有載調(diào)容變壓器控制策略探討

羅偉彬,劉樹林

（1.廣東電網(wǎng)清遠(yuǎn)清新供電局;2.廣東北江開關(guān)廠有限公司,廣東 清遠(yuǎn) 511515）

0 引言

在節(jié)能減排的國(guó)家政策導(dǎo)向下，有載調(diào)容變壓器（以下簡(jiǎn)稱調(diào)容變）的應(yīng)用逐年增加，如何有效的根據(jù)其自身特點(diǎn)，制定實(shí)用的、智能的、先進(jìn)的控制策略，關(guān)系到這一新型變壓器的使用效果、應(yīng)用拓展和推廣速度，也關(guān)系到用戶設(shè)備和用電的安全。

1 有載調(diào)容變壓器控制策略探討

1.1 大、小容量轉(zhuǎn)換控制的策略探討

1.1.1 大小容量轉(zhuǎn)換功能是調(diào)容變的核心，所以什么運(yùn)行狀況時(shí)進(jìn)行容量轉(zhuǎn)換是其控制策略最需優(yōu)先解決的問題

容量轉(zhuǎn)換的基本目的是為了節(jié)能，即控制變損，為了便于理解，我們建立分析模型，把調(diào)容變看成是兩臺(tái)容量對(duì)應(yīng)的一大一小的互為備用的變壓器，在相同的用戶負(fù)荷時(shí)，投入大容量變壓器還是小容量變壓器，比較哪一臺(tái)變壓器運(yùn)行損耗小。

根據(jù)運(yùn)行損耗公式：

P=有功損耗+無功損耗*無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量=△P+C*△Q

上式中，只有用戶負(fù)荷是變量，其它值都是常量。

P-運(yùn)行損耗，kW；

SL-實(shí)際負(fù)荷，kVA；

Se-額定容量，kVA；

C-無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，取0.1，kW/kVAR；

P0-額定空載有功損耗, kW；

Pk-額定負(fù)載有功損耗，kW；

Q0=額定空載無功損耗, kVAR；

Qk-額定負(fù)載無功損耗，kVAR。

只要找出運(yùn)行損耗相等的負(fù)荷值SLD（以下簡(jiǎn)稱等損負(fù)荷），就可以據(jù)此設(shè)定轉(zhuǎn)換值的區(qū)域。為便于理解，以下以S13-M.ZT有載調(diào)容配電變壓器系列計(jì)算為例。

表1 S13-M.ZT調(diào)容變大、小容量下運(yùn)行損耗相等時(shí)負(fù)荷值計(jì)算表（表內(nèi)數(shù)據(jù)采取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[1]，實(shí)際值可能不同，括號(hào)內(nèi)為小容量時(shí)的參數(shù)）

200（63）0.24（0.11）2.73（1.04）1.4（0.7）4.0（4.0）2.8（0.441）8.0（2.52）39.3/19.6%（62.3%）250（80）0.29（0.13）3.2（1.25）1.2（0.6）4.0（4.0）3.0（0.48）10.0（3.2）48.1/19.2%（60.1%）315（100）0.34（0.15）3.83（1.50）1.2（0.6）4.0（4.0）3.78（0.6）12.6（4.0）60.5/19.2%（60.5%）400（125）0.41（0.17）4.52（1.80）1.0（0.5）4.0（4.0）4.0（0.625）16.0（5.0）72.8/18.2%（58.2%）500（160）0.48（0.20）5.41（2.2）1.0（0.5）（4.0） 5.0（0.8） 20.0（6.4）4.092.8/18.6%（58%）630（200）0.57（0.24）6.2（2.6）0.8（0.4）4.5（4.5）5.04（0.8）28.35（9.0）107.9/17%（54%）

1.1.2 大、小容量轉(zhuǎn)換控制策略

（1）最佳調(diào)容點(diǎn)（區(qū)間）的確定：按上述計(jì)算出等損負(fù)荷SLD后，下一步就是分析小調(diào)大的定值和大調(diào)小的定值。為便于分析，按1%的負(fù)荷變化率計(jì)算大小容量狀態(tài)下的實(shí)際運(yùn)行損耗曲線，見下圖。

S13-M.ZT-200(63) 大、小容量狀態(tài)下運(yùn)行損耗曲線圖

理想狀態(tài)下，最佳調(diào)容點(diǎn)就是等損負(fù)荷SLD，負(fù)荷大于此值，調(diào)為大容量，反之，調(diào)為小容量，則運(yùn)行損耗最小。但考慮到將負(fù)荷波動(dòng)的影響降到最小，設(shè)定區(qū)間控制最為適宜，要根據(jù)臺(tái)區(qū)實(shí)際負(fù)荷曲線來定，在保證調(diào)容動(dòng)作不頻繁的前提下，區(qū)間越小越節(jié)能。

（2）采用三相電流總和作為控制值：根據(jù)使用習(xí)慣，將等損負(fù)荷SLD轉(zhuǎn)變?yōu)榉奖闶褂玫碾娏髦担谌嚯娏鞑黄胶馐菍?shí)際運(yùn)行中的現(xiàn)實(shí)問題，有些還偏差非常大，建議采用三相電流總和作為控制值，避免常規(guī)采用單相電流作為控制值的不足。

（3）要設(shè)定每天小容量切換次數(shù)限值，避免每天切換次數(shù)過多導(dǎo)致調(diào)容開關(guān)絕緣油檢測(cè)和開關(guān)本身檢查維護(hù)周期縮短。在設(shè)置技巧上，經(jīng)應(yīng)用總結(jié)，應(yīng)只限制調(diào)小次數(shù)，調(diào)大次數(shù)不限，或者調(diào)大次數(shù)大于調(diào)小限制次數(shù)2次以上，比要求達(dá)到限制次數(shù)后強(qiáng)制調(diào)到大容量更實(shí)用。建議調(diào)小次數(shù)限制在每天3次，這樣調(diào)容次數(shù)每天控制在6次以下，每年約2000次，達(dá)到每年檢測(cè)一次油樣，3年檢查維護(hù)一次開關(guān)的效果。

1.2 專家系統(tǒng)功能的控制策略探討

為更好的體現(xiàn)智能產(chǎn)品的作用，特別是在批量管理、數(shù)據(jù)分析方面的作用，代替煩瑣的人工管理、分析，使不可能的工作變成可能，需要在監(jiān)控平臺(tái)上開發(fā)專家子系統(tǒng)。

專家系統(tǒng)功能及其控制策略簡(jiǎn)述如下：

（1）最優(yōu)切換點(diǎn)管理。根據(jù)電量數(shù)據(jù)和變壓器容量狀態(tài)歷史記錄，自動(dòng)生成組合曲線圖，包括視在功率、大容量運(yùn)行損耗、小容量運(yùn)行損耗、實(shí)際運(yùn)行損耗4條曲線，直觀了解當(dāng)前的設(shè)置定值是否合理。

（2）檢修維護(hù)預(yù)警。自動(dòng)生成調(diào)容次數(shù)月報(bào)表和年報(bào)表，達(dá)到設(shè)定的調(diào)容開關(guān)絕緣油檢測(cè)和開關(guān)檢修次數(shù)發(fā)出預(yù)警。在調(diào)容開關(guān)位置和油位狀態(tài)不正常時(shí)，發(fā)出預(yù)警信息提示檢修輔助開關(guān)。

（3）自定義控制方案。可根據(jù)用戶的控制需求，自定義調(diào)容控制方案，例如：春節(jié)期間大容量運(yùn)行方式確定，為消除容量切換造成的可能影響，制定10-30天均為大容量運(yùn)行的控制方案，并下發(fā)到前端控制器執(zhí)行（實(shí)現(xiàn)方式是修改為遠(yuǎn)程控制模式，設(shè)定時(shí)間到后再自動(dòng)修改為本地自動(dòng)控制模式）。又如，自動(dòng)分析上周的負(fù)荷情況，給出減少調(diào)容次數(shù)的方案建議。要求具備專家方案執(zhí)行情況記錄功能，達(dá)到管理的先進(jìn)和實(shí)用要求。

1.3 防誤操作的控制策略探討

防誤操作的控制策略主要包括以下幾點(diǎn)。

（1）取消前端設(shè)備的手動(dòng)控制功能，即使為了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便也不行，杜絕現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)到小容量后未恢復(fù)到自動(dòng)控制時(shí)，過載損壞變壓器。

（2）遠(yuǎn)程調(diào)容操作時(shí)嚴(yán)格控制調(diào)小容量的權(quán)限，并在程序設(shè)計(jì)上先查詢目標(biāo)的負(fù)荷信息，若負(fù)荷超過小容量運(yùn)行負(fù)荷，禁止遠(yuǎn)程調(diào)小容量操作。

（3）遠(yuǎn)程調(diào)容操作時(shí)要先查詢調(diào)容開關(guān)位置和油位狀態(tài)，當(dāng)油位低時(shí)禁止任何調(diào)容操作。

2 控制系統(tǒng)功能配置要求探討

管理批量的調(diào)容變，控制系統(tǒng)應(yīng)具備的功能配置如下。

前端設(shè)備配置智能型有載調(diào)容測(cè)控裝置和GPRS通訊設(shè)備。

測(cè)控裝置能實(shí)時(shí)測(cè)量基本電量和電度數(shù)據(jù)，并具有設(shè)定值的判斷功能，以實(shí)現(xiàn)容量轉(zhuǎn)換和電量異常時(shí)輸出保護(hù)動(dòng)作，有信號(hào)開入處理功能，能檢測(cè)調(diào)容開關(guān)位置、油位等非電量信息，并進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，統(tǒng)計(jì)開關(guān)切換次數(shù)；具備開出控制功能，實(shí)現(xiàn)容量轉(zhuǎn)換控制和一次回路總開關(guān)分/合閘控制和報(bào)警信號(hào)輸出功能，高級(jí)功能還應(yīng)根據(jù)小容量狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整預(yù)警定值和保護(hù)定值，防止小容量運(yùn)行時(shí)過載損壞；對(duì)三相運(yùn)行電流偏差進(jìn)行計(jì)算和預(yù)警，提高調(diào)容變使用效能。簡(jiǎn)單的比喻就是智能型有載調(diào)容變壓器測(cè)控裝置=配網(wǎng)監(jiān)測(cè)儀+微機(jī)保護(hù)裝置，需要根據(jù)調(diào)容變的測(cè)控需求進(jìn)行專門開發(fā)。

GPRS通訊設(shè)備承擔(dān)前端設(shè)備與后端監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信和控制指令的傳遞。

后端配置智能型有載調(diào)容變壓器監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)。基本功能包括調(diào)容變的批量檔案管理，遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和控制，遠(yuǎn)程修改各種參數(shù)和定值，分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，生成實(shí)際運(yùn)行曲線（包括運(yùn)行損耗曲線），高級(jí)應(yīng)用包括專家功能，分析臺(tái)區(qū)負(fù)荷特點(diǎn)，給出專家方案供用戶參考，緊急情況下遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)干預(yù)，控制調(diào)容變的投入和退出，提供批量變壓器的巡維預(yù)警等，這些功能均要根據(jù)調(diào)容變的特點(diǎn)進(jìn)行專門開發(fā)。

3 結(jié)語

當(dāng)你擁有1臺(tái)調(diào)容變，你該如何使用和管理它，當(dāng)你擁有一批調(diào)容變，又該如何使用和管理呢？任何新型設(shè)備，都應(yīng)充分考慮其核心功能如何實(shí)現(xiàn)，才能有針對(duì)性的進(jìn)行技術(shù)和設(shè)備開發(fā)研究。

本文以智能性、先進(jìn)性、實(shí)用性為導(dǎo)向，對(duì)有載調(diào)容變壓器的控制策略進(jìn)行了探討，涉及了容量轉(zhuǎn)換控制、專家系統(tǒng)功能、防誤操作方面，其中不少論點(diǎn)來自于作者對(duì)節(jié)能設(shè)備和智能設(shè)備應(yīng)用管理的工作實(shí)踐，有一定的借鑒意義。

[1]《有載調(diào)容配電變壓器選型導(dǎo)則》（Q/GDW 731-2012），國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].2012年03月02日發(fā)布實(shí)施.