CN114462811A - 基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，属于电力系统配电网运行损耗与节能领域，具体涉及配电变压器运行经济性的评价方法。为了更加准确、便捷地对配电变压器运行的经济性进行评估，依托智能融合终端能够实时采集用户的用电信息、供电状况、电量信息、电表计量数据等各项电气数据的功能，从变压器运行的基础理论出发，根据变压器技术参数并结合标准中配电变压器的经济运行评估方法，通过负载率的大小确定效率、综合功率损耗等指标，介绍配电变压器经济运行评价指标和评估方法，可以为电力企业电力变压器的损耗与节能提供一定的参考依据。
Description
技术领域
本发明属于电力系统配电网运行损耗与节能领域，具体涉及基于智能融合终端的配电变压器运行经济性的评价方法。
背景技术
随着我国电力需求持续高速增长，电力网规模迅速扩张，电网作为能量输送的载体，电网中的各种电气设备消耗的电能占发电量的28％～33％，可见电网企业节能降损具有巨大的潜力空间。节能降损可以提高电网企业的经济效益、降低运营成本，并且在减轻对环境的污染方面具有重大意义。近年来电网企业进行了一系列应用新技术、更换新设备的节能改造工程，节能降损效果显著，取得了明显的经济效益和社会效益。变压器作为电力转换与分配的关键电气设备，在运行过程中要产生大量损耗，选取变压器最优运行方式是变压器经济运行的重要一环，而经济运行区间划分方法是经济运行方式研究的核心内容。
近年来随着电力实业的快速发展、科研单位、生产厂家等都针对配电监测装置展开了大量的研究，配网自动化技术在此基础上有所提升，利用智能融合终端对电网数据进行监测成为可能。基于智能融合终端，可以精确地实现相关电能量的采集、测量、传输和处理，实现对相关数据的全面采集与处理，借助于通信网络令变压器与配网数据采集与监视控制系统相连，同时将其变压器的不同数据进行上报，令变电站的管理人员也能够了解当前变压器的实际运行现状，确保供电部门对配网运行的实际状态有足够的了解，为负荷预测、配网规划等提供一定的依据，有效提升供电可靠率以及经济性等。
因此，有必要基于智能融合终端，对变压器经济运行区间划分和经济性评价，以此来更加准确、方便地开展变压器运行损耗研究，总结变压器运行损耗特点与规律，指导运行和管理人员合理使用变压器，提高变压器运行效率，对于节能降耗、降本增效具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供配电变压器运行经济性的评价方法，通过智能融合终端对配电变压器运行过程中的电压、电流和电量等数据进行分析计算，准确评价台区配电变压器的经济运行情况，同时将其变压器的不同数据进行上报，令变电站的管理人员也能够了解当前变压器的实际运行现状，为负荷预测、配网规划等提供一定的依据，有效提升供电可靠率以及经济性等。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明的目的是提供基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，具体包括以下步骤：
步骤1，智能融合终端，与所述配电变压器连接并采集所述配电变压器的电力信息，智能融合终端分别与所述熔断器采集模块、数据集中器和所述智慧开关通信连接；所述智能融合终端还与配电自动化主站通信连接；
步骤2，通过智能融合终端收集流过变压器电流、电压以及电量等经济运行指标计算所需数据；
步骤3，通过步骤2所得到的数据，计算变压器经济运行指标值；其中，变压器运行在最佳经济运行区，空载损耗和负载损耗达到能效标准所规定的节能评价值，且经济运行管理符合标准要求，则认定变压器运行经济；
步骤4，计算变压器最佳经济运行负载系数及不同情况下的平均负载系数，得到变压器综合功率损耗率与平均负载系数的函数特性曲线，即为变压器综合功率运行区间划分曲线；
步骤5，变压器综合功率运行区间的范围划分如下：经济运行区为
最佳经济运行区为
非经济运行区为
或β＞1；
步骤6，计算变压器空载损耗和负载损耗值，在此基础上对比对应型号能效标准所规定的节能评价值，从而判定变压器是否处于经济运行状态；
本发明的特点还在于，
智能融合终端用于为变压器经济运行评价提供数据采集和存储，采集的数据主要包括：
变压器基本交流模拟量采集：低压侧三相电压、三相电流、相角；
对变压器基本参数信息采集：空载损耗、负载损耗、额定容量、绕组联接方式、配变负载率；
对采集的变压器空载损耗、负载损耗按照日、月、年进行分类统计。
步骤4中利用公式(1)和公式(2)计算得到变压器最佳经济运行负载系数βJZ及不同情况下的平均负载系数β：
其中，βJZ变压器综合功率经济负载系数；P0Z变压器综合功率空载损耗；PKZ为变压器综合功率额定负载功率损耗；KT为负载波动损耗系数：
其中，β为变压器的平均负载系数；S为内变压器平均输出的视在功率；SN为变压器的额定容量；P2为变压器平均输出的有功功率，；
为变压器负载侧平均功率因数；
步骤4中综合功率损耗率ΔPZ％为：
式中，P0Z为变压器综合功率空载损耗，KT为负载波动损耗系数，PkZ为变压器综合功率的额定负载功率损耗，P1为变压器电源侧有功功率，P2为变压器平均输出的有功功率，P0为变压器空载功率损耗；
ΔP为有功功率损耗，ΔP＝P0+KTβ2Pk，Pk为变压器额定负载功率损耗。
步骤6具体如下：
采用公式(3)和公式(4)计算得到变压器空载损耗和负载损耗电量：
变压器的空载电量计算如下式表达：
其中，ΔP0表示双绕组或三绕组变压器的空载损耗；Uij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；Ue表示双绕组或三绕组变压器的额定电压；
变压器的铜耗电量计算表达式为：
其中，Pij、Qij分别表示双绕组变压器第i天j时刻传输的有功功率和无功功率；
表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；R表示双绕组变压器的等值电阻。
本发明的有益效果是，本发明基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法。与利用经典的最佳经济负载系数是静态值判别变压器是否处于经济运行状态相比，该方法能够准确实时上传所需要的数据，以方便变压器经济运行指标的计算。本发明的智能融合终端具备以下基础数据采集和存储能力：(1)变压器基本交流模拟量采集：低压侧三相电压、三相电流、相角；(2)对变压器基本参数信息采集：空载损耗、负载损耗、额定容量、绕组联接方式、配变负载率；(3)采集数据可按照日、月、年统计的功能，包括变压器空载损耗、负载损耗。通过以上智能终端采集并存储的数据，结合现有标准中关于变压器经济运行相关评价参数的计算公式，实现变压器经济运行评价。
附图说明
图1是本发明基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法实施方案的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，具体包括以下步骤：
步骤1，将智能融合终端与配电变压器连接并采集所述配电变压器的电力信息，所述智能融合终端分别与熔断器采集模块、数据集中器和智慧开关通信连接；智能融合终端还与配电自动化主站通信连接；智能融合终端具备监测配变的传感器接口，可实现对配变电压、电流等模拟量的采集功能。
智能融合终端用于为变压器经济运行评价提供数据采集和存储，采集的数据主要包括：
变压器基本交流模拟量采集：低压侧三相电压、三相电流、相角；
对变压器基本参数信息采集：空载损耗、负载损耗、额定容量、绕组联接方式、配变负载率；
对采集的变压器空载损耗、负载损耗按照日、月、年进行分类统计。
步骤2，一定天数内每固定时间间隔从智能融合终端数据服务器系统分别获取变压器的参数与实际运行工况数据；
步骤3，通过步骤2所得到的数据，计算变压器经济运行指标值。其中，变压器运行在最佳经济运行区，空载损耗和负载损耗达到能效标准所规定的节能评价值，且经济运行管理符合标准要求，则认定变压器运行经济；
步骤4，计算变压器最佳经济运行负载系数及不同情况下的平均负载系数，得到变压器综合功率损耗率与平均负载系数的函数特性曲线，即为变压器综合功率运行区间划分曲线；
步骤5，变压器综合功率运行区间的范围划分如下：经济运行区为
最佳经济运行区为
非经济运行区为
或β＞1；其中，βJZ为变压器综合功率运行负载系数、β为平均负载系数；
步骤6，计算变压器空载损耗和负载损耗值，在此基础上对比对应型号能效标准所规定的节能评价值，从而判定变压器是否处于经济运行状态。
本发明基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法具体流程：以图1示意图为例说明。
步骤4中利用公式(1)和公式(2)计算得到变压器最佳经济运行负载系数βJZ及不同情况下的平均负载系数β：
其中，βJZ变压器综合功率经济负载系数；P0Z变压器综合功率空载损耗，单位为千瓦(kW)；PKZ为变压器综合功率额定负载功率损耗，单位为千瓦(kW)；KT为负载波动损耗系数。
其中，β为变压器的平均负载系数；S为一定时间内变压器平均输出的视在功率，单位为千伏安(kVA)；SN为变压器的额定容量，单位为千伏安(kVA)；P2为一定时间内变压器平均输出的有功功率，单位为千瓦(kW)；
为—定时间内变压器负载侧平均功率因数。
其中，有功功率损耗计算公式：
ΔP＝P0+KTβ2Pk (3)
式中：ΔP为有功功率损耗，单位为千瓦(kW)；KT为负载波动损耗系数；P0为变压器空载功率损耗，单位为千瓦(kW)；Pk为变压器额定负载功率损耗，单位为千瓦(kW)。
无功功率损耗计算公式：
ΔQ＝Q0+KTβ2Qk (4)
式中：ΔQ为无功功率损耗，单位为千乏(kvar)；Q0为变压器空载励磁功率，单位为千乏(kvar)；Qk为变压器额定负载漏磁功率，单位为千乏(kvar)。其中，Q0＝I0％SN×10-2,Qk＝Uk％SN×10-2，SN是变压器额定容量，Uk％是变压器阻抗电压百分数；
综合功率损耗计算公式：
ΔPZ＝ΔP+KQΔQ＝P0Z+KTβ2PkZ (5)
式中：KQ为无功经济当量，单位为千瓦每千乏(kW/kvar)；P0Z为变压器综合功率的空载损耗，单位为千瓦(kW)；PkZ为变压器综合功率的额定负载功率损耗，单位为千瓦(kW)。
综合功率损耗率为：
式中，P1为变压器电源侧有功功率，即P1＝P2+ΔP。
综上所述综合功率损耗率为：
式中，P0Z为变压器综合功率空载损耗，KT为负载波动损耗系数，PkZ为变压器综合功率的额定负载功率损耗，P1为变压器电源侧有功功率，P2为变压器平均输出的有功功率，P0为变压器空载功率损耗；
变压器综合功率空载损耗P0Z计算公式：
P0Z＝P0+KQQ0 (8)
变压器综合功率额定负载功率损耗PkZ计算公式：
PkZ＝Pk+KQQk (9)
负载波动损耗系数KT计算公式：
其中，T为统计期(工作代表日、月工作日或年工作日)时间，单位为小时(h)；Ii为配电变压器低压侧采集电流值，单位为千瓦时(kWh)；
无功经济当量KQ计算公式如下：
其中，R为从发电厂到变压器所在处的电阻，Q为变压器的无功负载，U为电网电压。
将智能融合终端所得到的数据分为不同时段，求出各时段的平均负载系数β和对应时段的综合功率损耗率ΔPZ％，得到变压器综合功率运行区间划分曲线。由此以来，只要求出某时段变压器经济负载系数和平均负载系数，即可判定变压器是否处于经济运行状态。
步骤6采用公式(3)和公式(4)计算得到变压器空载损耗和负载损耗电量：
变压器的空载电量计算如下式表达：
其中,ΔP0表示双绕组或三绕组变压器的空载损耗；Uij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；Ue表示双绕组或三绕组变压器的额定电压；
变压器的负载电量计算表达式为：
其中，Pij、Qij分别表示双绕组变压器i天j时刻传输的有功功率和无功功率；
表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；R表示双绕组变压器的等值电阻。
通过所计算的变压器空载损耗和负载损耗，与标准《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》(GB 20052—2013)变压器能效等级进行对比，评价变压器能效等级。
本发明在传统的变压器经济运行计算和判定的基础上，结合融合终端数据采集的特点，采集配变低压侧三相电压、电流及功率因数来进行配变经济运行评价。与传统计算方法相比，本方法因数据采集时间间隔短，计算参数不需要人工设置，所以计算结果误差相比传统方法小。
Claims (5)
1.基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1，将智能融合终端与配电变压器连接并采集所述配电变压器的电力信息，所述智能融合终端分别与熔断器采集模块、数据集中器和智慧开关通信连接；所述智能融合终端还与配电自动化主站通信连接；
步骤2，通过智能融合终端收集流过变压器电流、电压以及电量一系列经济运行指标计算所需数据；
步骤3，通过步骤2所得到的数据，计算变压器经济运行指标值；其中，配电变压器运行在最佳经济运行区，空载损耗和负载损耗达到能效标准所规定的节能评价值，且经济运行管理符合标准要求，则认定变压器运行经济；
步骤4，计算变压器最佳经济运行负载系数βJZ及不同情况下的平均负载系数β，得到变压器综合功率损耗率与平均负载系数的函数特性曲线，即为变压器综合功率运行区间划分曲线；
步骤5，配电变压器综合功率运行区间的范围划分如下：经济运行区为
最佳经济运行区为
非经济运行区为
或β＞1；
步骤6，计算配电变压器空载损耗和负载损耗值，在此基础上对比对应型号能效标准所规定的节能评价值，从而判定变压器是否处于经济运行状态。
2.根据权利要求1所述的基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，其特征在于，所述智能融合终端用于为变压器经济运行评价提供数据采集和存储，采集的数据主要包括：
(1)变压器基本交流模拟量采集：低压侧三相电压、三相电流、相角；
(2)对变压器基本参数信息采集：空载损耗、负载损耗、额定容量、绕组联接方式、配变负载率；
(3)对采集的变压器空载损耗、负载损耗按照日、月、年进行分类统计。
3.根据权利要求1所述的基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，其特征在于，步骤4中利用公式(1)和公式(2)计算得到变压器最佳经济运行负载系数βJZ及不同情况下的平均负载系数β：
其中，βJZ变压器综合功率经济负载系数；P0Z变压器综合功率空载损耗；PKZ为变压器综合功率额定负载功率损耗；KT为负载波动损耗系数，
其中，β为变压器的平均负载系数；S为内变压器平均输出的视在功率；SN为变压器的额定容量；P2为变压器平均输出的有功功率，；
为变压器负载侧平均功率因数。
4.根据权利要求1所述的基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，其特征在于，步骤4所述综合功率损耗率ΔPZ％为：
式中，P0Z为变压器综合功率空载损耗，KT为负载波动损耗系数，PkZ为变压器综合功率的额定负载功率损耗，P1为变压器电源侧有功功率，P2为变压器平均输出的有功功率，P0为变压器空载功率损耗；
ΔP为有功功率损耗，ΔP＝P0+KTβ2Pk，Pk为变压器额定负载功率损耗。
5.根据权利要求1所述的基于智能融合终端的配电变压器经济运行评价方法，其特征在于，步骤6具体如下：
采用公式(3)和公式(4)计算得到变压器空载损耗和负载损耗电量：
变压器的空载电量计算如下式表达：
其中，ΔP0表示双绕组或三绕组变压器的空载损耗；Uij表示双绕组变压器i天j时刻高压侧电压幅值；Ue表示双绕组或三绕组变压器的额定电压；
变压器的负载电量计算表达式为：
其中，Pij、Qij分别表示双绕组变压器第i天j时刻传输的有功功率和无功功率；
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115459280A (zh) * | 2022-11-11 | 2022-12-09 | 南京信息工程大学 | 一种配电双变压器的运行控制方法 |
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2022
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115459280A (zh) * | 2022-11-11 | 2022-12-09 | 南京信息工程大学 | 一种配电双变压器的运行控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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