CN109473975A - 一种区域配网变压器台区优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电网线路规划技术领域，具体涉及一种区域配网变压器台区优化方法。一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，包括以下步骤：A1）获取区域配网用户地理位置信息及历史用电信息，配网已有变压器规格、地理位置及台区；A2）根据用户历史用电信息计算每台变压器的日均损耗∆W_d；A3）计算变压器日均损耗∆W_d与变压器理论最低日均损耗∆W_m的差值，根据差值重新规划台区。本发明的实质性效果是：通过台区调整，使变压器尽可能多的工作在较低损耗率的工作状态，降低变压器损耗，节省电能。

Description

一种区域配网变压器台区优化方法

技术领域

本发明涉及配电网线路规划技术领域，具体涉及一种区域配网变压器台区优化方法。

背景技术

电网的建设越来越精细化，降低运行损耗是电网精细化建设的重要目标之一。配网中变压器是数量多、功率集中的配电设备，变压器的损耗也是配网损耗中的主要损耗，因而如何降低配网中变压器的运行能量损耗是配电网精细化建设必须解决的问题，是目前亟待研究的课题。变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗，其总的损耗率与变压器的负载率有关。当负载率处于50％-75％时，变压器具有最低的损耗率，因而是变压器台区规划以及型号选取的依据之一。在过去电网建设过程中，对变压器损耗的控制不足，存在变压器台区规划不合理的问题，使部分变压器长期工作在损耗率高的工作状态，浪费了大量的宝贵能源。在现有城市中，部分区域的建设已经趋于稳定，用户用电也呈现出较强的规律性。而且部分变压器服役年限接近设计年限，面临更新的任务。因此，在变压器换新时，同时进行变压器台区的重新规划，使变压器尽可能多的工作在负载率处于50％-75％状态下，有助于减少变压器损耗，节省电能。

中国专利CN103633664B，公开日2016年5月4日，一种配置多台变压器的台区供电方法，步骤如下：在负荷过大台区的低压主干线上设置二组隔离刀闸将台区按照负荷量平均分为三组；在台区内设置主变压器、辅变压器Ⅰ和辅变压器Ⅱ，将主变压器、辅变压器一次侧分别接10KV线路、二次侧分别接台区Ⅱ、台区Ⅰ和台区Ⅲ；生产淡季时由主变压器带整个台区所有负荷；生产旺季时，将主变压器、辅变压器Ⅱ同时投入运行，由主变压器供电给台区Ⅰ和台区Ⅱ，由辅变压器Ⅱ供电给台区Ⅲ；或将三台变压器同时投入运行分别供电给三个台区。有益效果是：可根据用电量和用电季节通过投切转换，大大减小单个变压器过载，保证了用户正常用电，提高了供电可靠性。其采用多个变压器协同工作的方式，主要目的是解决单台变压器在高峰期容量不足的问题，虽然能起到缓解负载不均衡而导致变压器不能工作在最佳状态的问题，但其没有公开如果使用多台变压器协同工作，使变压器合理的工作在合适的工作状态。不能解决配电网变压器台区规划不合理，变压器工作状态不佳的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前配电网变压器由于台区规划不合理而工作在损耗率较高的工作状态的技术问题。提出了一种调整变压器台区规划的能够降低变压器损耗的区域配网变压器台区优化方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种区域配网变压器台区优化方法，包括以下步骤：A1)获取区域配网用户地理位置信息及历史用电信息，配网已有变压器规格、地理位置及台区；A2)根据用户历史用电信息计算每台变压器的日均损耗ΔW_d；A3)计算变压器日均损耗ΔW_d与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值，根据所述差值重新规划台区。

作为优选，所述根据用户历史用电信息计算每台变压器的日均损耗率ΔW_d的方法包括以下步骤：B1)按小时统计用户历史用电平均用电量A_u＝{A_u1，A_u2，…，A_u24)，u∈U，U为区域配网用电用户集合，每小时采一次变压器二次侧的功率因数作为变压器二次侧功率因素值进行计算；B2)变压器e的日均损耗其中：S_e为变压器额定功率，e∈E，E为区域中已有变压器的集合，R为变压器e的台区用户集合，A_uir为变压器e的台区用户r在一天内i小时段的历史平均用电量，函数f为变压器负载率损耗率曲线，通过变压器手册查取或通过试验获得。

作为优选，变压器理论最低日均损耗ΔW_m的计算方法为ΔW_m＝f(β_m)∑_r∈RA_uir,其中:R为参与计算的变压器的台区用户集合，A_uir为参与计算的变压器的台区用户r在一天内i小时段的历史平均用电量，其中P_o为变压器空载损耗，P_N为变压器负载损耗，函数f为变压器负载率损耗率曲线，其值均由变压器手册查出或试验获得。

作为优选，根据所述差值重新规划台区的方法包括以下步骤：C1)将日均损耗ΔW_de与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值超过设定阈值的变压器加入调整集合；C2)选取调整集合内的一个变压器e_t，调整前其日均损耗为ΔW_det，在与其台区相邻的其他变压器台区内选取用户划归到变压器e_t的台区内，计算划归后变压器e_t日均损耗ΔW_det′，若ΔW_det′大于ΔW_det，则进入步骤C3，反之，则不断从与变压器e_t台区相邻的其他变压器台区内选取用户划归到变压器e_t的台区内，直到变压器e_t的日均损耗ΔW_det′与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值小于设定阈值，进入步骤C4；C3)不断从变压器e_t台区内选取用户划归到台区与变压器e_t相邻的其他变压器的台区内，直到直到变压器e_t的日均损耗ΔW_det′与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值小于设定阈值；C4)清空调整集合，将重新计算区域内全部变压器的日均损耗，将日均损耗ΔW_de与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值超过设定阈值的变压器加入调整集合，判断调整集合是否为空或仅有一个变压器，若是则进入步骤C5，反之，重复步骤C2-C4；C5)若调整集合为空，则结束本方法，并将调整后的变压器台区信息作为调整依据，进行变压器的台区调整；若调整集合内有一个变压器，则计算经调整后该变压器台区内用户的主要用电功率P_U，根据式计算最佳变压器容量P_e′，选取与最佳变压器容量P_e′最接近的变压器作为替换。

作为优选，所述设定阈值为0.33ΔW_m，将日均损耗率ΔW_d落入(1.33ΔW_m，∞)范围的变压器纳入调整集合。

作为优选，所述变压器台区内用户的主要用电功率P_U的计算方法包括以下步骤：D1)划定选取范围△p，以选取范围△p的两倍为步长，从0开始划分若干个功率区间，使划分的若干个功率区间存在包含台区内用户每小时用电功率的最大值的功率区间，将台区内用户每小时用电总功率的24个数据对应放入所述若干个区间内；D2)计算每个划分区间内数据的数量占比，增大选取范围△p，直到存在功率区间数量占比超过60％，计算该功率区间内全部功率数据的均值作为变压器台区内用户的主要用电功率P_U。居民用电每个小时用电量均不同，存在一个时间与功率分布，变压器不可能总是工作在负载率经济区，统计分布有60％时间段的功率范围，求均值后作为功率参考进行计算，能够提高变压器工作在经济负载率的时间长度。

作为优选，还包括规划扩容用户，所述规划扩容用户历史用电信息取区域均值，所述规划扩容用户地理位置信息由规划计划书查取，所述规划扩容用户视作用电用户参与计算。

本发明的实质性效果是：通过台区调整，使变压器尽可能多的工作在较低损耗率的工作状态，降低变压器损耗，节省电能。

附图说明

图1为区域配网变压器台区优化方法的流程框图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

如图1所示，为区域配网变压器台区优化方法的流程框图，包括以下步骤：A1)获取区域配网用户地理位置信息及历史用电信息，配网已有变压器规格、地理位置及台区；A2)根据用户历史用电信息计算每台变压器的日均损耗ΔW_d；A3)计算变压器日均损耗ΔW_d与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值，根据差值重新规划台区。其中配网用户包含有规划扩容用户，规划扩容用户历史用电信息取区域均值，规划扩容用户地理位置信息由规划计划书查取，规划扩容用户视作用电用户参与计算。

根据用户历史用电信息计算每台变压器的日均损耗率ΔW_d的方法包括以下步骤：B1)按小时统计用户历史用电平均用电量A_u＝{A_u1，A_u2，…，A_u24}，u∈U，U为区域配网用电用户集合，每小时采一次变压器二次侧的功率因数作为变压器二次侧功率因素值进行计算；B2)变压器e的日均损耗其中：S_e为变压器额定功率，e∈E，E为区域中已有变压器的集合，R为变压器e的台区用户集合，A_uir为变压器e的台区用户r在一天内i小时段的历史平均用电量，函数f为变压器负载率损耗率曲线，通过变压器手册查取或通过试验获得。

变压器理论最低日均损耗ΔW_m的计算方法为ΔW_m＝f(β_m)∑_r∈RA_uir，其中:R为参与计算的变压器的台区用户集合，A_uir为参与计算的变压器的台区用户r在一天内i小时段的历史平均用电量，其中P_o为变压器空载损耗，P_N为变压器负载损耗，函数f为变压器负载率损耗率曲线，其值均由变压器手册查出或试验获得。

根据差值重新规划台区的方法包括以下步骤：C1)将日均损耗ΔW_de与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值超过设定阈值的变压器加入调整集合；C2)选取调整集合内的一个变压器e_t，调整前其日均损耗为ΔW_det，在与其台区相邻的其他变压器台区内选取用户划归到变压器e_t的台区内，计算划归后变压器e_t日均损耗ΔW_det′，若ΔW_det′大于ΔW_det，则进入步骤C3，反之，则不断从与变压器e_t台区相邻的其他变压器台区内选取用户划归到变压器e_t的台区内，直到变压器e_t的日均损耗ΔW_det′与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值小于设定阈值，进入步骤C4；C3)不断从变压器e_t台区内选取用户划归到台区与变压器e_t相邻的其他变压器的台区内，直到直到变压器e_t的日均损耗ΔW_det′与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值小于设定阈值；C4)清空调整集合，将重新计算区域内全部变压器的日均损耗，将日均损耗ΔW_de与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值超过设定阈值的变压器加入调整集合，判断调整集合是否为空或仅有一个变压器，若是则进入步骤C5，反之，重复步骤C2-C4；C5)若调整集合为空，则结束本方法，并将调整后的变压器台区信息作为调整依据，进行变压器的台区调整；若调整集合内有一个变压器，则计算经调整后该变压器台区内用户的主要用电功率P_U，根据式计算最佳变压器容量P_e′，选取与最佳变压器容量P_e′最接近的变压器作为替换。设定阈值为0.33ΔW_m，将日均损耗率ΔW_d落入(1.33ΔW_m，∞)范围的变压器纳入调整集合。

变压器台区内用户的主要用电功率P_U的计算方法包括以下步骤：D1)划定选取范围△p，以选取范围△p的两倍为步长，从0开始划分若干个功率区间，使划分的若干个功率区间存在包含台区内用户每小时用电功率的最大值的功率区间，将台区内用户每小时用电总功率的24个数据对应放入若干个区间内；D2)计算每个划分区间内数据的数量占比，增大选取范围△p，直到存在功率区间数量占比超过60％，计算该功率区间内全部功率数据的均值作为变压器台区内用户的主要用电功率P_U。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

包括以下步骤：

A1)获取区域配网用户地理位置信息及历史用电信息，配网已有变压器规格、地理位置及台区；

A2)根据用户历史用电信息计算每台变压器的日均损耗ΔW_d；

A3)计算变压器日均损耗ΔW_d与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值，根据所述差值重新规划台区。

2.根据权利要求1所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

所述根据用户历史用电信息计算每台变压器的日均损耗率ΔW_d的方法包括以下步骤：

B1)按小时统计用户历史用电平均用电量A_u＝{A_u1，A_u2，...，A_u24}，u∈U，U为区域配网用电用户集合，每小时采一次变压器二次侧的功率因数作为变压器二次侧功率因素值进行计算；

B2)变压器e的日均损耗其中：S_e为变压器额定功率，e∈E，E为区域中已有变压器的集合，R为变压器e的台区用户集合，A_uir为变压器e的台区用户r在一天内i小时段的历史平均用电量，函数f为变压器负载率损耗率曲线，通过变压器手册查取或通过试验获得。

3.根据权利要求1或2所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

变压器理论最低日均损耗ΔW_m的计算方法为：ΔW_m＝f(β_m)∑_r∈RA_uir，其中:R为参与计算的变压器的台区用户集合，A_uir为参与计算的变压器的台区用户r在一天内i小时段的历史平均用电量，

其中P_o为变压器空载损耗，P_N为变压器负载损耗，函数f为变压器负载率损耗率曲线，其值均由变压器手册查出或试验获得。

4.根据权利要求3所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

根据所述差值重新规划台区的方法包括以下步骤：

C1)将日均损耗ΔW_de与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值超过设定阈值的变压器加入调整集合；

C2)选取调整集合内的一个变压器e_t，调整前其日均损耗为ΔW_det，在与其台区相邻的其他变压器台区内选取用户划归到变压器e_t的台区内，计算划归后变压器e_t日均损耗ΔW_det′，若ΔW_det′大于ΔW_det，则进入步骤C3，反之，则不断从与变压器e_t台区相邻的其他变压器台区内选取用户划归到变压器e_t的台区内，直到变压器e_t的日均损耗ΔW_det′与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值小于设定阈值，进入步骤C4；

C3)不断从变压器e_t台区内选取用户划归到台区与变压器e_t相邻的其他变压器的台区内，直到直到变压器e_t的日均损耗ΔW_det′与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值小于设定阈值；

C4)清空调整集合，将重新计算区域内全部变压器的日均损耗，将日均损耗ΔW_de与变压器理论最低日均损耗ΔW_m的差值超过设定阈值的变压器加入调整集合，判断调整集合是否为空或仅有一个变压器，若是则进入步骤C5，反之，重复步骤C2-C4；

C5)若调整集合为空，则结束本方法，并将调整后的变压器台区信息作为调整依据，进行变压器的台区调整；若调整集合内有一个变压器，则计算经调整后该变压器台区内用户的主要用电功率P_U，根据式计算最佳变压器容量P_e′，选取与最佳变压器容量P_e′最接近的变压器作为替换。

5.根据权利要求4所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

所述设定阈值为0.33ΔW_m，将日均损耗率ΔW_d落入(1.33ΔW_m，∞)范围的变压器纳入调整集合。

6.根据权利要求4所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

所述变压器台区内用户的主要用电功率P_U的计算方法包括以下步骤：

D1)划定选取范围△p，以选取范围△p的两倍为步长，从0开始划分若干个功率区间，使划分的若干个功率区间存在包含台区内用户每小时用电功率的最大值的功率区间，将台区内用户每小时用电总功率的24个数据对应放入所述若干个区间内；

D2)计算每个划分区间内数据的数量占比，增大选取范围△p，直到存在功率区间数量占比超过60％，计算该功率区间内全部功率数据的均值作为变压器台区内用户的主要用电功率P_U。

7.根据权利要求5所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

所述变压器台区内用户的主要用电功率P_U的计算方法包括以下步骤：

D1)划定选取范围△p，以选取范围△p的两倍为步长，从0开始划分若干个功率区间，使划分的若干个功率区间存在包含台区内用户每小时用电功率的最大值的功率区间，将台区内用户每小时用电总功率的24个数据对应放入所述若干个区间内；

D2)计算每个划分区间内数据的数量占比，增大选取范围△p，直到存在功率区间数量占比超过60％，计算该功率区间内全部功率数据的均值作为变压器台区内用户的主要用电功率P_U。

8.根据权利要求1或2所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

还包括规划扩容用户，所述规划扩容用户历史用电信息取区域均值，所述规划扩容用户地理位置信息由规划计划书查取，所述规划扩容用户视作用电用户参与计算。

9.根据权利要求3所述的一种区域配网变压器台区优化方法，其特征在于，

还包括规划扩容用户，所述规划扩容用户历史用电信息取区域均值，所述规划扩容用户地理位置信息由规划计划书查取，所述规划扩容用户视作用电用户参与计算。