淺析變壓器經(jīng)濟運行及算法

劉喜榮

摘 要：變壓器是電力系統(tǒng)重要組成部分，它承擔(dān)著連接發(fā)電廠與用戶的作用。在電力系統(tǒng)中，由于不同變壓器在容量、電壓等級、繞組結(jié)構(gòu)等在制作上存在著一定的差異，所以分布于電力系統(tǒng)中的變壓器技術(shù)特性和各項參數(shù)也不同。正是這些差異的存在，使得在供應(yīng)相同負載時，變壓器運行方式肯定有損耗大小之分，當然損耗小的運行方式就是一種經(jīng)濟運行方式。該文主要是對變壓器經(jīng)濟運行及算法的研究狀況進行了一個系統(tǒng)的概述。

關(guān)鍵詞：變壓器 經(jīng)濟運行 算法

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0240-01

我們研究變壓器經(jīng)濟運行方式就是在尋找變壓器最佳的節(jié)電運行方式，在保證變壓器安全運行和向用戶可靠供電的前提下，利用不同設(shè)備和技術(shù)盡可能的合理選取變壓器運行條件，優(yōu)化調(diào)整負荷曲線，全面改善變壓器運行狀況，最大限度的降低其電能損耗，從根本上提高變壓器電源側(cè)功率因數(shù)。變壓器電能損耗降低的辦法有很多種，但歸根到底我們首先要做的就是對高耗能變壓器的結(jié)構(gòu)進行更新與改造，從其自身結(jié)構(gòu)著手，逐步提高遍野器經(jīng)濟運行效率。

1 變壓器經(jīng)濟運行理論

1920年德國魏德曼教授首次提出變壓器經(jīng)濟運行理論，之后前蘇聯(lián)教授彼得洛夫在其出版的《變壓器》一書中提出了變壓器經(jīng)濟運行的計算公式，一種公式是從容量、技術(shù)參數(shù)均相同的變壓器組并列運行時的狀況，一種公式是從單臺變壓器有功經(jīng)濟負載系數(shù)的角度出發(fā)來進行研究的。前蘇聯(lián)電工工業(yè)技術(shù)管理委員會針對變壓器經(jīng)濟運行做出過明確規(guī)定，對于任何一個發(fā)電廠或者變電所而言，在變壓器投運數(shù)目的選擇上一定要以負荷曲線為依據(jù)，盡可能的降低能耗。

早年我國也針對變壓器的經(jīng)濟運行進行了很多研究，也獲得了較多研究成果。在《工礦企業(yè)電力變壓器經(jīng)濟運行導(dǎo)則》中，也針對用電企業(yè)變壓器經(jīng)濟運行方式的具體內(nèi)容進行了規(guī)定。針對不同用電企業(yè)指導(dǎo)裝配不同容量的變壓器，根據(jù)某一區(qū)域的負載變化情況，制定出最佳的變壓器經(jīng)濟運行方式。供電系統(tǒng)變壓器經(jīng)濟運行涉及到的內(nèi)容較多，它的不斷完善是一個系統(tǒng)工程，特別是隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造和電力市場的商業(yè)化運營，社會對變壓器經(jīng)濟運行提出了更高要求，只有在保證向用戶可靠供電，電網(wǎng)安全運行的前提下，最大限度的減少變壓器損耗才具有積極意義。

2 負荷預(yù)測算法及變壓器經(jīng)濟運行方式

通常情況下，電力系統(tǒng)用電負荷的變化是呈現(xiàn)周期性規(guī)律變化的，但同樣會因為周圍環(huán)境的變化出現(xiàn)隨機性和不確定性。因此我們在對電力負荷進行預(yù)測時，要基于一定的環(huán)境約束條件來進行分析。近幾十年來，有關(guān)電力負荷預(yù)測模型和方法的研究成果已經(jīng)較多，但總體上來看可以分為兩大類：一種是傳統(tǒng)或經(jīng)典方法，譬如回歸分析法、時間序列法等；另一種是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能理論、小波分析預(yù)測等方法。

1965年L.A.Zadeh首次提出了模糊集的概念，這種基于模糊理論的應(yīng)用在學(xué)術(shù)界具有一定的支持率。隨之在1982年H.Tanaka等研究人員提出了線性回歸分析模型，而且從擬合度和模型模糊度兩個角度出發(fā)對該模型的應(yīng)用進行了進一步研究。1988年P(guān).Diamond在模糊架構(gòu)和概率理論的基礎(chǔ)上提出了最小二乘法線性回歸模型，這一模型目前在電力系統(tǒng)負荷預(yù)測方面具有較為廣泛的應(yīng)用。2006年S.C.Pandian等研究人員采用模糊理論對短期電力系統(tǒng)負荷進行了預(yù)測，這一研究內(nèi)容可以對某一地區(qū)用電負荷情況進行較為真實的預(yù)測，對電力系統(tǒng)調(diào)度具有一定的實際應(yīng)用意義。

國內(nèi)研究人員近幾年在負荷預(yù)測方面的研究成果也較為突出，2011年陳錦攀教授基于系統(tǒng)研究負荷預(yù)測預(yù)前評估和預(yù)后評估的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)除了一種負荷預(yù)測評估分析算法庫。目前湖南電網(wǎng)已經(jīng)將這一算法庫應(yīng)用于實際電網(wǎng)中，從實際運行結(jié)果上可以看出該算法庫對于未來電網(wǎng)負荷發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。負荷預(yù)測預(yù)前評估和預(yù)后評估這兩種分析方法主要是用來對負荷序列特征屬性和單一模型進行合理評價，其分析結(jié)果能夠?qū)σ欢螘r間內(nèi)負荷進行較為準確預(yù)測。2014年劉曉娟教授基于智能算法（如模糊數(shù)學(xué)、魔術(shù)時間序列等）對電力系統(tǒng)負荷預(yù)測模型和算法在實際中的應(yīng)用進行了較為系統(tǒng)的研究，模糊時間序列算法能夠根據(jù)負荷自身實際變化特點，結(jié)合溫度等環(huán)境因素對電力負荷預(yù)測模型進行優(yōu)化修正，同時采用穩(wěn)健統(tǒng)計理論、離散灰色預(yù)測模型、遺傳算法確定出參數(shù)的最優(yōu)區(qū)間，進而對多目標進行合理預(yù)測。2014年鄧穎奇教授從變壓器經(jīng)濟運行理論出發(fā)，以主變運行時有功損耗為主要研究內(nèi)容，對廠站內(nèi)兩臺雙繞組主變進行了不同運行方式下有功損耗的計算分析，進而得到了在不同負荷情況下主變的最佳經(jīng)濟運行方式。對于變壓器在實際運行中可能出現(xiàn)的可操作性差、節(jié)能效果不明顯、開關(guān)遙控次數(shù)受時間段限制等缺點，作者從超短期負荷預(yù)測、母線負荷預(yù)測等角度對SCADA采集數(shù)據(jù)進行了預(yù)處理，采用干預(yù)調(diào)節(jié)方式進行離線分析，同時根據(jù)實時控制系統(tǒng)對變壓器經(jīng)濟運行進行了一定程度的分析。此外，還有一些研究人員針對區(qū)域內(nèi)變壓器經(jīng)濟運行曲線擬合，進而獲得更為準確的變壓器經(jīng)濟運行參數(shù)。實際上不同運行方式下電網(wǎng)潮流情況肯定是存在較明顯差異的，所以基于這一點研究人員又提出了可以計算含有弱環(huán)網(wǎng)和PV節(jié)點的配電網(wǎng)潮流通用算法。這種改進算法具有較高效率和收斂性，對于計算變壓器不同運行方式陪電網(wǎng)潮流具有一定作用。

3 結(jié)語

變壓器經(jīng)濟運行及算法分析是一個較為復(fù)雜的研究內(nèi)容，它不僅受到自身結(jié)構(gòu)的限制，同時環(huán)境因素對其影響也較大。而且不同地區(qū)的環(huán)境條件也不同，所以不可能找到一種完全適用的模型。該文只是對當前的研究成果進行了一個系統(tǒng)的總結(jié)，在今后的工作中，筆者將繼續(xù)致力于該領(lǐng)域的研究工作，以期能夠獲得更多更有價值的研究成果。

參考文獻

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