探討配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

王函

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益意識(shí)的不斷提高，降低損耗、節(jié)約電能口益成為整個(gè)社會(huì)尤其是供用電企業(yè)關(guān)注的課題。目前在整個(gè)供配電系統(tǒng)中普通存在著配電端變壓器數(shù)量多、損耗大、自動(dòng)化程度低、運(yùn)行維護(hù)工作量大等問題，因此，采用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制，對(duì)降低損耗、節(jié)約電能具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文從變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要意義入手，著重闡述變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；經(jīng)濟(jì)；運(yùn)行；損耗

前言：變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在確保變壓器安全運(yùn)行及保證電量的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，通過變壓器運(yùn)行方式的合理選取、負(fù)荷曲線的優(yōu)化調(diào)整、全網(wǎng)變壓器運(yùn)行位置的優(yōu)化組合以及變壓器運(yùn)行條件的改善等措施，最大限度地降低變壓器的電能損耗。基于各終端的功能分析可以看出，各個(gè)終端功能有相同之處但又不可替代，但所有裝置在硬件和軟件上都沒有考慮到配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的控制，即無(wú)配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的擴(kuò)展功能。

1 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要意義

降低變壓器電能損耗的主要途徑首先是對(duì)高能耗變壓器進(jìn)行更新與改造、開發(fā)節(jié)能變壓器以降低變壓器自身的總損耗，再者就是實(shí)行變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以提高變壓器的運(yùn)行效率。前幾年，經(jīng)過全國(guó)上下的農(nóng)村電網(wǎng)改造工程，供、用電部門已經(jīng)基本上更換了陳舊的高能耗變壓器。但目前我國(guó)大部分供、用電單位的變壓器仍在自然狀態(tài)下運(yùn)行，沒有采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因不僅在于不正確的傳統(tǒng)觀念影響，也在于不合理的變壓器容量電價(jià)制度的制約。根據(jù)一些實(shí)例和多方面的科學(xué)分析，如全面開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，至少可以節(jié)約總用電量的1%以上。全面推行變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不用投資或只用少量投資，全國(guó)每年就可以節(jié)電100多億kWh的電量。因此，開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有極其重要現(xiàn)實(shí)意義[1]。

近幾年，我國(guó)高能耗行業(yè)發(fā)展過于迅速，能源問題尤其是電力供應(yīng)出現(xiàn)了短缺局面，不同程度的拉閘限電在全國(guó)二十多個(gè)省市卷土重來。為解決電力緊張的問題，除了國(guó)家加大電源建設(shè)的速度外，搞好電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也是及其重要的一項(xiàng)工作。開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，是節(jié)約電能的一個(gè)重要手段。因此開展變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的研究非常必要。

2 變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1主程序流程

程序開始，首先讀取變壓器兩側(cè)及低壓側(cè)母聯(lián)的開關(guān)量，從而判斷出變壓器當(dāng)前的運(yùn)行方式。然后讀取變壓器低壓側(cè)的模擬電氣量，將所有數(shù)據(jù)存入一數(shù)據(jù)庫(kù)，再將上述數(shù)據(jù)用于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化程序，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是否需要改變變壓器運(yùn)行方式，如果需要改變變壓器的運(yùn)行方式，再進(jìn)行安全約束條件的判定。如果滿足安全約束條件，則進(jìn)行投切變壓器的操作，顯示并記錄控制策略。上述任一條件不滿足，則返回繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)。

變電站內(nèi)變壓器所帶的負(fù)荷隨著用戶而改變，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)計(jì)算程序所確定的變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式可能隨變壓器所帶負(fù)荷的變化而頻繁改變。但從電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的角度考慮，要避免短時(shí)間內(nèi)變壓器的負(fù)荷波動(dòng)，導(dǎo)致頻繁地投切變壓器，影響變電站的安全運(yùn)行[2]?？刂葡到y(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中采取了一系列安全措施，首先系統(tǒng)要對(duì)連續(xù)三次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)判斷為相同的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式后才去啟動(dòng)投切程序，在投切程序里，還要進(jìn)行以下三個(gè)條件的判定：

（1）要滿足變壓器現(xiàn)場(chǎng)安全運(yùn)行規(guī)定的每天投切次數(shù)；

（2）上次變壓器投切后要滿足一定的運(yùn)行時(shí)間；

（3）進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，要求當(dāng)前實(shí)際負(fù)荷與負(fù)荷預(yù)測(cè)值相吻合，估計(jì)目前的負(fù)荷要持續(xù)相當(dāng)一段的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)間。

當(dāng)同時(shí)滿足上述三個(gè)條件后，控制系統(tǒng)最后動(dòng)作出口，去投切變壓器。

2.2編程語(yǔ)言及軟件運(yùn)行環(huán)境

軟件的開發(fā)采用了C++ Builders與Access相結(jié)合，C++ Builder作為整個(gè)系統(tǒng)軟件的連接體，起協(xié)調(diào)聯(lián)系作用；Access作為計(jì)算分析所需數(shù)據(jù)的載體。C++Builder是一個(gè)通用的數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)工具。作為32位Windows環(huán)境下的快速開發(fā)工具（RAD）， C++ Builder基于最流行的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言C++，采用領(lǐng)先的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，并結(jié)合使用了圖形用戶界面的先進(jìn)特性和設(shè)計(jì)思想，使得C++ Builder成為目前在32位Windows環(huán)境下最具有吸引力的開發(fā)工具之一[3]。該語(yǔ)言簡(jiǎn)潔明快，功能強(qiáng)大，開發(fā)組件多，深受編程者歡迎。它提供了一個(gè)面向?qū)ο?、可視化設(shè)計(jì)的快速應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，這種環(huán)境讓編程者能以編寫最少的程序碼來建立高執(zhí)行效率的Windows應(yīng)用程序。Access是Microsoft公司推出的Office組件之一，是目前最流行的、功能強(qiáng)大的桌面數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。使用Access無(wú)需程序代碼，僅通過直觀的可視化操作即可完成大部分?jǐn)?shù)據(jù)的管理工作。

在本控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，Access操作簡(jiǎn)單，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活地設(shè)置變壓器技術(shù)參數(shù)和軟件運(yùn)行控制參數(shù)，而且使用C++Builder可以靈活方便的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和操作。

2.3界面設(shè)計(jì)

隨著電力系統(tǒng)的日益發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形顯示在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方面得到了廣泛的應(yīng)用。用圖形來顯示被控對(duì)象在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，清晰明了，形象直觀，比指示燈、數(shù)字儀表等所包含的信息量大得多，因而使運(yùn)行人員能更直觀地了解變電站設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)設(shè)備故障或者異?？焖僮鞒雠袛啵岣吡斯ぷ餍蔥4]。

本程序的界面設(shè)計(jì)具有清晰易懂、簡(jiǎn)單明了的特點(diǎn)。界面設(shè)計(jì)為按菜單顯示，各種不同的功能放置在不同的菜單里，運(yùn)行人員可以根據(jù)需要在主窗口上直接切換菜單來查看各種需要監(jiān)測(cè)的功能。當(dāng)程序開始運(yùn)行時(shí)首先顯示主窗體，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，即可自動(dòng)進(jìn)入變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)還可查看各種圖形、報(bào)表和數(shù)據(jù)記錄等等。

本控制軟件有以下功能特點(diǎn)：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理：按系統(tǒng)控制要求實(shí)時(shí)采集要求的有關(guān)模擬量和開關(guān)量，建立一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性。

控制功能：能跟隨變壓器負(fù)荷的實(shí)時(shí)變化，以操作提示或?qū)崟r(shí)控制的方式監(jiān)視變壓器的運(yùn)行。其中操作提示可警告運(yùn)行人員對(duì)變壓器進(jìn)行倒閘操作，實(shí)時(shí)控制可準(zhǔn)確可靠的自動(dòng)投切變壓器。兩種控制方式可由運(yùn)行人員任意選擇[5]。

畫面顯示功能：能實(shí)時(shí)顯示變電站主接線開關(guān)狀態(tài)、主變實(shí)時(shí)有功、無(wú)功、視在功率曲線及各種運(yùn)行方式下的功耗曲線，而且可以查看歷史負(fù)荷曲線。

報(bào)表打印處理：能將變電站任意時(shí)刻的運(yùn)行數(shù)據(jù)、變壓器技術(shù)參數(shù)等以報(bào)表的形式打印出來，以便變電站運(yùn)行記錄的保存分析。

具有操作事件記錄庫(kù)：把運(yùn)行過程中值班人員的操作記錄到操作事件數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于運(yùn)行人員查看。

擴(kuò)展性能好?？梢愿鶕?jù)變電站的負(fù)荷發(fā)展需要，調(diào)換或者新增變壓器。另外，也對(duì)三繞組變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行留有接口，使軟件功能更強(qiáng)。

結(jié)語(yǔ)：能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)繁榮的動(dòng)力。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，能源資源的有限和能源資源的逐日消耗越來越被人們所關(guān)注。節(jié)約能源具有更深遠(yuǎn)的歷史意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]茹蔚康，陳雨，張萍，馬韜韜，張紅燕. 配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 機(jī)電工程，2012，05：584-587.

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[3]肖珂. 配電網(wǎng)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式優(yōu)化及控制算法分析[D].遼寧工業(yè)大學(xué)，2016.

[4]王超，丁向榮. 配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式與控制實(shí)現(xiàn)的研究[J]. 煤礦機(jī)械，2013，10：202-204.

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