變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在調(diào)度部門的推廣與應(yīng)用

摘要：該文的研究對(duì)象主要是電網(wǎng)中的變壓器、電力線路及其他元器件，根據(jù)運(yùn)行條件、運(yùn)行參數(shù)、工況負(fù)載各異的情況計(jì)算出的電網(wǎng)和各元器件的損耗，在不損壞電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的前提下，在保障供電質(zhì)量基礎(chǔ)上，優(yōu)化調(diào)整其運(yùn)行方式，負(fù)載的分配與調(diào)度、運(yùn)行位置及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等，我們要達(dá)到的終極目標(biāo)是使電網(wǎng)自身的有功損耗、無功消耗和綜合損耗都減小到最少，創(chuàng)造更高的電網(wǎng)運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：變壓器 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 負(fù)荷預(yù)測(cè)

我們要看供電企業(yè)是否具有良好的運(yùn)營(yíng)狀況，其中一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就是電力系統(tǒng)的電能損耗，電能損耗的計(jì)算是確定電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行方式、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改造及設(shè)備維修的重要依據(jù)。但總的來看，電能損耗的分析管理的發(fā)展速度和水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上電力系統(tǒng)的要求。

電能作為普遍使用的能源，在生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)化、應(yīng)用當(dāng)中都會(huì)存在大量損耗，電網(wǎng)企業(yè)的核心生產(chǎn)運(yùn)行部門為調(diào)度，要實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，必須從調(diào)度運(yùn)行部門著手。傳統(tǒng)上，調(diào)度部門最大的職責(zé)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全和設(shè)備運(yùn)行安全，保證供電質(zhì)量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)改造、綜自改造趨于完善，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)多年的實(shí)用化運(yùn)行，因此，實(shí)現(xiàn)在線的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度條件已經(jīng)成熟。通過對(duì)本課題的研究，在不增加電網(wǎng)硬件投資、通過科學(xué)創(chuàng)新，切實(shí)提高了調(diào)度部門的經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行管理水平，對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)提高“節(jié)能減排水平”、獲取經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有非常重要的意義。

1 設(shè)計(jì)背景

調(diào)度部門作為電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行的核心部門，長(zhǎng)期以來主要工作任務(wù)為監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，編制發(fā)電計(jì)劃，指揮倒閘操作，進(jìn)行事故處理，設(shè)計(jì)運(yùn)行方式，同時(shí)也做一些經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作?？偟膩碚f，經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作實(shí)現(xiàn)手段有限，基本上是離線分析和定性分析為主，沒有專門針對(duì)經(jīng)濟(jì)調(diào)度應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行軟件。

電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的側(cè)重于兩方面：有功的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和無功的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，且有功的經(jīng)濟(jì)調(diào)度又以有功潮流優(yōu)化為主，由于廠網(wǎng)分離，電力市場(chǎng)建立，在地區(qū)電網(wǎng)發(fā)電機(jī)較少的情況下，發(fā)電機(jī)有功的經(jīng)濟(jì)調(diào)度可能受到客觀因素的限制，由此，有功潮流的優(yōu)化又主要以供電路徑優(yōu)化和減少供電路徑的有功損耗為主，其核心內(nèi)容為變壓器運(yùn)行方式的優(yōu)化。無功的經(jīng)濟(jì)調(diào)度主要以優(yōu)化無功補(bǔ)償為主，側(cè)重點(diǎn)其實(shí)仍然是電壓，其次是無功潮流的優(yōu)化，同樣也會(huì)降低網(wǎng)損。

由上可知，電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要內(nèi)容為變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和無功優(yōu)化。但傳統(tǒng)的變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以主要是離線分析為主，未能考慮變壓器的實(shí)際運(yùn)行方式不能頻繁調(diào)整的工程應(yīng)用因素。因此，本課題引入短期和超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)輔助以變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析決策；在無功優(yōu)化方面，采用基于多智能體技術(shù)的分布式AVC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)、集控站、縣級(jí)調(diào)度的電壓無功分層分級(jí)優(yōu)化控制。

2 技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn)

2.1 率先引入短期和超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)功能，“提前”給出全網(wǎng)變壓器在未來一天中的變壓器優(yōu)化運(yùn)行預(yù)決策方案，提供給調(diào)度員安排一天運(yùn)行方式調(diào)整計(jì)劃。

2.2 在線獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在線獲取短期和超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)值，在線提出變壓器和線路的運(yùn)行方式優(yōu)化決策方案，并對(duì)預(yù)決策方案進(jìn)行校驗(yàn)，同時(shí)避免了變壓器運(yùn)行方式頻繁調(diào)節(jié)。

2.3 率先在變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化模型中考慮了設(shè)備調(diào)節(jié)代價(jià)并建立了相應(yīng)的模型，使得在確保設(shè)備安全的前提下實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)降低網(wǎng)損，減少“得不償失”的設(shè)備調(diào)節(jié)。

2.4 該軟件同時(shí)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的在線有功潮流經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和在線無功潮流經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是電網(wǎng)節(jié)能減排的有力手段。

2.5 電網(wǎng)理論網(wǎng)損在線統(tǒng)計(jì)、計(jì)算與分析，實(shí)現(xiàn)了線損計(jì)算由離線分析走向在線定量分析的飛躍。

3 有功潮流經(jīng)濟(jì)調(diào)度

3.1 基于外推法的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)

其定義是：

在零點(diǎn)的時(shí)候，預(yù)測(cè)以后一天一夜的時(shí)間內(nèi)負(fù)荷是如何變化的，再以此為依，劃分出未來一天負(fù)荷的變化水平。比如，在零點(diǎn)時(shí)刻，預(yù)測(cè)當(dāng)天48點(diǎn)負(fù)荷值，然后對(duì)預(yù)測(cè)的負(fù)荷進(jìn)行分段（高峰/低谷/腰荷）。

3.2 基于日周期外推法的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)

對(duì)于超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)是這樣定義的：在軟件運(yùn)行的任何一個(gè)時(shí)間，預(yù)測(cè)以后大于5分鐘小于15分鐘的時(shí)間內(nèi)負(fù)荷變化情況。在負(fù)荷變化趨勢(shì)定義中，爬坡為1；平穩(wěn)為0；下降為-1。負(fù)荷變化趨勢(shì)可以用未來預(yù)測(cè)點(diǎn)遙測(cè)值和當(dāng)前點(diǎn)之間的倍數(shù)來表示，如用P 表示當(dāng)前點(diǎn)，用P 來表示以后15分鐘的預(yù)測(cè)值，當(dāng)P大于等于1.05P時(shí)，意思是爬坡；當(dāng)P小于等于0.95P，意思是下降，其他情況則說明是平穩(wěn)。

我們都了解，負(fù)荷曲線的日周期特性是很顯著的，預(yù)測(cè)時(shí)可以很好地利用這一點(diǎn)。

4 實(shí)施方案

從上圖可以看出，自動(dòng)化機(jī)房中安置了服務(wù)器和維護(hù)工作站；服務(wù)器在數(shù)據(jù)接口的協(xié)助下，從SCADA系統(tǒng)中得到全網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在線完成經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化計(jì)算；服務(wù)器也可以作為數(shù)據(jù)庫或者是文件服務(wù)器，可以對(duì)全網(wǎng)參數(shù)、計(jì)算結(jié)果、歷史數(shù)據(jù)、圖形文件等進(jìn)行保存。WEB服務(wù)器能夠?yàn)槲覀兲峁┫嚓P(guān)的服務(wù)，通過網(wǎng)頁瀏覽器，用戶能夠遠(yuǎn)程查詢到歷史曲線、報(bào)表、歷史命令。維護(hù)工作站需要有維護(hù)子系統(tǒng)，電網(wǎng)參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)可以被自動(dòng)化或其它電網(wǎng)參數(shù)維護(hù)人員來維護(hù)。

5 結(jié)束語

研究適應(yīng)于電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理部門的經(jīng)濟(jì)調(diào)度決策支持軟件，不增加硬件投資，卻可以做到遵循負(fù)荷變化規(guī)律，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整好電網(wǎng)運(yùn)行方式，在經(jīng)過恰當(dāng)?shù)姆峙涑绷?、主變?fù)載率，停運(yùn)部分空載變壓器，最終讓系統(tǒng)保持一種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)；主要是要減少技術(shù)線損，提高對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的管理水平，保障電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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