CN111953249B - 一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法 - Google Patents

Abstract

一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，步骤如下：（1）收集上一年台区各时段的电压数据，设置每个时段间隔T为15min，设置调压基准值U ₀为220V；剔除序列U _k 中连续和异常的电压数据，将其余数据组成新的电压序列U _k0；以U _k0(1)为起始值，选取时间间隔为4T的电压数据构成新的电压序列U _k1；（2）根据电压序列U _k1以及调压基准值U ₀，计算出口侧与用户侧之间的最大电压升和最大电压降，确定有载调压变压器调压灵敏度参数的取值范围；（3）计算序列U _k0中电压变化率的最大值V，在出口侧电压U _q 不超过设备最高电压U _jy 的条件下，计算有载调压变压器的调压延时参数t ₀。本发明实现对有载调压变压器调压参数的合理设置，有助于提高台区电压质量。

Description

一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法

技术领域

本发明涉及一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，属变压器运行技术领域。

背景技术

近年来，随着我国分布式能源的大量接入，电力系统中供电电压不合格和潮流分布欠优等问题日益突出。有载调压变压器作为与直接用户相连的配电设备，因其具有稳定负荷中心电压、调整线路潮流、联络电网改善无功分配等作用，被广泛应用于配电系统。具体而言，有载调压变压器可以通过调整调压参数提高用户侧电压合格率，满足客户对电能质量的要求。实际上，调压参数偏大能够提高用户侧的电压合格率，但如果考虑到分接开关的动作次数，偏大的调压参数可能会造成分接开关频繁动作，导致有载调压变压器寿命的降低。因此，如果在电压合格率最高与分接开关动作次数最少相冲突时选择适当降低电压合格率，不仅能够使分接开关动作次数低于限值，而且保证了绝大部分用户侧电压位于合格范围以内，同时有效实现了有载调压变压器安全稳定的运行。

鉴于此，亟需一种兼顾分接开关动作次数与用户侧电压合格率的有载调压变压器参数设置方法。

发明内容

本发明的目的是，为了寻求一种兼顾分接开关动作次数与用户侧电压合格率的有载调压变压器参数，有效实现有载调压变压器安全稳定运行，提出一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法。

实现本发明的技术方案如下，一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，步骤如下：

(1)收集上一年台区各时段的电压数据，设置每个时段间隔T为15分钟，记为U_k；设置调压基准值U₀为220V；剔除序列U_k中连续和异常的电压数据，将其余数据组成新的电压序列U_k0；以U_k0(1)为起始值，选取时间间隔为4T的电压数据构成新的电压序列U_k1。

(2)根据电压序列U_k1以及调压基准值U₀，计算出口侧与用户侧之间的最大电压升ΔU_up和最大电压降ΔU_down，在保证用户侧电压位于电压合格范围以内以及有载调压变压器分接开关动作次数最少的条件下，确定有载调压变压器调压灵敏度参数的取值范围[ε_min,ε_max]。

(3)计算序列U_k0中电压变化率的最大值V，在出口侧电压U_q不超过设备最高电压U_jy的条件下，计算有载调压变压器的调压延时参数t₀。

所述剔除序列U_k中连续和异常的电压数据按以下步骤：

(1)设置调压基准值为220V，计算序列U_k中t时段电压U_t与调压基准值U₀的偏差率ζ：

(2)通过偏差率ζ判断t时段电压数据U_t是否异常，判断方法如下：

若ζ_t≥ρ或者ζ_t≤λ，且ρ＞10％，λ＜-7％，则可判断U_t为异常电压，并剔除序列U_k中判断为异常电压的数据；

(3)若从t时段电压数据U_t开始，连续m个时段(m≥2)，电压波动幅度ΔU_m＜b，其中ΔU_m＝|U_t+1-U_t|＝|U_t+2-U_t+1|＝...＝|U_m-U_m-1|且b∈[0，1]，则可判断[t,t+m]时段的电压序列为连续电压序列，保留该序列中的第一个电压U_t，剔除该序列中其他数据；

(4)将剩余电压数据组成新的电压序列，记为U_k0；以U_k0(1)为起始值，将序列U_k0中选取时间间隔为4T的电压数据U_k(4t－3)，构成新的电压序列U_k1。

所述有载调压变压器调压灵敏度参数的取值范围[ε_min,ε_max]按照以下步骤进行计算：

(1)若已知用户侧电压数据U_L，计算上一年台区t时段出口侧与不同用户之间的最大电压升ΔU_t，up：

ΔU_t,up＝U_L(t),max-U_k0(t)

计算上一年台区t时段出口侧与不同用户之间的最大电压降ΔU_t，down：

ΔU_t,down＝U_k0(t)-U_L(t),min

式中，U_L(t),max为t时段台区不同类型用户之间的最高电压，U_L(t),min为t时段台区不同类型用户之间的最低电压，U_k1(t)为t时段台区出口侧电压；

若无法获取用户侧电压数据U_L，则电压差ΔU_t的计算式如下：

ΔU_up＝{ΔU_t|ΔU_t＞0}

ΔU_down＝{ΔU_t|ΔU_t＜0}

式中，ΔU_t为t时段台区出口侧与用户侧之间的电压差；R_x为第x段线路的单位电阻；X_x为第x段线路的单位电抗；为第x段线路的功率因数角；U_n为线路的额定电压；P_t，x为t时段第x段线路上的有功功率；l_x为第x段线路长度；y为台区线路段数；

(2)计算上一年台区出口侧与用户侧之间的最大电压升ΔU_up与最大电压降ΔU_down：

ΔU_up＝max{ΔU_1,up,ΔU_2,up,…,ΔU_t,up,…,ΔU_e,up},t＜e＜8760且e∈N⁺

ΔU_down＝max{ΔU_1,down,ΔU_2,down,…,ΔU_t,down,…,ΔU_g,down},t＜g＜8760且g∈N⁺

其中，ΔU_t,up为t时段电压升，ΔU_t,down为t时段电压降；N为正整数；

(3)若已知用户侧电压数据U_L，选取用户侧电压位于区间[0.9U₀，1.07U₀]以内的电压数据，记为U_L0，计算有载调压变压器的调压上限U_max：

U_max＝1.07U₀-μΔU_up

式中，μ为电压安全裕度系数，1＜μ＜2；

(4)计算有载调压变压器的调压下限U_min：

U_min＝0.9U₀+μΔU_down

其中，出口侧电压合格区间为[U_min，U_max]；

(5)统计上一年台区出口侧电压位于区间[U_min，U_max]内对应的时段数c，即有载调压变压器分接开关动作次数，将其与有载调压变压器分接开关动作次数上限f相对比，若c＜f，则有载调压变压器的调压范围为[U_min，U_max]，计算调压灵敏度上下限，计算式如下：

若c＞f，则调压范围上下限的计算式如下：

U_n,max＝U_max(1+na₁％)

U_n,min＝U_min(1-na₂％)

式中，a₁％为有载调压变压器的调压上限上调幅度；a₂％为有载调压变压器的调压下限下调幅度；n为有载调压变压器分接开关的调整次数；且n∈N⁺；

经过n次调整后，若满足c＜f，则有载调压变压器的调压范围为[U_n，min，U_n,max]，计算调压灵敏度上下限，计算式如下：

(6)调压灵敏度参数的取值范围为[ε_min,ε_max]。

所述有载调压变压器调压延时t₀按照以下步骤进行设置：

(1)计算序列U_k0中电压变化率的最大值V，计算方法如下：

V＝max{V₁,V₂,...V_q,...V_s},q＜s＜35040，且s∈N⁺

式中，U_q为q时段电压值，V_q为[q,q+1]时段内的电压变化率；

(2)计算调压延时，有载调压变压器调压延时t₀计算如下：

U_jy＝1.15U₀

式中，U_jy为设备最高电压。

本发明的有益效果是，本发明在保障台区用户电压合格率最高的前提下，通过计算电压变化率最大值确定有载调压变压器调压延时参数，实现对有载调压变压器调压参数的合理设置，有助于提高台区电压质量。

附图说明

图1为本发明参数设置方法的流程图；

图2为以1h为时间间隔的台区出口侧年电压数据；

图3为以15min为时间间隔的台区出口侧年电压数据。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图1所示。

本实施例一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，思路如下：

先收集上一年台区各时段的电压数据，设置调压基准值为220V；剔除上一年台区各时段电压数据中连续和异常的电压数据；在保证用户侧电压合格率最高以及有载调压变压器分接开关动作次数最少的情况下，通过计算出口侧与用户侧之间的最大电压升和最大电压降设置有载调压变压器调压灵敏度参数；在保证出口侧电压不超过设备最高电压的情况下，通过计算电压变化率最大值确定有载调压变压器调压延时参数。

本实施例实施的具体步骤如下：

步骤S1：收集上一年台区各时段的电压数据，设置每个时段间隔T为15分钟，记为U_k。设置调压基准值U₀为220V，剔除序列U_k中连续和异常的电压数据，将其余数据组成新的电压序列U_k0，以U_k0(1)为起始值，选取时间间隔为4T的电压数据构成新的电压序列U_k1；

其中，剔除异常电压数据的方法的步骤为：

步骤S11，设置调压基准值为220V，计算序列U_k中t时段电压U_t与U₀的偏差率ζ，方法如下：

步骤S12，通过偏差率ζ判断t时段电压数据U_t是否异常，判断方法如下：

若ζ_t≥ρ或者ζ_t≤λ，且ρ＞10％，λ＜-7％，则可判断U_t为异常电压，并剔除序列U_k中判断为异常电压的数据。

步骤S13，若从t时段电压数据U_t开始，连续m个时段(m≥2)，电压波动幅度ΔU_m＜b，其中ΔU_m＝|U_t+1-U_t|＝|U_t+2-U_t+1|＝...＝|U_m-U_m-1|且b∈[0，1]，则可判断[t,t+m]时段的电压序列为连续电压序列，保留该序列中的第一个电压U_t，剔除该序列中其他数据。

步骤S14，将剩余电压数据组成新的电压序列，记为U_k0。以U_k0(1)为起始值，将序列U_k0中选取时间间隔为4T的电压数据U_k(4t－3)构成新的电压序列U_k1。

步骤S2：根据电压序列U_k1以及调压基准值U₀，计算出口侧与用户侧之间的最大电压升ΔU_up和最大电压降ΔU_down，在保证用户侧电压位于电压合格范围以内以及有载调压变压器分接开关动作次数最少的条件下，确定有载调压变压器调压灵敏度参数的取值范围[ε_minε_max]；

其中，调压灵敏度参数的取值范围[ε_min,ε_max]的计算方法步骤为：

步骤S21，若已知用户侧电压数据U_L，计算上一年台区t时段出口侧与不同用户之间的最大电压升ΔU_t，up，方法如下：

ΔU_t,up＝U_L(t),max-U_k0(t)

计算上一年台区t时段出口侧与不同用户之间的最大电压降ΔU_t，down，方法如下：

ΔU_t,down＝U_k0(t)-U_L(t),min

式中，U_L(t),max为t时段台区不同类型用户之间的最高电压，U_L(t),min为t时段台区不同类型用户之间的最低电压，U_k1(t)为t时段台区出口侧电压。

若无法获取用户侧电压数据U_L，则电压差ΔU_t的计算方法如下：

ΔU_up＝{ΔU_t|ΔU_t＞0}

ΔU_down＝{ΔU_t|ΔU_t＜0}

式中，ΔU_t为t时段台区出口侧与用户侧之间的电压差；R_x为第x段线路的单位电阻；X_x为第x段线路的单位电抗；为第x段线路的功率因数角；U_n为线路的额定电压；P_t，x为t时段第x段线路上的有功功率；l_x为第x段线路长度；y为台区线路段数。

步骤S22，计算上一年台区出口侧与用户侧之间的最大电压升ΔU_up与最大电压降ΔU_down，方法如下：

步骤S23，若已知用户侧电压数据U_L，选取用户侧电压位于区间[0.9U₀，1.07U₀]以内的电压数据，记为U_L0，计算有载调压变压器的调压上限U_max，方法如下：

U_max＝1.07U₀-μΔU_up

式中，μ为电压安全裕度系数，1＜μ＜2。

步骤S24，计算有载调压变压器的调压下限U_min，方法如下：

U_min＝0.9U₀+μΔU_down

其中，出口侧电压合格区间为[U_min，U_max]。

步骤S25，统计上一年台区出口侧电压位于区间[U_min，U_max]内对应的时段数c，即有载调压变压器分接开关动作次数，将其与有载调压变压器分接开关动作次数上限f相对比，若c＜f，则有载调压变压器的调压范围为[U_min，U_max]，计算调压灵敏度上下限，方法如下：

若c＞f，则调压范围上下限的计算方法为：

U_n,max＝U_max(1+na₁％)

U_n,min＝U_min(1-na₂％)

式中，a₁％为有载调压变压器的调压上限上调幅度，a₂％为有载调压变压器的调压下限下调幅度，n为有载调压变压器分接开关的调整次数，且n∈N⁺。

经过n次调整后，若满足c＜f，则有载调压变压器的调压范围为[U_n，min，U_n,max]，计算调压灵敏度上下限，方法如下：

步骤S26，调压灵敏度参数的取值范围为[ε_min,ε_max]。

步骤S3：计算序列U_k0中电压变化率的最大值V，在出口侧电压U_q不超过设备最高电压U_jy的条件下，计算有载调压变压器的调压延时参数t₀。

其中，有载调压变压器调压延时t₀计算方法步骤为：

步骤S31，计算序列U_k0中电压变化率的最大值V，计算方法如下：

V＝max{V₁,V₂,...V_q,...V_s},q＜s＜35040，且s∈N⁺

式中，U_q为q时段电压值，V_q为[q,q+1]时段内的电压变化率。

步骤S32，计算调压延时，方法如下：

U_jy＝1.15U₀

式中，U_jy为设备最高电压。

本实施例提出的一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，首先必须给出定义及相应的计算方法，设置调压基准值后，剔除上一年台区各时段电压数据中连续与异常的电压数据，在保证用户侧电压合格率最高以及有载调压变压器分接开关动作次数最少的情况下，通过计算出口侧与用户侧之间的最大电压升和最大电压降设置有载调压变压器调压灵敏度参数，在保证出口侧电压不超过设备最高电压的情况下，通过计算电压变化率最大值确定有载调压变压器调压延时参数。

本实施例中，设置偏大的调压参数可以使用户侧电压合格率达到100％，但可能会造成有载调压变压器分接开关频繁动作，进而导致有载调压变压器寿命的降低。如果在电压合格率最高与分接开关动作次数最少相冲突时选择适当降低电压合格率，不仅能够使分接开关动作次数低于限值，而且保证了绝大部分用户侧电压位于合格范围以内。因此综合考虑用户侧的电压合格率与有载调压变压器分接开关的动作次数，通过设置合理的调压参数，可以有效保障有载调压变压器安全稳定运行。

图2所示，是以1h为时间间隔的台区出口侧年电压数据；图3是以15min为时间间隔的台区出口侧年电压数据。

表1为参数取值表，表2为传统参数设置方法与本文参数设置方法的效果对比。由表2可知，传统参数设置方法下，用户侧电压合格率为100％，分接开关动作次数的平均值为15次/天，当采用本文方法对有载调压变压器的调压参数进行设置时，用户侧电压合格率为98％，分接开关动作次数平均8次/天，这充分说明本文提出的考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法可以保证大部分用户侧电压处于电压合格范围以内，且有助于降低有载调压变压器分接开关的动作次数，大幅度提高了有载调压变压器使用寿命。

表1参数取值表

表2两种调压方法电压合格率与分接开关动作次数对比

Claims (3)

1.一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

(1)收集上一年台区各时段的电压数据，设置每个时段间隔T为15min，记为U_k；设置调压基准值U₀为220V；剔除序列U_k中连续和异常的电压数据，将其余数据组成新的电压序列U_k0；以U_k0(1)为起始值，选取时间间隔为4T的电压数据构成新的电压序列U_k1；

(2)根据电压序列U_k1以及调压基准值U₀，计算出口侧与用户侧之间的最大电压升ΔU_up和最大电压降ΔU_down，在保证用户侧电压位于电压合格范围以内以及有载调压变压器分接开关动作次数最少的条件下，确定有载调压变压器调压灵敏度参数的取值范围[ε_min,ε_max]；

(3)计算序列U_k0中电压变化率的最大值V，在出口侧电压U_q不超过设备最高电压U_jy的条件下，计算有载调压变压器的调压延时参数t₀；

所述计算有载调压变压器的调压延时参数t₀按照以下步骤进行设置：

(A)计算序列U_k0中电压变化率的最大值V，计算方法如下：

V＝max{V₁,V₂,...V_q,...V_s},q＜s＜35040，且s∈N⁺

式中，U_q为q时段电压值，V_q为[q,q+1]时段内的电压变化率；

(B)计算调压延时，有载调压变压器调压延时t₀计算如下：

U_jy＝1.15U₀

式中，U_jy为设备最高电压。

2.根据权利要求1所述的一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，其特征在于，所述剔除序列U_k中连续和异常的电压数据按以下步骤：

(1)设置调压基准值为220V，计算序列U_k中t时段电压U_t与调压基准值U₀的偏差率ζ：

(2)通过偏差率ζ判断t时段电压数据U_t是否异常，判断方法如下：

若ζt≥ρ或者ζt≤λ，且ρ＞10％，λ＜-7％，则可判断Ut为异常电压，并剔除序列U_k中判断为异常电压的数据；

(3)若从t时段电压数据U_t开始，连续m个时段(m≥2)，电压波动幅度ΔU_m＜b，其中ΔU_m＝|Ut₊₁-U_t|＝|U_t+2-U_t+1|＝...＝|U_m-U_m-1|且b∈[0，1]，则可判断[t,t+m]时段的电压序列为连续电压序列，保留该序列中的第一个电压U_t，剔除该序列中其他数据；

(4)将剩余电压数据组成新的电压序列，记为U_k0；以U_k0(1)为起始值，将序列U_k0中选取时间间隔为4T的电压数据U_k(4t－3)，构成新的电压序列U_k1。

3.根据权利要求1所述的一种考虑电压合格率的有载调压变压器参数设置方法，其特征在于，所述有载调压变压器调压灵敏度参数的取值范围[ε_min,ε_max]按照以下步骤进行计算：

(1)若已知用户侧电压数据U_L，计算上一年台区t时段出口侧与不同用户之间的最大电压升ΔU_t，up：

ΔU_t,up＝U_L(t),max-U_k1(t)

计算上一年台区t时段出口侧与不同用户之间的最大电压降ΔU_t，down：

ΔU_t，down＝U_k1(t)-U_L(t),min

式中，U_L(t),max为t时段台区不同类型用户之间的最高电压，U_L(t),min为t时段台区不同类型用户之间的最低电压，U_k1(t)为t时段台区出口侧电压；

若无法获取用户侧电压数据U_L，则电压差ΔU_t的计算式如下：

ΔU_down＝{ΔU_t|ΔU_t＜0}

式中，ΔU_t为t时段台区出口侧与用户侧之间的电压差；R_x为第x段线路的单位电阻；X_x为第x段线路的单位电抗；为第x段线路的功率因数角；U_n为线路的额定电压；P_t，x为t时段第x段线路上的有功功率；l_x为第x段线路长度；y为台区线路段数；

(2)计算上一年台区出口侧与用户侧之间的最大电压升ΔU_up与最大电压降ΔU_down：

ΔU_up＝max{ΔU_1,up,ΔU_2,up,…,ΔU_t,up,…,ΔU_e,up},t＜e＜8760且e∈N⁺

ΔU_down＝max{ΔU_1,down,ΔU_2,down,…,ΔU_t,down,…,ΔU_g,down},t＜g＜8760且g∈N⁺

其中，ΔU_t,up为t时段电压升，ΔU_t,down为t时段电压降；

(3)若已知用户侧电压数据U_L，选取用户侧电压位于区间[0.9U₀，1.07U₀]以内的电压数据，记为U_L0，计算有载调压变压器的调压上限U_max：

U_max＝1.07U₀-μΔU_up

式中，μ为电压安全裕度系数，1＜μ＜2；

(4)计算有载调压变压器的调压下限U_min：

U_min＝0.9U₀+μΔU_down

其中，出口侧电压合格区间为[U_min，U_max]；

(5)统计上一年台区出口侧电压位于区间[U_min，U_max]内对应的时段数c，即有载调压变压器分接开关动作次数，将其与有载调压变压器分接开关动作次数上限f相对比，若c＜f，则有载调压变压器的调压范围为[U_min，U_max]，计算调压灵敏度上下限，计算式如下：

若c＞f，则调压范围上下限的计算式如下：

U_n,max＝U_max(1+na₁％)

U_n,min＝U_min(1-na₂％)

式中，a₁％为有载调压变压器的调压上限上调幅度；a₂％为有载调压变压器的调压下限下调幅度；n为有载调压变压器分接开关的调整次数；且n∈N⁺；

经过n次调整后，若满足c＜f，则有载调压变压器的调压范围为[U_n，min，U_n,max]，计算调压灵敏度上下限，计算式如下：

(6)调压灵敏度参数的取值范围为[ε_min,ε_max]。