一種基于歷史數據特征的配變重過載判斷方法

朱延廷，譚振鵬，李高明，歐陽衛年

（廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山528000）

重過載是配網變壓器（下簡稱配變）的常見異常，通常在負荷高峰時出現，但也有因為規劃設計不合理而導致長期出現。而電動車越來越廣泛的使用，使得充電負荷對電網的影響越來越大，甚至導致短時內配變重過載。配變重過載的危害最主要有2個：降低運行效率；容易誘發變壓器超溫，縮短變壓器壽命，甚至導致燒毀。負載率的高低不僅僅只關系到變壓器自身的壽命和使用效益，不同的負載率取值有時還會導致變壓器有效容量不同而影響變電站有效容量，影響整個城市網架[1]。準確管控配變運行的負載情況，科學評估配變運行狀態，實時調整配變容量，必將帶來巨大的降損效益[3]。

1 配網變壓器重過載的電氣特征

通常使用變壓器負載率來表示重過載的電氣特征，當變壓器負載率大于80%時為重載，當負載率大于100%時為過載。負載率計算公式有2種。使用實時負荷計算，根據《電力工程設計手冊》，其計算公式如下：

式中：S為三相視在功率之和；SN為變壓器額定容量。

使用負荷電流計算，公式如下：

式中：I為三相電流的平均值；IN為變壓器額定電流。

2 基于歷史數據特征的配變重過載判斷方法

上一節給出了配變重過載的電氣特征。利用上述公式只能得到瞬時情況下的重過載情況，然而配電網中的用戶負荷是快速變化的，瞬時或者短時的重過載情況，即使發現并通知運行人員處理，到現場后異常狀態就可能消失了，浪費人力物力，況且有些重過載具有一過性，發生重過載后一段時間可能不再發生。因此，直接使用配變重過載的電氣特征是無法有效判定配變的重過載的。

在此，提出一種基于一定時期配變運行歷史數據的重載判定方法。假設統計時間長度為T（單位為小時），數據采集間隔為15 min。

首先，根據式（1）或式（2）計算出每15 min的負載率。

然后判斷每15 min的負載率是否大于80%，是則認為該15 min配變重載，否則認為其非重載。

計算出T時間內的配變重載時間占比，用以下公式：

式中：n為重載的次數。

當k大于5%時認為該配變重載。

有關國家標準[2,3]指出，短時過載超過0.5 h對配變的設備壽命有較大影響。所以此處，對于k大于多少判定為配變重載，此處給出的標準是5%。因按一天24 h計算，5%為1.2 h。

對于配變過載的方法，類似的有：

根據式（1）或式（2）計算出每15 min的負載率。

然后判斷每15 min的負載率是否大于100%，是則認為該15 min配變過載，否則認為其非過載。

計算出T時間內的配變過載時間占比，用式（3）進行計算。此時式中n為過載的次數，0.25 h代表15 min。

當k大于2%時認為該配變過載。

同樣的方法可以得出配變過載的判定方法。須要注意的是，配變過載只須k大于2%即認為配變過載。因為國家標準[2,3]指出，短時過載超過0.5 h對配變的設備壽命有較大影響。按一天24 h計算，2%為0.48 h，接近0.5 h。

3 某一供電所的應用案例

根據某供電所某月的494臺配變運行量測數據進行分析計算，可以得到配變重載的情況。

如圖1所示，橫軸為重載時長占比，縱軸為配變臺數。滿足重載條件的配變共62臺，占配變總數的12.55%。由于重載情況本身較少，所以該方法仍然較好地篩選出問題配變。某臺配變重載時長占比為6.08%的配變，其負載率分布和曲線如圖2所示。

圖1 某供電所某月配變重載時長分布

圖2 某供電所某月某配變重載情況

圖2中可見，重載時長超過5%時，已經經常間歇性發生配變負荷過高的情況，影響設備正常運行。所以，該判定方法是準確有效的。

同時，按上文中給出的方法，可以對同一供電所的配變數據進行分析計算，得到配變過載的情況：

如圖3所示，橫軸為過載時長占比，縱軸為配變臺數。滿足過載條件的配變共45臺，占配變總數的9.11%。由于過載情況本身較少，所以該方法仍然較好地篩選出問題配變。某臺配變過載時長占比為2.27%的配變，其負載率分布和曲線如圖4所示。

圖3 某供電所某月配變過載載時長分布

圖4 某供電所某月某配變過載情況

如圖4所示，過載時長超過2%時，已經經常間歇性發生配變過載的情況，影響設備安全。所以，該判定方法是準確有效的。

4 結束語

本文提出的基于配變歷史數據特征的配變重過載判斷方法，通過負載率的值以及對應時長占比綜合判斷，能夠有效找出長期存在重過載異常的配變。經過某一供電所的實際案例檢驗，該方法能準確有效識別出重過載配變，及時指導業務人員進行相應的配變異常排查。