企業內部電網經濟運行實踐

耿憲東，徐開彬，張兆華，孫廣鵬

(山東華聚能源股份有限公司，山東 鄒城 273500)

隨著電力行業售電市場的放開，越來越多的電力企業成立了內部售電公司，同時也建立了更多的內部電網結構，如何保證內部電網的安全經濟運行，確保售電用戶的電能質量，已經成為許多企業面臨的關鍵技術難題。開展企業內部電網變壓器與線路經濟運行工作是電力企業與市場發展的必然選擇。變壓器與線路經濟運行涉及到備用容量、無功支持、合理經濟安全的運行方式等內容，在現有環境下，單純依靠國家電網公司的調度命令以及峰、谷、平電網調節等手段很難達到有效地的經濟運行模式，這就必須運用一些先進的技術、資源、管控等手段，進一步優化變壓器與線路的運行方式，實行經濟管控，從而實現企業內部電網的經濟運行。

1 現場問題

舊的變壓器經濟運行沒有進行損益分析，只從負荷角度對變壓器經濟運行進行了分析，忽略了設備的運行成本，不是完整的經濟運行；對線路經濟運行的應用，主要還是側重在離線分析和定性分析方面，具體實用化應用和效益最大化應用方面，仍然存在很大的可挖掘和提升的內容和空間；另外，盡管變壓器經濟運行和線路經濟運行在研究方面已經具備了較高的水平和基礎，但是在實際生產過程中仍然未受到真正的重視和應用。因此，開展企業內部電網變壓器與線路經濟運行的研究與應用，一方面對于企業挖潛節能和提高運營效益有顯著效果；另一方面對促進企業向內挖潛，依托技術進步實現企業經濟管控是非常必要和迫切的一項工作。

2 應用實踐方向

隨著時代的進步和科技的發展，目前全球和國內的計算機編程技術非常先進，通信技術也非常成熟，在此基礎上，實現電網調度自動化和配網自動化，能夠實現電網和設備的“四遙”功能，通過自動化系統采集電網運行實時數據，結合電網靜態模型，實現網絡拓撲和狀態估計，建立用于優化計算的電網實時模型，在此基礎之上，進行如變壓器經濟運行、線路經濟運行的分析和控制、無功優化自動控制、線損在線計算等高級應用已經具備非常成熟和可靠的基礎。

本次應用實踐主要是針對企業內部電網結構通過創新與改造，依據電網調度自動化平臺、先進的計算機技術、互聯網+技術，充分利用現有的設備、元件，進行技術論證，選取最優運行方式、對負荷進行合理調整、提高功率因數、提出更換或調整變壓器、電網改造優化方案等，在傳輸同樣電量的基礎上，以達到減少損耗，減少浪費為目的，實現電網在供電成本率低及網損率最小的條件下運行，提高電能利用水平。

3 應用實踐內容

以某企業內部電網系統運行方式為研究對象，實時分析變壓器及線網的損耗，制定經濟運行方案。重點對系統運行方式、變壓器、線路運行損耗，無功補償等運行方式進行研究，指導調度運行人員開展線網經濟運行調度管理工作。利用變壓器經濟運行與線路經濟運行系統接駁與調度自動化系統，通過調度自動化系統獲取全網數據，進行在線網路拓撲與狀態估計，實現經濟運行策略的在線決策與輔助執行，同時實現在線線損與仿真分析功能。軟件架構如圖1所示，流程如圖2所示。

圖1 軟件架構示意

圖2 電網系統運行流程示意

(1)建立實時變壓器、線路經濟運行優化算法及模型，確定運行方案；從內部電網選取典型線路經濟運行模式，指導內部電網經濟調度運行。

(2)采用專家系統決策與最優化算法相結合，在最優化算法求解失敗時，啟動專家系統求解，有效保證解的確定性和可靠性。同時，專家系統也可以用來對最優化算法策略進行校驗，最終給出運行方案。

(3)對主網狀態、配網狀態進行分析估計，實現對運行數據可靠處理。同時對電網經濟性相關數據進行收集，主要是基于實時數據的潮流計算所得，采用潮流法計算電網損耗。

(4)采用負荷預測體系，保障給出的運行策略平穩，并滿足設備動作次數要求。在主變經濟運行系統中，主要采用負荷預測技術，短期預測未來24 h 96點的負荷數據，超短期預測未來15 min的負荷數據。

(5)采用標準電網建模和圖形格式，建立正確的電網靜態模型，能夠與標準的系統模型文件兼容，同時系統支持自動填參數和針對性修正參數，提供參數修正和計算工具，并提供強大的網絡拓撲分析功能，進行電網模型的檢驗和糾錯，保證入庫電網模型的正確性。同時在圖形用戶界面實現對數據和圖元的修改、增加、刪除、移動和查詢功能。

(6)依據電網計算模型，自動進行周期性地網絡建模與數據處理，生成電網實時計算模型并啟動線損自適應算法計算模塊，計算完畢后自動進行統計，生成在線監視曲線。同時將計算結果保存到歷史數據庫，以便查詢和分析與線損有關的曲線、棒圖、餅圖、報表和報告等基礎數據。

(7)建立仿真分析平臺。在數據分析基礎上進行假想分析，通過人工設置，改變網絡結構、無功、有功潮流的分布，查看網損變化情況。利用改變變壓器分接頭位置和電容器電抗器的投切狀態，改變發電機組負荷、重要線路潮流、重要設備節點電壓值、無功值、有功值，改變設備運行參數，調整或切除負荷，模擬運行中的電網等。進而通過統計、計算、對比、排序，以曲線或報表等形式顯示結果，并進行統計、分析。

(8)在保證電網供電量和安全運行的基礎上，計算電網允許變壓器的運行方式，通過計算不同方式下的電網損耗，與當前運行方式進行比較，如果滿足電網降損閥值約束和可持續運行時間約束，則給出優化決策方案，同時將降損量化到具體數據，指出新的運行方式供選擇調整。以電壓合格、功率因數合格為約束條件，通過動作次數及多條件閉鎖約束，在線優化計算與控制，從而實現變壓器分接頭的合理調節、無功補償的合理投切、電壓最佳合格率、網損率最低的綜合目標。實時控制主變分接頭調節、變電站電容器投切，通過調度自動化SCADA自動執行，實現主網無功優化閉環控制。

(9)通過分析計算，參考指導配電網運行的經濟電壓策略，調節變電站變壓器檔位、變電站電容器、線路無功補償設備投切開關，實現企業供配電網的運行經濟電壓，降低企業供配電網的損耗。通過進一步優化分析計算，最終得到供電線路的電容器規劃方案，其中包含電路電容器的安裝位置、安裝容量、分組方式，從而指導用戶合理調整配電變壓器的最佳匹配檔位，達到優化企業供配電網無功潮流分布，優化電網運行電壓，降低損耗的目的。

(10)通過在配電變壓器低壓側進行實時補償，固定補償+動態補償，集中補償+分相補償，達到平衡三相無功，優化三相無功不平衡電流的目的。不但補償用戶所需無功，更是補償配電變壓器所需無功，實現配電變壓器高壓側無功零交換。這樣供電線路上幾乎沒有無功流動，只有有功損耗，輔以經濟電壓，即可實現企業供配電網的最經濟運行。

4 經濟效益

變壓器電能損耗占整個電網系統總損耗的50%，通過調整優化，節電比例約為系統損耗的2.5%，考慮設備動作代價、優化方案可持續時間占全天所占的比例，預計節電比例為0.3 %，效益明顯。根據變壓器變化規律調整變壓器、電網的運行方式；通過分配變壓器負荷率，使電網經濟負荷始終處于最佳經濟運行狀態。通過重點降低損耗，加強電網運行管控，從而提高了企業內部電網的經濟運行效率，實現了經濟效益和社會效益雙豐收。目前該企業內部管轄范圍內的電網年供電量約1.5 億kW·h，以企業內部協議電價0.65 元/(kW·h)為例，按照經濟運行管理最保守減少的損耗0.3%計算，則該企業內部電網年減少供電損耗45萬kW·h，年可節約資金292 500 元。

5 結 論

實踐表明，合理調整變壓器經濟運行和供配電線路的經濟運行，實現了與企業內部電網調度自動化系統的有機結合。通過調度自動化系統獲取全網數據，進行在線網路拓撲與狀態估計，實現經濟運行策略的在線決策與輔助執行，同時實現了在線線損與仿真分析功能。為企業內部電網提供了運行方式調整建議方案和自動執行決策，進一步降低了企業內部供配電網的損耗，實現了企業內部電網的安全穩定經濟運行。

該系統的投入使用，不僅將企業內部電網調度由經驗型轉向知識型、智能型，使電網始終處于經濟運行，而且為供電企業減少電網損耗、降低成本起到了積極作用。同時實現了對于企業內部電網負荷的實時監測與預警，避免電網設備因為過負荷、過載造成電網安全事故，提高了企業內部電網運行的安全性、可靠性，為保障售電公司內部電網的穩定性提供了技術支持，實現了電網運行安全性與經濟性的和諧統一，為用戶建設“安全經濟性電網”發揮了重要作用。