關于變壓器穩(wěn)控綜合系統(tǒng)的設計及優(yōu)化

胡曉帆

摘要：變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其正常運行是確保電力供應的基礎，隨著輸變電需求的快速增長及電網(wǎng)覆蓋面的不斷拓廣，必須確保變壓器的穩(wěn)控系統(tǒng)以保障電力的正常供應。基于此，本文將對配電網(wǎng)變壓器穩(wěn)控系統(tǒng)的設計及優(yōu)化進行分析及研究，可為配電網(wǎng)管理與維護提供交流及參考。

關鍵詞：變壓器;穩(wěn)控系統(tǒng);系統(tǒng)設計;系統(tǒng)優(yōu)化

電力系統(tǒng)本身就是一個涉及面廣、業(yè)務流程復雜的綜合系統(tǒng)，而配電網(wǎng)系統(tǒng)中各種各樣的電力設備在整個電力系統(tǒng)扮演著不同功能角色，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有著不同程度的影響。據(jù)有關資料統(tǒng)計，影響電網(wǎng)安全可靠運行事件的70%來自用戶側(cè)的故障，在技術和經(jīng)濟方面，電力公司促進企業(yè)調(diào)節(jié)用電負荷，實現(xiàn)負荷平衡，保持當?shù)仉妷悍€(wěn)定，消除危及電網(wǎng)的安全隱患。而變壓器在電力系統(tǒng)的電壓控制方面有著重要的作用，可見做好變壓器穩(wěn)控綜合系統(tǒng)設計保障配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重中之重，相關變壓器生產(chǎn)企業(yè)及配電網(wǎng)工作人員在日常電網(wǎng)設計及變壓器維護中必須充分重視，并對變壓器的穩(wěn)控系統(tǒng)加以優(yōu)化，以保證電力系統(tǒng)的正常運行。

一、變壓器穩(wěn)控需要解決的主要問題

由于在變壓器綜合系統(tǒng)中電弧負載及大電機等沖擊負荷時刻在變化，各個分變?nèi)萘恐痛笥谥髯內(nèi)萘壳抑髯內(nèi)粘Ｘ摵陕蕿?0%左右的條件下，高峰負荷時段一旦啟動具有沖擊負荷屬性的設備工作，主變超容量用電就會發(fā)生。其危害是加大了變壓器損耗、降低了輸出電壓、部件發(fā)熱老化，同時影響整個用電線路的正常用電，甚至因變壓器的發(fā)熱而導致危險事故的發(fā)生。用電管理而言很多企業(yè)用電方式粗放、需量管理缺失，且人工無法實時、集中監(jiān)控變壓器超容量用電，最終導致用電安全和用電成本偏高的問題。因此，必須依靠智能優(yōu)化變壓器穩(wěn)控綜合系統(tǒng)的技術手段來解決兩個問題：1）因企業(yè)超容量用電導致電力供需不平衡，進而影響其他電力用戶的正常用電和威脅電網(wǎng)安全;2）因企業(yè)的電費資費政策和政府用能政策應用不充分，導致用電成本處于高位。這是企業(yè)能源管理任務之一，其副產(chǎn)物是促進企業(yè)少支出基本電費，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

二、變壓器穩(wěn)控綜合系統(tǒng)的功能設計及優(yōu)化

在變壓器穩(wěn)控綜合系統(tǒng)平臺基礎上，設立一套具有需量管理、有序用電、功率因素管理、用電方式優(yōu)化、電壓水平管理等功能模塊的系統(tǒng)軟件。其運行方式為自動和人工兩種可選方式，實現(xiàn)對主變需量和分變需量實時計算和預測、最大需量的越限報警、電能本地補濟、控制負荷等。采用人工干預運行方式時，根據(jù)運行的歷史數(shù)據(jù)及生產(chǎn)計劃安排，系統(tǒng)平臺能夠?qū)π枇孔兓M行計算、預測等功能，通過設立變壓器的需量定值，實現(xiàn)越限報警。根據(jù)預測結(jié)果，在當?shù)剡M行需量越限的聲光報警或通過APP的方式通知生產(chǎn)負責人，提醒相關人員關注分變負荷的變化情況，及時調(diào)整負荷。在企業(yè)實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)沖擊負荷及大電機啟動負荷的情況，依據(jù)負荷平衡軟件功能的模擬運行結(jié)果，制定本地光伏電能的補濟策略并予以實施;如果本地補濟電能還不足以消化負荷，那么系統(tǒng)平臺對主站值班人員進行本地電能補償不足的告警，提醒他們監(jiān)視負荷，可能隨時啟動負荷控制策略。采用自動運行方式時，系統(tǒng)能夠根據(jù)主變需量監(jiān)測的結(jié)果及其控制方案，進行自動控制，通過通信網(wǎng)切除各個分變級內(nèi)部分不重要的負荷。保證該條線路運行不超過最大需量設定的定值，避免主變超容量用電而導致基本電費的變化。智能優(yōu)化變壓器穩(wěn)控綜合系統(tǒng)還將保存長期的電力負荷運行數(shù)據(jù)，通過企業(yè)生產(chǎn)用能趨勢，統(tǒng)計分析出合理的負荷，為企業(yè)何時何地增容變壓器提供科學決策依據(jù)。

2.1采集用電數(shù)據(jù)及狀態(tài)

主站平臺具備手動召測/發(fā)送：保電投入/解除、遙控跳閘/允許合閘、降檔輸出/降檔停止;具備手動召測配電設備的三相電壓、三相電流、三相功率、三相功率因數(shù)等實時數(shù)據(jù)。定時或隨機采集三相電流、三相電壓、三相功率、總功率、三相功率因數(shù)等曲線數(shù)據(jù)，并保存或表格導出，便于用作后臺各項指標的分析。

2.2需量管理

實時需量跟蹤實時需量，通過計算提前量預告警，節(jié)省電力負荷，避免超容罰款。需量分析建立負荷動態(tài)圖表，記錄各個分變的日、周、月、季、年的最大需量值及其發(fā)生時間，并計算其概率分布、期望值等，為最大需量的優(yōu)化、模擬驗證、趨勢分析提供依據(jù)。結(jié)合中長期用電規(guī)劃，適時地調(diào)整變壓器容量，平衡點75%。根據(jù)購入電或預購電的電量，分析用電的分布，計算消耗，建立日、周、月、季、年的電能平衡表以及趨勢對比圖等，有利于節(jié)省用電成本分析。均衡需量依據(jù)實時功率、最大需量（日、周、月）、實時需量、容量等參數(shù)，結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，平衡負荷，降低電力需求;聲光告警、短信等提示操作人員控制最大需量;自動切除非重要負荷。

2.3編制用電計劃表

預測最大負荷等參數(shù)的發(fā)生時間和數(shù)值，結(jié)合生產(chǎn)計劃表，匹配好既有并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的光伏發(fā)電季節(jié)性變化與鋼鐵企業(yè)的用電負荷變化，實現(xiàn)削峰式的本地電能補濟功能，充分地消納新能源。實施用能分配演練性的驗證，最終形成可操作的最佳用能計劃表。

2.4編制限制負荷的執(zhí)行預案

根據(jù)用電計劃安排情況，在本地電能補濟不足以填補負荷，甚至有可能發(fā)生超容量用電條件下，依據(jù)預測的嚴重等級，可對各個配電控制機構(gòu)、負荷開關等對象編制限電組，配合負荷控制預案的有效實施，使得負荷控制期間的生產(chǎn)影響趨于最小化。另外，需制定除安保用電之外的負荷控制方案，避免企業(yè)電力局域網(wǎng)空轉(zhuǎn)，造成不必要的浪費。負荷控制黃色預案自動監(jiān)測主變的15min平均功率即最大需量，負荷一旦超過變壓器容量的80%，各站軟件畫面開啟黃色預警，并推送警示信息，告知有關人員及其負責人，其負荷已經(jīng)達到變壓器容量的80%，注意相關的配電操作。負荷控制橘色預案自動監(jiān)測主變的最大需量，負荷超過變壓器容量的90%，各站軟件畫面開啟橘色預警，推送警示信息，告知有關人員。系統(tǒng)自動開始比較主變下的變壓器設備負荷，對最大負荷的變壓器設備進行自動降檔，如此周而復始，直至降檔不了為止。當負荷控制紅色預案在負荷降檔手段用盡時，主變負荷還在95%以上，各站軟件畫面開啟紅色預警，推送警示信息，告知有關人員及其負責人，系統(tǒng)開始自動對安全重要性相對低的負載進行跳閘限電，直至負荷被限制住為止。同時，配電房會再次聲光報警，希望各個配電工位的人員知道，本次的限電跳閘命令由智能優(yōu)化變壓器穩(wěn)控綜合系統(tǒng)發(fā)出的，請大家自覺停止任何生產(chǎn)操作，實施相關的停產(chǎn)作業(yè)。

2.5能耗庫建立電氣設備的能耗庫及能耗標準庫，確立合理的能源消耗目標。為后期能源消耗水平的分析，提供數(shù)據(jù)支撐。

2.6系統(tǒng)日志對于主站的參數(shù)修改、下發(fā)、控制方案的編制與執(zhí)行等操作，主站自動進行記錄，便于事件追索。

三、結(jié)束語

總而言之，為提高變壓器等設備在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的正常運行，我們必須要在工作實踐中加強對變壓器穩(wěn)控系統(tǒng)的設計研究，不斷創(chuàng)新，相信未來變壓器智能系統(tǒng)中將融合先進傳感技術、人工智能技術、信號處理與控制技術及通信技術于一體，對變壓器潛伏性故障、早期故障以及突發(fā)性故障做出預先判斷，從而實現(xiàn)變壓器的智能化，保證了電力變壓器的安全可靠運行。

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[3] 電力變壓器穩(wěn)控系統(tǒng)智能化的設計[J].劉為.電網(wǎng)技術.2018（01）

（作者單位：順特電氣設備有限公司）