CN111753245A - 调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，属于配电运维技术领域，其包括以下步骤：S1：计算调容配电变压器临界经济容量；S2：计算调容配电变压器大、小经济容量下的节能量；S3：设置调容配电变压器开关动作条件；S4：计算极限节能模式下开关动作时间点和节能量；S5：计算在设置一定动作次数条件下最大节能量。本发明能够在设置一定动作次数前提条件下计算出最佳开关动作点和最大的节能量，既能保证供电可靠性又能实现调容配电变压器最大节能，提高经营效益。

Description

调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法

技术领域

本发明涉及配电运维技术领域，具体是一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法。

背景技术

随着居民生活水平的不断提升，城乡居民用电特性逐渐发生变化。特别是农村居民负荷，平时负荷低，春节等用电高峰负荷急剧攀升，易造成配变重过载甚至烧毁配变。为提高供电可靠性和配变变压器损失电量，近几年调容配电变压器的普遍使用，不仅提高供电可靠性，还降低了配变损耗。调容配电变压器主要通过调节绕组匝数实现容量调节的，调节绕组匝数的方式主要包括串并联换接和D/Y换接。在大容量时，变压器高压侧绕组采用三角型接线形式(D)，低压侧绕组采用2和3并联然后与1串联的接线方式；在小容量时，变压器高压侧绕组采用星型接线方式(Y)，低压侧绕组采用1、2和3三段串联接线方式。调容配电变压器通过改变铁芯磁通密度，降低小容量运行时铁芯涡流损耗和磁滞损耗降低，达到节能效果，但是，由于大小容量切换需要在分接开关动作的情况下实现大小容量的切换，开关动作频繁会造成开关损坏，增加运维费用。

公布号为CN 103559651 A的专利文献公开了一种配电网节能量量化表征及计算分析方法，包括：建立配电网节能量化分析技术平台；配电网节能措施分类；计算各项节能措施的具体量化指标；将各类措施中的各项措施量化指标转化为正负量化指标；形成配电网节能综合量化指标X∑，根据量化指标大小分析不同节能方案的效果优劣。该发明所述配电网节能量量化表征及计算分析方法，可以克服现有技术中成本高、适用范围小和节能效果差等缺陷，以实现成本低、适用范围大和节能效果好的优点。但是，该发明无法解决上述问题。

公布号为CN 105391051 A的专利文献公开了一种智能变电站能效提升改造节能量计算方法，主要包含：S1)根据智能变电站能效提升改造信息，确定、检测变电站各项参数；S2)计算智能变电站能效提升改造变压器节约电力电量；S3)计算智能变电站能效提升改造节约站用电电量；S4)计算智能变电站能效提升改造新增可再生能源设备产生电量；S5)根据智能变电站运行状况计算智能变电站能效提升改造节约电力电量。该方法通过对智能变电站能效提升改造主要电力设备节约电力电量，站用电节约电力电量情况以及可再生能源产生电量的分析，能够有效地得到智能变电站节约电力电量。但是，该发明无法用于计算调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术的不足，本发明提出了一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，既能兼顾开关使用寿命，又能最大的实现调容配电变压器的节能功能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，包括以下步骤：

S1：计算调容配电变压器临界经济容量；

S2：计算调容配电变压器大、小经济容量下的节能量；

S3：设置调容配电变压器开关动作条件；

S4：计算极限节能模式下开关动作时间点和节能量；

S5：计算在设置一定动作次数条件下最大节能量。

进一步的，S1中，调容配电变压器临界经济容量的计算方法，包括以下步骤：

1)计算大容量时的功率损耗ΔP_H与小容量时的功率损耗ΔP_L

ΔP_H＝P_0H+K_QQ_0H+K_T(P_KH+K_QQ_KH)β_H ²

ΔP_L＝P_0L+K_QQ_0L+K_T(P_KL+K_QQ_KL)β_L ²

式中：P_0H和P_0L分别为有载调容变压器大容量、小容量状态的空载有功损耗；P_KH和P_KL分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的短路损耗；Q_0H和Q_0L分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的磁化功率损耗；Q_KH和Q_KL分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的额定负载漏磁功率；K_T是负荷波动系数；K_Q表示无功经济当量；β_H和β_L分别为有载调容变压器大容量、小容量状态的经济负载系数；

2)当ΔP_H＝ΔP_L时，计算出临界经济容量S_C。

进一步的，S2中，调容配电变压器大、小经济容量下的节能量的计算方法为：当调容配电变压器的负载功率小于S_C时，大容量运行时的损耗ΔP_H减去小容量运行时的损耗ΔP_L即为节能量ΔP_J；当调容配电变压器的负载功率大于S_C时，小容量运行时的损耗ΔP_L减去大容量运行时的损耗ΔP_H即为节能量ΔP_J。

ΔP_J＝|ΔP_H-ΔP_L|

进一步的，S3中，为保障调容配电变压器安全运行，需设置开关动作条件，开关动作条件为在大、小容量切换时，调容配电变压器的最大负载率不超过80％。

进一步的，S4中，在满足开关动作的前提下，当调容配电变压器负载功率达到临界经济容量S_C时，开关即可动作，计算出调容配电变压器节能区间，并记录开关动作时间点。

进一步的，S5中，当设定开关动作为M次时，根据步骤S4找出最小节能区间，进行节能区间的整合：开关动作点用1、2、3、4……N表示，相邻两个开关动作点之间为节能区间，节能区间用节能1、节能2、节能3……节能N-1表示：

①寻找最小节能区间，假设最小节能区间为节能3；

②节能3和节能2整合计算出最新的节能区间节能2₁；

③节能3和节能4整合计算出最新的节能区间节能3₁；

④节能2₁和节能3₁进行比较，如果节能2₁大于节能3₁，按照步骤②进行节能区间整合，开关动作次数变为N-1，当N-1大于M时，重复步骤4)计算出极限节能模式下开关动作时间点、新的动作次数N和整合后的节能区间，但在开关在动作点3时开关不动作，然后继续进行上述①-④步骤，直至N-1等于M；

⑤节能2₁和节能3₁进行比较，如果节能2₁小于节能3₁，按照步骤③进行节能区间整合，开关动作次数变为N-1，当N-1大于M时，重复步骤4)计算出极限节能模式下开关动作时间点、新的动作次数N和整合后的节能区间，但在开关在动作点4时开关不动作，然后继续进行上述①-④步骤，直至N-1等于M；

⑥当满足开关动作次数要求时，计算出整合后的节能区间，并进行累加，进而即可计算出在设定开关动作次数M条件下最大的节能量。

调容配电变压器由于其供电稳定性高、配变损耗低的特点，已广泛应用于配电变，现有配电技术人员在已知调容配电变压器具备供电稳定，损耗低的特点情况下，应用过程中主要研究方向多为实际施工后的校验优化，如更换高效节能调容配电变压器后对变压器节能量的测量与验证，公告号为CN 102914706 B的专利公开了一种配电变压器更换的节能量测量与验证方法，所述方法包括以下步骤：确定项目测试边界并判断是否具备能耗计量条件；基于模型仿真系统建立配电变压器能耗仿真模型，得出配电变压器更换后的电能损耗量；通过实测结果得到配变电能实测损耗量，并校准配电变压器能耗仿真模型；采用所述配电变压器能耗仿真模型得到更换前旧有配变在报告期工况下的电能损耗量；得到进行配变更换后的报告期电能降损量。本发明提供的方法通过更换后的配变实测损耗和参数替换来仿真计算，即可得出旧有配变在报告期的电能降损量，大大简化了配电变压器更换的节能量测量与验证流程；公告号为CN 102621422 B公开了一种用于供配电线路改造节能量的测量、核证方法，包括：1)确定项目边界；2)确定基期和统计报告期长度；4)编制表格；5)采集数据并填表；6)确定能效参数；7)根据步骤6)进行供配电线路节能量评估并给出报告。本发明可以有效监测节能量，保证项目改造的节能经济效益。本发明无需对线路改造前即基期的能效数据进行测量采集，不需要通过“校准仿真”的方法建立改造线路的模型得出校准后能耗基准值，只需通过采集改造后的线路电参数进行计算，即可得出线路的节能量，简化测量和验证的流程，降低测量与核证的人力、经费投入；由此可以看出，现有配电技术人员更容易针对施工过程中存在的实际问题进行优化创新，而基于成本的考虑，不容易想到对调容配电变压器的最大节能量进行定量计算。

调容配电变压器具有大、小两个容量，可根据用电负荷及时改变容量，可在提高供电可靠性的同时有效降低空载损耗，调容配电变压器通过改变铁芯磁通密度，降低小容量运行时铁芯涡流损耗和磁滞损耗降低，达到节能效果，但是，为了获取多次切换动作中的最大节能量，需要经过创造性的数据推理计算和实验验证，对于现有技术人员来说，是难以实现的。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，通过计算调容配电变压器临界经济容量，计算调容配电变压器大、小经济容量下的节能量，设置调容配电变压器开关动作条件，计算极限节能模式下开关动作时间点和节能量，计算在设置一定动作次数条件下最大节能量。能够在设置一定动作次数前提条件下计算出最佳开关动作点和最大的节能量，既能保证供电可靠性又能实现调容配电变压器最大节能，提高经营效益。

附图说明

图1是本发明实施例的方法流程图；

图2是本发明实施例中经济容量曲线图；

图3是本发明实施例中开关动作点与节能区间示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一

如图1所示，一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，包括以下步骤：

S1：计算调容配电变压器临界经济容量；

S2：计算调容配电变压器大、小经济容量下的节能量；

S3：设置调容配电变压器开关动作条件；

S4：计算极限节能模式下开关动作时间点和节能量；

S5：计算在设置一定动作次数条件下最大节能量。

实施例二

如图1所示，一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，包括以下步骤：

S1：计算调容配电变压器临界经济容量；

调容配电变压器临界经济容量的计算方法，包括以下步骤：

1)计算大容量时的功率损耗ΔP_H与小容量时的功率损耗ΔP_L

ΔP_H＝P_0H+K_QQ_0H+K_T(P_KH+K_QQ_KH)β_H ²

ΔP_L＝P_0L+K_QQ_0L+K_T(P_KL+K_QQ_KL)β_L ²

式中：P_0H和P_0L分别为有载调容变压器大容量、小容量状态的空载有功损耗；P_KH和P_KL分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的短路损耗；Q_0H和Q_0L分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的磁化功率损耗；Q_KH和Q_KL分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的额定负载漏磁功率；K_T是负荷波动系数；K_Q表示无功经济当量；β_H和β_L分别为有载调容变压器大容量、小容量状态的经济负载系数；

2)当ΔP_H＝ΔP_L时，计算出临界经济容量S_C，如图2所示；

S2：计算调容配电变压器大、小经济容量下的节能量；

调容配电变压器大、小经济容量下的节能量的计算方法为：当调容配电变压器的负载功率小于S_C时，大容量运行时的损耗ΔP_H减去小容量运行时的损耗ΔP_L即为节能量ΔP_J；当调容配电变压器的负载功率大于S_C时，小容量运行时的损耗ΔP_L减去大容量运行时的损耗ΔP_H即为节能量ΔP_J；

ΔP_J＝|ΔP_H-ΔP_L|

S3：设置调容配电变压器开关动作条件；

为保障调容配电变压器安全运行，需设置开关动作条件，开关动作条件为在大、小容量切换时，调容配电变压器的最大负载率不超过80％；

S4：计算极限节能模式下开关动作时间点和节能量；

在满足开关动作的前提下，当调容配电变压器负载功率达到临界经济容量S_C时，开关即可动作，计算出调容配电变压器节能区间，并记录开关动作时间点。

S5：计算在设置一定动作次数条件下最大节能量；

当设定开关动作为M次时，根据步骤S4找出最小节能区间，进行节能区间的整合：开关动作点用1、2、3、4……N表示，相邻两个开关动作点之间为节能区间，节能区间用节能1、节能2、节能3……节能N-1表示，如图3所示：

①寻找最小节能区间，假设最小节能区间为节能3；

②节能3和节能2整合计算出最新的节能区间节能2₁；

③节能3和节能4整合计算出最新的节能区间节能3₁；

④节能2₁和节能3₁进行比较，如果节能2₁大于节能3₁，按照步骤②进行节能区间整合，开关动作次数变为N-1，当N-1大于M时，重复步骤4)计算出极限节能模式下开关动作时间点、新的动作次数N和整合后的节能区间，但在开关在动作点3时开关不动作，然后继续进行上述①-④步骤，直至N-1等于M；

⑤节能2₁和节能3₁进行比较，如果节能2₁小于节能3₁，按照步骤③进行节能区间整合，开关动作次数变为N-1，当N-1大于M时，重复步骤4)计算出极限节能模式下开关动作时间点、新的动作次数N和整合后的节能区间，但在开关在动作点4时开关不动作，然后继续进行上述①-④步骤，直至N-1等于M；

⑥当满足开关动作次数要求时，计算出整合后的节能区间，并进行累加，进而即可计算出在设定开关动作次数M条件下最大的节能量。

实施例三

一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算装置，包括信息采集模块，信息处理模块和结果显示模块，所述信息采集模块用于采集有载调容变压器大容量、小容量状态的空载有功损耗，有载调容变压器大容量、小容量状态的短路损耗，有载调容变压器大容量、小容量状态的磁化功率损耗，有载调容变压器大容量、小容量状态的额定负载漏磁功率，负荷波动系数，无功经济当量，以及有载调容变压器大容量、小容量状态的经济负载系数；所述信息处理模块包括计算调容配电变压器临界经济容量的第一计算模块，计算调容配电变压器大、小经济容量下的节能量的第二计算模块，计算极限节能模式下开关动作时间点和节能量的第三计算模块，以及计算在设置一定动作次数条件下最大节能量的第四计算模块；所述结果显示模块用于显示计算结果。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：计算调容配电变压器临界经济容量；

S2：计算调容配电变压器大、小经济容量下的节能量；

S3：设置调容配电变压器开关动作条件；

S4：计算极限节能模式下开关动作时间点和节能量；

S5：计算在设置一定动作次数条件下最大节能量。

2.如权利要求1所述的调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，其特征在于：S1中，调容配电变压器临界经济容量的计算方法，包括以下步骤：

1)计算大容量时的功率损耗ΔP_H与小容量时的功率损耗ΔP_L

ΔP_H＝P_0H+K_QQ_0H+K_T(P_KH+K_QQ_KH)β_H ²

ΔP_L＝P_0L+K_QQ_0L+K_T(P_KL+K_QQ_KL)β_L ²

式中：P_0H和P_0L分别为有载调容变压器大容量、小容量状态的空载有功损耗；P_KH和P_KL分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的短路损耗；Q_0H和Q_0L分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的磁化功率损耗；Q_KH和Q_KL分别是有载调容变压器大容量、小容量状态的额定负载漏磁功率；K_T是负荷波动系数；K_Q表示无功经济当量；β_H和β_L分别为有载调容变压器大容量、小容量状态的经济负载系数；

2)当ΔP_H＝ΔP_L时，计算出临界经济容量S_C。

3.如权利要求2所述的调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，其特征在于：S2中，调容配电变压器大、小经济容量下的节能量的计算方法为：当调容配电变压器的负载功率小于S_C时，大容量运行时的损耗ΔP_H减去小容量运行时的损耗ΔP_L即为节能量ΔP_J；当调容配电变压器的负载功率大于S_C时，小容量运行时的损耗ΔP_L减去大容量运行时的损耗ΔP_H即为节能量ΔP_J。

ΔP_J＝|ΔP_H-ΔP_L|

4.如权利要求3所述的调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，其特征在于：S3中，为保障调容配电变压器安全运行，需设置开关动作条件，开关动作条件为在大、小容量切换时，调容配电变压器的最大负载率不超过80％。

5.如权利要求4所述的调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，其特征在于：S4中，在满足开关动作的前提下，当调容配电变压器负载功率达到临界经济容量S_C时，开关即可动作，计算出调容配电变压器节能区间，并记录开关动作时间点。

6.如权利要求5所述的调容配电变压器固定动作次数条件下最大节能量计算方法，其特征在于：S5中，当设定开关动作为M次时，根据步骤S4找出最小节能区间，进行节能区间的整合：开关动作点用1、2、3、4……N表示，相邻两个开关动作点之间为节能区间，节能区间用节能1、节能2、节能3……节能N-1表示：

①寻找最小节能区间，假设最小节能区间为节能3；

②节能3和节能2整合计算出最新的节能区间节能2₁；

③节能3和节能4整合计算出最新的节能区间节能3₁；

④节能2₁和节能3₁进行比较，如果节能2₁大于节能3₁，按照步骤②进行节能区间整合，开关动作次数变为N-1，当N-1大于M时，重复步骤4)计算出极限节能模式下开关动作时间点、新的动作次数N和整合后的节能区间，但在开关在动作点3时开关不动作，然后继续进行上述①-④步骤，直至N-1等于M；

⑤节能2₁和节能3₁进行比较，如果节能2₁小于节能3₁，按照步骤③进行节能区间整合，开关动作次数变为N-1，当N-1大于M时，重复步骤4)计算出极限节能模式下开关动作时间点、新的动作次数N和整合后的节能区间，但在开关在动作点4时开关不动作，然后继续进行上述①-④步骤，直至N-1等于M；

⑥当满足开关动作次数要求时，计算出整合后的节能区间，并进行累加，进而即可计算出在设定开关动作次数M条件下最大的节能量。

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