探討配電變壓器經濟運行控制系統的設計及實現

王函

摘 要：隨著社會經濟的發展以及企業經濟效益意識的不斷提高，降低損耗、節約電能口益成為整個社會尤其是供用電企業關注的課題。目前在整個供配電系統中普通存在著配電端變壓器數量多、損耗大、自動化程度低、運行維護工作量大等問題，因此，采用技術手段實現變壓器經濟運行控制，對降低損耗、節約電能具有十分重要的現實意義。本文從變壓器經濟運行的重要意義入手，著重闡述變壓器經濟運行控制系統設計與實現的方法，以供參考。

關鍵詞：配電變壓器；經濟；運行；損耗

前言：變壓器經濟運行是在確保變壓器安全運行及保證電量的基礎上，充分利用現有設備，通過變壓器運行方式的合理選取、負荷曲線的優化調整、全網變壓器運行位置的優化組合以及變壓器運行條件的改善等措施，最大限度地降低變壓器的電能損耗?；诟鹘K端的功能分析可以看出，各個終端功能有相同之處但又不可替代，但所有裝置在硬件和軟件上都沒有考慮到配變經濟運行的控制，即無配變經濟運行的擴展功能。

1 變壓器經濟運行的重要意義

降低變壓器電能損耗的主要途徑首先是對高能耗變壓器進行更新與改造、開發節能變壓器以降低變壓器自身的總損耗，再者就是實行變壓器的經濟運行以提高變壓器的運行效率。前幾年，經過全國上下的農村電網改造工程，供、用電部門已經基本上更換了陳舊的高能耗變壓器。但目前我國大部分供、用電單位的變壓器仍在自然狀態下運行，沒有采用經濟運行方式。導致這一現象的原因不僅在于不正確的傳統觀念影響，也在于不合理的變壓器容量電價制度的制約。根據一些實例和多方面的科學分析，如全面開展變壓器經濟運行，至少可以節約總用電量的1%以上。全面推行變壓器經濟運行，不用投資或只用少量投資，全國每年就可以節電100多億kWh的電量。因此，開展變壓器經濟運行具有極其重要現實意義[1]。

近幾年，我國高能耗行業發展過于迅速，能源問題尤其是電力供應出現了短缺局面，不同程度的拉閘限電在全國二十多個省市卷土重來。為解決電力緊張的問題，除了國家加大電源建設的速度外，搞好電力系統的經濟運行也是及其重要的一項工作。開展變壓器經濟運行是實現電力系統經濟運行的重要環節，是節約電能的一個重要手段。因此開展變壓器經濟運行的研究非常必要。

2 變壓器經濟運行控制系統設計與實現

2.1主程序流程

程序開始，首先讀取變壓器兩側及低壓側母聯的開關量，從而判斷出變壓器當前的運行方式。然后讀取變壓器低壓側的模擬電氣量，將所有數據存入一數據庫，再將上述數據用于變壓器的經濟運行優化程序，根據計算結果判斷是否需要改變變壓器運行方式，如果需要改變變壓器的運行方式，再進行安全約束條件的判定。如果滿足安全約束條件，則進行投切變壓器的操作，顯示并記錄控制策略。上述任一條件不滿足，則返回繼續讀取數據。

變電站內變壓器所帶的負荷隨著用戶而改變，實時控制系統計算程序所確定的變壓器的經濟運行方式可能隨變壓器所帶負荷的變化而頻繁改變。但從電力系統安全運行的角度考慮，要避免短時間內變壓器的負荷波動，導致頻繁地投切變壓器，影響變電站的安全運行[2]。控制系統在設計過程中采取了一系列安全措施，首先系統要對連續三次采集的數據進行計算，當判斷為相同的經濟運行方式后才去啟動投切程序，在投切程序里，還要進行以下三個條件的判定：

（1）要滿足變壓器現場安全運行規定的每天投切次數；

（2）上次變壓器投切后要滿足一定的運行時間；

（3）進行短期負荷預測，要求當前實際負荷與負荷預測值相吻合，估計目前的負荷要持續相當一段的經濟運行時間。

當同時滿足上述三個條件后，控制系統最后動作出口，去投切變壓器。

2.2編程語言及軟件運行環境

軟件的開發采用了C++ Builders與Access相結合，C++ Builder作為整個系統軟件的連接體，起協調聯系作用；Access作為計算分析所需數據的載體。C++Builder是一個通用的數據庫開發工具。作為32位Windows環境下的快速開發工具（RAD）， C++ Builder基于最流行的面向對象的程序設計語言C++，采用領先的數據庫技術，并結合使用了圖形用戶界面的先進特性和設計思想，使得C++ Builder成為目前在32位Windows環境下最具有吸引力的開發工具之一[3]。該語言簡潔明快，功能強大，開發組件多，深受編程者歡迎。它提供了一個面向對象、可視化設計的快速應用程序開發環境，這種環境讓編程者能以編寫最少的程序碼來建立高執行效率的Windows應用程序。Access是Microsoft公司推出的Office組件之一，是目前最流行的、功能強大的桌面數據庫管理系統。使用Access無需程序代碼，僅通過直觀的可視化操作即可完成大部分數據的管理工作。

在本控制系統的應用中，Access操作簡單，可根據現場實際情況靈活地設置變壓器技術參數和軟件運行控制參數，而且使用C++Builder可以靈活方便的對數據進行分析和操作。

2.3界面設計

隨著電力系統的日益發展，計算機圖形顯示在電力系統及其自動化方面得到了廣泛的應用。用圖形來顯示被控對象在運行過程中的狀態，清晰明了，形象直觀，比指示燈、數字儀表等所包含的信息量大得多，因而使運行人員能更直觀地了解變電站設備的運行狀況，對設備故障或者異?？焖僮鞒雠袛啵岣吡斯ぷ餍蔥4]。

本程序的界面設計具有清晰易懂、簡單明了的特點。界面設計為按菜單顯示，各種不同的功能放置在不同的菜單里，運行人員可以根據需要在主窗口上直接切換菜單來查看各種需要監測的功能。當程序開始運行時首先顯示主窗體，然后對整個系統的各種參數進行設置，即可自動進入變壓器的經濟運行監控狀態，同時還可查看各種圖形、報表和數據記錄等等。

本控制軟件有以下功能特點：

實時數據處理：按系統控制要求實時采集要求的有關模擬量和開關量，建立一個實時數據庫，實現數據共享，提高系統控制的實時性。

控制功能：能跟隨變壓器負荷的實時變化，以操作提示或實時控制的方式監視變壓器的運行。其中操作提示可警告運行人員對變壓器進行倒閘操作，實時控制可準確可靠的自動投切變壓器。兩種控制方式可由運行人員任意選擇[5]。

畫面顯示功能：能實時顯示變電站主接線開關狀態、主變實時有功、無功、視在功率曲線及各種運行方式下的功耗曲線，而且可以查看歷史負荷曲線。

報表打印處理：能將變電站任意時刻的運行數據、變壓器技術參數等以報表的形式打印出來，以便變電站運行記錄的保存分析。

具有操作事件記錄庫：把運行過程中值班人員的操作記錄到操作事件數據庫中，便于運行人員查看。

擴展性能好。可以根據變電站的負荷發展需要，調換或者新增變壓器。另外，也對三繞組變壓器的經濟運行留有接口，使軟件功能更強。

結語：能源是人類賴以生存的物質基礎，是社會發展和經濟繁榮的動力。隨著國民經濟的發展和人們生活水平的提高，能源資源的有限和能源資源的逐日消耗越來越被人們所關注。節約能源具有更深遠的歷史意義。

參考文獻：

[1]茹蔚康，陳雨，張萍，馬韜韜，張紅燕. 配電變壓器經濟運行控制系統的設計及實現[J]. 機電工程，2012，05：584-587.

[2]楊婷婷. 配電變壓器有載自動調容技術的研究[D].東北農業大學，2016.

[3]肖珂. 配電網變壓器經濟運行方式優化及控制算法分析[D].遼寧工業大學，2016.

[4]王超，丁向榮. 配電變壓器經濟運行方式與控制實現的研究[J]. 煤礦機械，2013，10：202-204.

[5]宋曉華，江和順，劉賀鳴，劉凱，陳虎. 配電變壓器經濟運行自動控制投切策略研究[J]. 應用能源技術，2013，02：29-32.endprint