CN105896522A - 一种变压器经济运行控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电及配电技术领域，公开了一种变压器经济运行控制方法、装置及系统，通过获取遥信和遥测数据，根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据，根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据，根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况，根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点，根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略，实现了控制过程的全过程自动化，大幅度降低现场运行人员的工作强度，提高生产效率。

Description

一种变压器经济运行控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及变电及配电技术领域，尤其涉及一种变压器经济运行控制方法、装置及系统。

背景技术

变压器在变换电压及传递功率的过程中，其自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的损耗在电网线损中所占的比例较大，变压器能否经济运行，关系到企业的效益，为了降低变压器电能损失，除了选用高效变压器之外，开展变压器经济运行控制也是一项重要措施。

目前，在变压器经济运行方面，仍有一些变电运行人员存在着一些不恰当的认识和做法，比如仅仅根据负载系数判定变压器是否运行合理，为减少操作宁愿用一台小容量变压器重负荷运行，而不采用两台变压器经济运行等。另外，由于缺少自动控制装置，一些变电站依靠人工开展变压器经济运行，不仅劳动强度大，而且也不能保证最佳的节能效果；还有大量的无人值守变电站无法实现经常性的人工操作，经济运行控制难以实现。因此，开发电力变压器经济运行自动控制系统具有重要的意义，它是当前解决电力系统经济运行的一个重要措施之一，也是减少电力系统损耗率的一种有效方法。

在现有技术中，变压器的经济运行系统可以由数据采集、中央处理、操作控制组成，通过监视网络的负荷变化，结合地区电网变电站内两台变压器的额定参数，划分出经济运行区间，安排其对应的经济运行方式，获得变压器经济运行的控制策略；并提供站内变压器优化运行曲线，以便使用者从曲线图上便可直观分析出经济运行区间，与计算出的经济运行方式相核对。但是，现有技术至少存在如下技术缺点：仅仅对两台二卷变压器的情况进行处理，不涉及三卷变压器的情况，应用范围受到限制；仅利用当前负荷数据进行分析，不具备根据历史数据进行负荷预测的功能，无法对未来一段时间内变压器的经济运 行方式给出合理准确的控制策略。

发明内容

本发明提供一种变压器经济运行控制方法、装置及系统，解决现有技术中的经济运行控制方法应用范围有限，且无法对未来一段时间内变压器的经济运行方式给出合理准确的控制策略的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种变压器经济运行控制方法，包括：

获取遥信和遥测数据；

根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；

根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；

根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；

根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；

根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。

一种变压器经济运行控制装置，包括：

获取模块，用于获取遥信和遥测数据；

状态估计模块，用于根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；

拓扑分析模块，用于根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；

负荷预测模块，用于根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；

临界负荷计算模块，用于根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；

区间划分模块，用于根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情 况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。

一种变压器经济运行控制系统，包括数据库、通讯装置和分析计算装置，其中，

所述数据库用于保存整个系统所需要的数据，并提供共享机制，主要与所述通讯装置进行数据交互，也与所述分析计算装置进行数据交互；

所述通讯装置用于将本系统的各种数据在装置之间进行传输，接收数据并下发控制结果，同时通过数据库保存计算结果数据；

分析计算装置用于获取遥信和遥测数据；根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。

通过本发明提供的一种变压器经济运行控制方法、装置及系统，通过获取遥信和遥测数据，根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据，根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据，根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况，根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点，根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略，实现了控制过程的全过程自动化，大幅度降低现场运行人员的工作强度，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例应用的场景图；

图2为本发明实施例中提供的一种变压器经济运行控制方法的流程图；

图3为本发明实施例中提供的变压器经济运行控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例中提供了的应用场景图，如图1所示，为电力系统中的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统示意图，SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它可以对现场的运行设备进行监视和控制，通过SCADA系统实现对变电站变压器组运行方式的切换，使其保持在经济运行方式下运行，该系统包括局域网中的变电站1、变电站2、…变电站N的远程终端单元RTU及调制解调器、交换机、通讯上位机、数据库服务器、EMS(能量管理系统，Energy Management System)应用服务器、路由器、控制工作站、报表工作站、维护工作站。EMS应用服务器负责电力的能量管理和运行调度；数据库服务器负责保存整个系统所需要的数据，并提供共享机制，数据库包括商业数据库、实时数据库和本地数据库以及相关的接口，其中，商业数据库采用大型的商业数据库ORACLE以及标准的OCI(ORACLE调用接口)接口，位于服务器上，存储整个系统计算、分析和管理所需要的信息，这些信息包括设备的属性和类型数据、图形数据、网络拓扑数据、遥测和遥信数据、控制结果数据；实时数据库采用基于文件映射内存的共享方式，位于服务器上，主要保存用于计算分析的遥测和遥信数据；本地数据库位于工作站上，为图形数据、网络拓扑数据、设备的属性和类型数据提供暂时的存储空间，本发明采用标准的ADO(有效数据对象)数据库接 口。该系统中的通讯装置包括与SCADA系统通讯的子模块、工作站与服务器之间通讯的子模块。SCADA系统通讯的子模块与SCADA系统接口采用SOCKET(套接字)技术实现，将SCADA系统转发的遥测和遥信数据进行转换，变成系统分析、计算所需要的数据；工作站与服务器之间通讯的子模块的通讯同样采用SOCKET技术，将分析和计算所需要的数据由服务器转发给工作站，同时将设备的属性和类型数据、图形数据已经自动生成的拓扑数据传回服务器保存。

下面以EMS应用服务器为例，介绍本发明中的一种变压器经济运行控制方法，其流程如图2所示，包括：

步骤201、获取遥信和遥测数据；

其中，可通过获取数据库服务器SCADA系统或数据库服务器转发的变电站的遥信和遥测数据。

步骤202、根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；

其中，可根据多点的数据进行错误数据的判别和处理，然后根据线路两端的遥测量(如电流、电压和功率)，推导线路的参数(如电阻、电抗以及对地导纳)，最终形成计算所需要的数据。

步骤203、根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；

步骤204、根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；

其中，所述预测算法包括线性回归和神经网络算法，预测短期负荷的分布情况为未来一天的负荷高峰、低谷和平均的负荷预测值。

步骤205、根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点。

其中，根据第二分析数据进行计算，获得变压器各自的励磁功率和漏磁功率，各自的综合损耗，进而计算出三种临界负荷点。

步骤206、根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控 制策略。

其中，根据临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，从而划分出经济运行区间，安排其对应的经济运行方式，获得变压器经济运行的控制策略，并可绘制变电站的优化运行曲线。

本发明实施例步骤203和步骤204可以同时执行，步骤206之后，还需要判断经济运行的控制策略是否优化成功，若不成功，还需要重新执行本流程；若成功，则结束。

通过本发明提供的一种变压器经济运行控制方法，通过获取遥信和遥测数据，根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据，根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据，根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况，根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点，根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略，实现了控制过程的全过程自动化，大幅度降低现场运行人员的工作强度，提高生产效率。

与现有技术相比，本发明利用SCADA系统上传的实时数据，综合优化计算结果和现场运行人员的实际经验，保障地区电网安全运行。在满足传输电量相同和系统运行稳定的条件下，尽可能的降低网络损耗和运行成本。本发明的控制全过程自动化完成，可以大幅度降低现场运行人员的工作强度，提高了生产效率。本发明可以进一步的降低网络损耗、提高电网负荷侧功率因素、实现整个电网的节能降耗。

本发明实施例还提供了一种变压器经济运行控制装置，如图3所示，包括：

获取模块310，用于获取遥信和遥测数据；

状态估计模块320，用于根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；

拓扑分析模块330，用于根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并 判断不带电部分，以形成第二分析数据；

负荷预测模块340，用于根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；

临界负荷计算模块350，用于根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；

区间划分模块360，用于根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。

一种变压器经济运行控制系统，包括数据库、通讯装置和分析计算装置，其中，

所述数据库用于保存整个系统所需要的数据，并提供共享机制，主要与所述通讯装置进行数据交互，也与所述分析计算装置进行数据交互；

所述通讯装置用于将本系统的各种数据在装置之间进行传输，接收数据并下发控制结果，同时通过数据库保存计算结果数据；

分析计算装置用于获取遥信和遥测数据；根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。

数据库主要是存储和共享本系统所需要的各种数据，这些包括设备的属性和类型数据、图形数据、网络拓扑数据、遥测和遥信数据、控制结果数据，包括商业数据库、本地数据库和实时数据库，商业数据库和本地数据库的接口，ADO技术被使用访问各种商业数据库；对于本地数据库通过设计一个动态连接库进行封装，形成与ADO一样的数据库访问接口。

商业数据库位于服务器上，存储所有本系统所需要的各种数据。如图2所示，双服务器的数据库相互备用，当某一服务器出现故障时，立即自动切换到 另一台服务器；

实时数据库同样位于服务器上，从SCADA系统所接收到的遥信值与遥测值均直接写入一个常驻内存的实时数据库中。该数据库仅保留最新时刻的数据，也就是说，当接收到新时刻的遥信值与遥测值时，就将旧的数据全部清除。实时数据库采用文件映射内存的共享方式；

本地数据库位于控制工作站上，同样保存各种类型的数据，只是保存的数据是一个时间断面上的，并用新的数据替换旧数据。

通讯装置包括与SCADA系统通讯和工作站与服务器之间通讯两部分，由于是跨平台操作，通讯接口的实现采用套接字(SORKET)的方式实现。

1)与SCADA系统通讯装置的上行数据与实时数据库和商业数据库连接，将电网的遥测和遥信数据传至本系统，一方面存入商业数据库中，另一方面送入实时数据库中，为分析计算做准备；下行数据与分析计算模块相连接，将分析计算后所得到的控制策略通过SCADA系统以遥控和遥调命令下发。通讯协议以SCADA系统所使用协议为主；

2)工作站与服务器之间通讯装置与商业数据库交换数据

本发明实施例中，与SCADA系统通讯装置接收由SCADA系统转发过来的实测数据，送到计算分析模块，同时保存至商业数据库中，分析计算模块进行分析计算，形成变压器经济运行方式的控制策略，再通过与SCADA系统通讯装置下发。

数据库是本发明系统的底层模块，主要与通讯装置关系紧密，其中商业数据库从通讯装置的与SCADA系统通讯装置接收实测数据、而通过工作站与服务器之间通讯装置与工作站进行设备的属性和类型数据、图形数据、网络拓扑数据、遥测和遥信数据、控制结果数据的交互；分析计算模块通过通讯装置的与SCADA系统通讯装置获取实测数据，将所形成的控制策略再通过此模块下发，而将分析计算和控制的结果通过工作站与服务器之间通讯装置传至工作站。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本 发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种变压器经济运行控制方法，其特征在于，包括：

获取遥信和遥测数据；

根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；

根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；

根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；

根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；

根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。

2.根据权利要求1所述的变压器经济运行控制方法，其特征在于，所述获取遥信和遥测数据，包括：

通过获取数据库服务器SCADA系统或数据库服务器转发的变电站的所述遥信和遥测数据。

3.根据权利要求1所述的变压器经济运行控制方法，其特征在于，所述遥测量包括电流、电压和功率，所述线路的参数包括电阻、电抗以及对地导纳。

4.根据权利要求1所述的变压器经济运行控制方法，其特征在于，所述预测算法包括线性回归和神经网络算法，所述预测的短期负荷的分布情况为未来一天的负荷高峰、低谷和平均的负荷预测值。

5.一种变压器经济运行控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取遥信和遥测数据；

状态估计模块，用于根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；

拓扑分析模块，用于根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；

负荷预测模块，用于根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；

临界负荷计算模块，用于根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；

区间划分模块，用于根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。

6.一种变压器经济运行控制系统，其特征在于，包括数据库、通讯装置和分析计算装置，其中，

所述数据库用于保存整个系统所需要的数据，并提供共享机制，主要与所述通讯装置进行数据交互，也与所述分析计算装置进行数据交互；

所述通讯装置用于将本系统的各种数据在装置之间进行传输，接收数据并下发控制结果，同时通过数据库保存计算结果数据；

分析计算装置用于获取遥信和遥测数据；根据所述遥信和遥测数据，判别删除错误数据，并根据线路两端的遥测量，推导线路的参数，以获取第一分析数据；根据所述第一分析数据，进行动态拓扑分析，并判断不带电部分，以形成第二分析数据；根据预测算法和所述第一分析数据，预测短期负荷的分布情况；根据所述第二分析数据，计算出临界负荷点；根据所述临界负荷点和所述预测的短期负荷的分布情况，判断负载损耗曲线的相交情况，以划分出经济运行区间，获得变压器经济运行的控制策略。