淺析變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jí)、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(xiàng)參數(shù)也不同。正是這些差異的存在，使得在供應(yīng)相同負(fù)載時(shí)，變壓器運(yùn)行方式肯定有損耗大小之分，當(dāng)然損耗小的運(yùn)行方式就是一種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。該文主要是對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及算法的研究狀況進(jìn)行了一個(gè)系統(tǒng)的概述。

關(guān)鍵詞：變壓器 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 算法

中圖分類號(hào)：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（a）-0240-01

我們研究變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式就是在尋找變壓器最佳的節(jié)電運(yùn)行方式，在保證變壓器安全運(yùn)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(yùn)行條件，優(yōu)化調(diào)整負(fù)荷曲線，全面改善變壓器運(yùn)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(duì)高耗能變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jì)運(yùn)行效率。

1 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論

1920年德國(guó)魏德曼教授首次提出變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jì)運(yùn)行的計(jì)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(yùn)行時(shí)的狀況，一種公式是從單臺(tái)變壓器有功經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)的角度出發(fā)來(lái)進(jìn)行研究的。前蘇聯(lián)電工工業(yè)技術(shù)管理委員會(huì)針對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行做出過(guò)明確規(guī)定，對(duì)于任何一個(gè)發(fā)電廠或者變電所而言，在變壓器投運(yùn)數(shù)目的選擇上一定要以負(fù)荷曲線為依據(jù)，盡可能的降低能耗。

早年我國(guó)也針對(duì)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)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(jì)運(yùn)行導(dǎo)則》中，也針對(duì)用電企業(yè)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的具體內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定。針對(duì)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(fù)載變化情況，制定出最佳的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。供電系統(tǒng)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行涉及到的內(nèi)容較多，它的不斷完善是一個(gè)系統(tǒng)工程，特別是隨著我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造和電力市場(chǎng)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，社會(huì)對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(yùn)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(fù)荷預(yù)測(cè)算法及變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式

通常情況下，電力系統(tǒng)用電負(fù)荷的變化是呈現(xiàn)周期性規(guī)律變化的，但同樣會(huì)因?yàn)橹車h(huán)境的變化出現(xiàn)隨機(jī)性和不確定性。因此我們?cè)趯?duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，要基于一定的環(huán)境約束條件來(lái)進(jìn)行分析。近幾十年來(lái)，有關(guān)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型和方法的研究成果已經(jīng)較多，但總體上來(lái)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(shí)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(cè)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(gè)角度出發(fā)對(duì)該模型的應(yīng)用進(jìn)行了進(jìn)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(fù)荷預(yù)測(cè)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(duì)短期電力系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行了預(yù)測(cè)，這一研究?jī)?nèi)容可以對(duì)某一地區(qū)用電負(fù)荷情況進(jìn)行較為真實(shí)的預(yù)測(cè)，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。

國(guó)內(nèi)研究人員近幾年在負(fù)荷預(yù)測(cè)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(fù)荷預(yù)測(cè)預(yù)前評(píng)估和預(yù)后評(píng)估的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)除了一種負(fù)荷預(yù)測(cè)評(píng)估分析算法庫(kù)。目前湖南電網(wǎng)已經(jīng)將這一算法庫(kù)應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng)中，從實(shí)際運(yùn)行結(jié)果上可以看出該算法庫(kù)對(duì)于未來(lái)電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。負(fù)荷預(yù)測(cè)預(yù)前評(píng)估和預(yù)后評(píng)估這兩種分析方法主要是用來(lái)對(duì)負(fù)荷序列特征屬性和單一模型進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，其分析結(jié)果能夠?qū)σ欢螘r(shí)間內(nèi)負(fù)荷進(jìn)行較為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。2014年劉曉娟教授基于智能算法（如模糊數(shù)學(xué)、魔術(shù)時(shí)間序列等）對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型和算法在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，模糊時(shí)間序列算法能夠根據(jù)負(fù)荷自身實(shí)際變化特點(diǎn)，結(jié)合溫度等環(huán)境因素對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型進(jìn)行優(yōu)化修正，同時(shí)采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)理論、離散灰色預(yù)測(cè)模型、遺傳算法確定出參數(shù)的最優(yōu)區(qū)間，進(jìn)而對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。2014年鄧穎奇教授從變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論出發(fā)，以主變運(yùn)行時(shí)有功損耗為主要研究?jī)?nèi)容，對(duì)廠站內(nèi)兩臺(tái)雙繞組主變進(jìn)行了不同運(yùn)行方式下有功損耗的計(jì)算分析，進(jìn)而得到了在不同負(fù)荷情況下主變的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。對(duì)于變壓器在實(shí)際運(yùn)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(shí)間段限制等缺點(diǎn)，作者從超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、母線負(fù)荷預(yù)測(cè)等角度對(duì)SCADA采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理，采用干預(yù)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行離線分析，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行了一定程度的分析。此外，還有一些研究人員針對(duì)區(qū)域內(nèi)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線擬合，進(jìn)而獲得更為準(zhǔn)確的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參數(shù)。實(shí)際上不同運(yùn)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(diǎn)研究人員又提出了可以計(jì)算含有弱環(huán)網(wǎng)和PV節(jié)點(diǎn)的配電網(wǎng)潮流通用算法。這種改進(jìn)算法具有較高效率和收斂性，對(duì)于計(jì)算變壓器不同運(yùn)行方式陪電網(wǎng)潮流具有一定作用。

3 結(jié)語(yǔ)

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及算法分析是一個(gè)較為復(fù)雜的研究?jī)?nèi)容，它不僅受到自身結(jié)構(gòu)的限制，同時(shí)環(huán)境因素對(duì)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(duì)當(dāng)前的研究成果進(jìn)行了一個(gè)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(jià)值的研究成果。

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