基于決策權(quán)重算法的變電變壓器經(jīng)濟可靠運行研究

單晟毅　張青　覃飛龍

摘 要：考慮智能電網(wǎng)及一特四大不斷建設(shè)、發(fā)展與完善的過程中，對變電站變壓器組并列運行及分列運行時變電站經(jīng)濟可靠運行提出了更高的要求，傳統(tǒng)的臨界值檢測法存在著優(yōu)化目標單一并且適用范圍局限的缺點。因此，本文構(gòu)造多目標優(yōu)化函數(shù)，以日負荷中出口處電壓幅值偏移最小、工作變壓器投切次數(shù)最少、工作時間最長變壓器運行損耗最小為優(yōu)化目標，通過決策權(quán)重配置切合實際的標度，并利用短期負荷預(yù)測制定動態(tài)優(yōu)化下的變壓器投切計劃。

關(guān)鍵詞：決策權(quán)重；變電站；并列運行；負荷預(yù)測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.234

1 引言

作為電力系統(tǒng)變電站最核心的設(shè)備，變壓器的可靠經(jīng)濟運行以及合理的并列分列運行控制策略對于變電站變壓器損耗乃至整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電能損耗都有著重要的影響[1]。尤其在智能電網(wǎng)以及一特四大的不斷建設(shè)與完善過程中，電能的變換與傳輸愈來愈頻繁。于此同時，對變壓器的容量以及并列分列運行手段的要求也不斷提高，如何針對變電區(qū)域負荷以及傳輸功率的變動選擇合理的變壓器運行數(shù)量與相應(yīng)容量配置，并在實現(xiàn)變壓器個體能運行在經(jīng)濟運行區(qū)內(nèi)的前提下保證整體并列運行的經(jīng)濟負載分配是本文變電變壓器經(jīng)濟運行研究的重點。

2 臨界值檢測法在變電變壓器經(jīng)濟運行中的應(yīng)用

臨界值檢測是一種利用在變壓器并列運行過程中，不同變壓器所帶的負載功率的臨界值大小不同而劃分經(jīng)濟運行區(qū)間，達到變壓器并列經(jīng)濟運行的目的。在對方式劃分的過程中，需要由各臺變壓器的容量以及空載損耗計、帶負載損耗計算各臺變壓器的綜合損耗，繪制出不同變壓器綜合功率損耗曲線走勢，再根據(jù)曲線的交點細分投切區(qū)域，這種方法在臺數(shù)不多的變壓并列運行中會有明顯的優(yōu)勢，操作簡單、圖形直觀是其突出的優(yōu)點，這種優(yōu)勢可以應(yīng)用在負荷及功率輸送平抑的區(qū)域，但卻跟不上現(xiàn)代智能電網(wǎng)的腳步[2]。而在變電區(qū)域的大功率傳輸、智能化控制、綜合經(jīng)濟運行評估等不斷發(fā)展的當今智能化變電技術(shù)方面就更顯不足。因此，亟需更全面更可靠的方法來實現(xiàn)變電變壓器經(jīng)濟運行。

3 基于決策權(quán)重算法的變電變壓器經(jīng)濟可靠運行研究

決策權(quán)重算法建立在對負荷波動較大以及傳輸功率變動較大的多臺變壓器并列運行投切情況，由于變電輸出側(cè)功率與區(qū)域電網(wǎng)負荷密切相關(guān)，導(dǎo)致為了適應(yīng)隨機性變動負荷需求而及時配置與投切相應(yīng)數(shù)量的變壓器[3]。在多臺變壓器投切并列運行時，各個變壓器的臨界負載值相互重疊并可能存在控制死區(qū)，同時區(qū)間劃分的復(fù)雜化更使得控制時間與計劃調(diào)整時間相對縮小，一方面影響控制的準確性與及時性，另一方面更對變電母線輸出端的功率因數(shù)、出口側(cè)電壓幅值造成消極的影響，不僅不利于變電站正常的電壓無功控制同時也不利于系統(tǒng)穩(wěn)定潮流。

決策權(quán)重按照指標的優(yōu)先級別來選擇最優(yōu)的控制變量，進而達到多目標優(yōu)化的目的。在本文中，為了實現(xiàn)變電站內(nèi)多臺變壓器并列經(jīng)濟可靠運行，將多優(yōu)化目標設(shè)定為日負荷曲線下保證變電站二次側(cè)母線功率因數(shù)在合格范圍內(nèi)時出口處電壓幅值偏移最小、變電站在一天內(nèi)工作變壓器投切次數(shù)最少、工作時間最長變壓器運行損耗最小。為了實現(xiàn)優(yōu)化的及時性與精準性，對一天內(nèi)變電區(qū)域負荷進行評估與預(yù)測，以分鐘級為時間預(yù)測單元，在負荷高峰期將預(yù)測時間間隔縮短至10分鐘之內(nèi)，在負荷平穩(wěn)期將預(yù)測時間間隔設(shè)定為30分鐘至60分鐘。通過短期負荷預(yù)測變壓器組并列運行與分列運行計劃的提前制定，在動態(tài)負荷變動過程中，實時利用SCADA對負荷數(shù)據(jù)提取并傳輸至控制中心，再將投切計劃下達給站內(nèi)各個變壓器。最終實現(xiàn)變電變壓器經(jīng)濟可靠運行。

實現(xiàn)決策權(quán)重算法下的變電變壓器經(jīng)濟可靠運行具體操作步驟為：（1）制定多目標函數(shù)優(yōu)化優(yōu)先級別，從可靠性與經(jīng)濟性分析，本文設(shè)定變電站二次側(cè)出口處電壓幅值偏移最小優(yōu)先于變電站在一天內(nèi)工作變壓器投切次數(shù)最少，變電站在一天內(nèi)工作變壓器投切次數(shù)最少優(yōu)先于工作時間最長變壓器運行損耗最小。（2）通過SCADA數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)將當前時間變電區(qū)域負荷以及線路傳輸功率大小上傳給控制中心。（3）評估當前負荷波動情況，利用短期負荷預(yù)測方法預(yù)測變電區(qū)域負荷，并選擇合適的預(yù)測間隔。（4）對比當前值與預(yù)測值，并引入條件概率函數(shù)設(shè)定偏差范圍實現(xiàn)預(yù)測微控。（5）將以上數(shù)據(jù)以矩陣形式編程，利用專家決策設(shè)定優(yōu)化目標權(quán)重求取多目標優(yōu)化函數(shù)。（6）確定投切計劃并下達站內(nèi)變電站從而實現(xiàn)變壓器經(jīng)濟可靠運行。

4 結(jié)論

基于決策權(quán)重算法的變電變壓器經(jīng)濟可靠運行研究建立在對日負荷的短期預(yù)測之上，通過構(gòu)造多目標優(yōu)化函數(shù)，并設(shè)定優(yōu)先級別實現(xiàn)變電變壓器組的并列分列運行能適應(yīng)于負荷變動及傳輸功率變動隨機、較大的情況。依據(jù)專家選擇的決策權(quán)重不僅保證了優(yōu)化目標優(yōu)化級別的合理性與實際性，更有效的從整體上提高了變電變壓器組運行的經(jīng)濟性與可靠性。

參考文獻：

[1]候文員，張青峰.變壓器經(jīng)濟運行在變電站的實踐[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010（10）：147-149.

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[3]趙志偉，賴佳棟，熊小伏等.基于負荷預(yù)測的變壓器經(jīng)濟運行自動投切裝置[J].計算機工程與應(yīng)用，2009（05）：210-213.endprint