非经济运行变压器。如果是高耗能或者非经济配电变压器，系统能够自动识别并给出改造建议，并计算出改造前和改造后损耗的变化情况；高耗能配电变压器的判定：按照GB20052-2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》中配电变压器能效限定值、目标能效限定值进行判断，如果配电变压器的空载损耗或负载损耗大于能效限定值，则判定为高耗能变压器，建议更换；
如图2所示，其具体计算流程如下：1、获取变压器设备参数；2、获取变压器实际运行数据；3、通过公式-4计算变压器经济负载系数；4、通过公式-5计算变压器平均负载系数；5、同时获取变压器能效标准库和获取当前型号变压器能效；6、通过第5步，判断变压器是否为高耗能，如果非高耗能则计算结束，如果为高耗能，则进入下面的型号选择；7、通过第3、4步骤的计算，判断是否经济，如果经济，则计算结束；如果非经济，则进入下面的型号选择；8、第6步和第7步中得出的高耗能和非经济的进入该步骤中的从标准库中选择高能效型号变压器；9、通过公式-6计算步骤8中当前型号不同容量的变压器经济负载；10、根据经济负载和平均负载选择变压器容量；10、最后计算结束；
非经济运行变压器的判定：参考《GB/T13462-2008电力变压器经济运行》中关于变压器综合功率运行区间范围划分的定义：经济运行区为，最佳经济运行区为，非经济运行区为，或者。当变压器平均负载系数处于非经济运行区时，即认定为“非经济运行变压器”（为平均负载系数，为最佳经济负载系数）
变压器经济负载系数的计算公式-4为：
式中——变压器综合功率空载损耗，kW
——负荷波动损耗系数，与形状系数的关系：
——变压器综合功率额定负载功率损耗，kW
变压器平均负载系数的计算公式-5为：
式中S——一定时间内变压器平均输出的视在功率，kVA
——变压器的额定容量，kVA
——一定时间内变压器平均输出的有功功率，kW
——一定时间内变压器负载侧平均功率因数
对于高耗能和非经济运行变压器，系统给出的建议更换型号计算规则为：在高于原变压器能效标准的变压器中选取，用当前平均负载（不考虑年负荷增长率）和各型号变压器的经济负载()相比较，挑选最为接近的容量。因为能效等级不同，新变压器的容量可能与原变压器不同；
变压器更换应满足能效标准要求以及经济运行的要求，满足能效标准要求需要选用合适的型号，满足经济运行的要求需要选用合适的容量；型号选择默认选择较高能效标准的变压器，如S11，但型号也应可以指定；
容量选择的方法，按照容量从小到大遍历参数库该型号所有容量变压器，并按如下公式计算各种容量变压器经济负载公式-6为：
式中——变压器最佳经济负载系数，参照式公式-4
——变压器容量，kVA
——变压器功率因数
当前变压器平均负载小于某型号变压器经济负载，则推荐更换此容量变压器，即选用经济负载最接近计算变压器平均负载的高一级容量作为推荐更换容量；
对于非标准容量变压器按照容量所处区间的限定值进行折算，计算公式为公式-7，具体如下：
式中——非标准容量变压器能效限定值，W
——低一级标准容量能效限定值，W
——非标准容量，kVA
——低一级标准容量，kVA
——高一级标准容量，kVA
——高一级标准容量能效限定值，W。
对于小于最小标准容量或大于最大标准容量的变压器，分别按最小标准容量和最大标准容量变压器的能效限定值进行判定；
所述的第二能效评测系统增加了供电半径合理分析系统，配电线路供电半径就是从线路首端到其供电的最远的配电变压器的线路距离；低压台区的供电半径指从配电变压器到最远用户的线路距离；例如：10kV配电线路供电半径就是从10kV线路首端到其供电的最远的配电变压器的线路距离。低压台区的供电半径指从配电变压器到最远用户的线路距离。
对配电线路和低压台区的供电半径进行统计分析，如果供电半径超出标准（参照《DL5118农村电力网规划设计导则》）要求，则给出减小供电半径的建议，对于供电半径过大的线路和台区，可以通过线路切改或者新建变电站去解决。
本发明在传统的技术上新增并完善了变压器固定和可变损耗的对比分析系统，新增10kV线路综合分析，为理论线损综合分析提供更多角度、更深层次的分析手段，进而为提升线损管理的技术水平提供强有力的数据支撑；提供实现电力能效测评系统功能完善，增加变压器的能效评估和供电半径合理性的测评，并在能效测评报告中体现这些测评结果，提供了一种对其进行补充完善，使线损分析和降损辅助决策能力得到改善的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，其特征在于：包括电网理论线损计算综合分析系统和能效评测系统；所述的能效评测系统包括增加配电变压器能效评估系统的第一能效评测系统和增加供电半径合理性分析系统的第二能效评测系统。
2.根据权利要求1所述的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，其特征在于：所述的电网理论线损计算综合分析系统，增加变压器固定损耗与可变损耗对比分析：固定损耗和可变损耗是理论线损值的两个组成部分，通过这两个部分的对比分析，可以了解电网的运行情况，线路和设备是否处于经济合理的运行状态下，为实施相应的技术降损方案提供理论支持。
3.根据权利要求1所述的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，其特征在于：所述的对比分析原则为：
a）固定损耗-可变损耗≥设定值，此时该线路或设备处于轻负荷运行状态；
b）可变损耗-固定损耗≥设定值，此时该线路或设备处于超负荷运行状态；
计算流程如下所示：1、绘制电网接线图；2、录入电网设备参数；3、录入电网运行数据；4、采用公式-1计算变压器固定损耗；5、采用公式-2计算变压器等效电阻；6、采用公式-3计算变压器可变损耗；7、固定损耗与可变损耗对比分析；8、得出是否经济结论；
所述的变压器固定损耗计算公式-1为：
△IronLoss--变压器固定损耗（单位:kWh）
--变压器的空载损耗（单位:W）
T--供电时间（单位:小时）；
变压器等效电阻的可变损耗计算公式-2为：
=0.001
—变压器可变损耗单位：kWh
k—负荷形状系数
r—变压器等效电阻单位：Ω（计算公式详见公式-3）
p—变压器有功电量单位：kWh
q—变压器无功电量单位：kWh
v—变压器平均电压单位：kV
t—变压器供电时间单位：小时
spq—变压器售电量单位：kWh
公式-3为：r=
r—变压器等效电阻单位：Ω
p—变压器有功电量单位：kWh
pk—变压器短路损耗单位：W
v—变压器平均电压单位：kV
cap-变压器容量单位：kVA。
4.根据权利要求1所述的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，其特征在于：所述的第一能效评测系统，增加了配电变压器的能效评估系统，对于配电变压器的能效评定从两方面实现：A、是否高耗能配电变压器B、是否非经济运行变压器；如果是高耗能或者非经济配电变压器，系统能够自动识别并给出改造建议，并计算出改造前和改造后损耗的变化情况；高耗能配电变压器的判定：按照GB20052-2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》中配电变压器能效限定值、目标能效限定值进行判断，如果配电变压器的空载损耗或负载损耗大于能效限定值，则判定为高耗能变压器，建议更换；
其具体计算流程如下：1、获取变压器设备参数；2、获取变压器实际运行数据；3、通过公式-4计算变压器经济负载系数；4、通过公式-5计算变压器平均负载系数；5、同时获取变压器能效标准库和获取当前型号变压器能效；6、通过第5步，判断变压器是否为高耗能，如果非高耗能则计算结束，如果为高耗能，则进入下面的型号选择；7、通过第3、4步骤的计算，判断是否经济，如果经济，则计算结束；如果非经济，则进入下面的型号选择；8、第6步和第7步中得出的高耗能和非经济的进入该步骤中的从标准库中选择高能效型号变压器；9、通过公式-6计算步骤8中当前型号不同容量的变压器经济负载；10、根据经济负载和平均负载选择变压器容量；10、最后计算结束；
非经济运行变压器的判定：参考《GB/T13462-2008电力变压器经济运行》中关于变压器综合功率运行区间范围划分的定义：经济运行区为，最佳经济运行区为，非经济运行区为，或者，当变压器平均负载系数处于非经济运行区时，即认定为“非经济运行变压器”（为平均负载系数，为最佳经济负载系数）
变压器经济负载系数的计算公式-4为：
式中——变压器综合功率空载损耗，kW
——负荷波动损耗系数，与形状系数的关系：
——变压器综合功率额定负载功率损耗，kW
变压器平均负载系数的计算公式-5为：
式中S——一定时间内变压器平均输出的视在功率，kVA
——变压器的额定容量，kVA
——一定时间内变压器平均输出的有功功率，kW
——一定时间内变压器负载侧平均功率因数
对于高耗能和非经济运行变压器，系统给出的建议更换型号计算规则为：在高于原变压器能效标准的变压器中选取，用当前平均负载（不考虑年负荷增长率）和各型号变压器的经济负载()相比较，挑选最为接近的容量，因为能效等级不同，新变压器的容量可能与原变压器不同；
变压器更换应满足能效标准要求以及经济运行的要求，满足能效标准要求需要选用合适的型号，满足经济运行的要求需要选用合适的容量；型号选择默认选择较高能效标准的变压器，如S11，但型号也应可以指定；
容量选择的方法，按照容量从小到大遍历参数库该型号所有容量变压器，并按如下公式计算各种容量变压器经济负载公式-6为：
式中——变压器最佳经济负载系数，参照式公式-4
——变压器容量，kVA
——变压器功率因数
当前变压器平均负载小于某型号变压器经济负载，则推荐更换此容量变压器，即选用经济负载最接近计算变压器平均负载的高一级容量作为推荐更换容量；
对于非标准容量变压器按照容量所处区间的限定值进行折算，计算公式为公式-7，具体如下：
式中——非标准容量变压器能效限定值，W
——低一级标准容量能效限定值，W
——非标准容量，kVA
——低一级标准容量，kVA
——高一级标准容量，kVA
——高一级标准容量能效限定值，W；
对于小于最小标准容量或大于最大标准容量的变压器，分别按最小标准容量和最大标准容量变压器的能效限定值进行判定。
5.根据权利要求1所述的电网实验室用降损节能分析和能效评测系统，其特征在于：所述的第二能效评测系统增加了供电半径合理分析系统，配电线路供电半径就是从线路首端到其供电的最远的配电变压器的线路距离；低压台区的供电半径指从配电变压器到最远用户的线路距离；对配电线路和低压台区的供电半径进行统计分析，如果供电半径超出标准（参照《DL5118农村电力网规划设计导则》）要求，则给出减小供电半径的建议，对于供电半径过大的线路和台区，可以通过线路切改或者新建变电站去解决。
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