输配电网变压器经济运行方法的研究

１●＾？ＡＴｈｅｓｉｓｉｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ，一ｎｏｎＥｃｏｎｏｍｉｃＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｒａｎＳｍＩＳＳｌｏｎ●●ｌｒａｎＳｌｏｒｍｅｒｓｎ●ｒｎ１１＾■■ｌＩｎｌａｎｃＩＵｉｓｔｒｉＤＵｔｌｏｎＪ●ＧｒｉｄｓＢｙＳｈｅｎｇＫｅＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＺｈａｎｇＨｕａｇｕａｎｇＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｌｙ２００９独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：礅彳冲／１日期：ｐ｛＞・－７・牛学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口弧秒学位沦文作者签名孔聊签名：秒签字日期：＞神ｐ竣～签字日期：门秒∞９．７．厂、，，’■东北大学硕士学位论文摘要输配电网变压器经济运行方法的研究摘要社会经济的发展导致对能源需求不断增长，能源资源的有限与能源需求的增长之间的矛盾日渐凸显，并越来越引起人们的关注。我国是能源资源大国，同时也是能源短缺大国。我国的能源利用率远落后于美国、日本等发达国家水平，甚至比巴西、印度等一些发展中国家也要低。电力作为一种使用方便的优质二次能源，广泛应用于国计民生的各个领域。电力工业既是重要的能源生产部门，同时还是耗能大户。从发电到供电，一直到用电的过程总的电能消耗约占发电量的２８～３３％。具有巨大的可挖掘的节能潜力。电力系统中，变压器消耗的电能约占到电力系统损耗的３０％左右，即占发电量的１０％左右。降低变压器电能损耗的主要途径除了可以对高能耗变压器进行更新与改造、开发节能变压器外，还可以实行变压器的经济运行以提高变压器的运行效率。变压器经济运行充分利用现有设备，基本上不用增加投资或只需增加少量投资。因此，全面开展变压器经济运行对降低企业成本、增加企业效益具有重要的意义。文中首先介绍了变压器的基本理论、变压器功率损耗的计算方法以及变压器的负荷．功率损耗特性，重点介绍了两台双绕组变压器经济运行方式的判定方法，并给出了以综合功率损耗为目标的变压器经济运行算法。本文以铁岭电业局为应用对象，并具体根据调兵山一次变的数据针对变压器优化运行方式问题进行了具体的分析计算。本文提出了基于潮流计算的单时段法变压器经济运行方式的判定，并提出了变压器在各种运行方式下的通用计算方案。在此基础上，进一步给出了以系统负荷预测结果为前提的多时段法变压器经济运行方式的判定，并给出了求解过程。随之对两种方法进行了对比，通过对不同负荷条件下两种方法计算结果的分析，证明两种方法各有优势，应针对不同的负荷情况选用不同的计算方法，计算的结果也验证了这种这种情况。本文通过对现有区图法的改进，提出了基于电压、功率因数和负载的三维区图法，并将其运用于变压器经济运行方式的判定，并针对调兵山一次变数据对三维区图法的应用进行了仿真分析。关键词：变压器；经济运行；时段法；潮流计算；负荷平滑；区图法—－ＩＩ～，ｎ－■●●’东北大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｃｏｎｏｍｉｃＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｉｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＧｒｉｄｓＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｅｎｅｒｇｙｉｓｇｒｅａｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ晰ｔｌｌｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｃｏｎｏｍｙ，ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｂｙｔｈｅａｇｇｒａｖａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｅｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｅｍａｎｄ，ｗｈｉｃｈａｔｔｒａｃｔｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｃｏｎｃｅｍ．Ｃｈｉｎａｐｏｓｓｅｓｓｒｉｃｈｅｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｆａｒｂｅｈｉｎｄｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，Ｊａｐａｎａｎｄｏｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄｃｏｕｎｔｒｉｅｓ，ａｎｄｅｖｅｎｌｅｓｓｔｈａｎＢｒａｚｉｌ，Ｉｎｄｉａａｎｄｏｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ａｓａｎｅａｓｙ－ｔｏ—ｕｓｅｍｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙｓｅｃｏｎｄａｒｙｅｎｅｒｇｙ．ｐｏｗｅｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓａｒｅａｓｏｆｐｅｏｐｌｅ’Ｓｌｉｖｅｌｉｈｏｏｄ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓｎｏｔｏｎｌｙａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｎｅｒｇｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｅｃｔｏｒ，ｂｕｔａｌｓｏｅｎｅｒｇｙ—ｈｕｎｇｒｙ．Ｔｈｅｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｃｃｏｕｎｔｓｆｏｒａｂｏｕｔ２８—３３％ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｆｒｏｍｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｏｕｓｅ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｈａｓｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｔａｐｔｈｅｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄＣａｎｃｏｎｓｕｍｅ３０％ｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｌｏｓｓ，ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇａｂｏｕｔ１０％ｏｆｇｅｎｅｒａｔｅｄｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌｏｓｓｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓａｖｅｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｍａｉｎｗａｙｓｔｏｒｅｄｕｃｅｐｏｗｅｒｌｏｓｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｃｌｕｄｅｕｐｄａｔｉｎｇ、丽ｔｈｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎｄｔｈｅｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅ矗ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＣａｎａｌｓｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ．Ｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅａｎｄｄｏｎｏｔｈａｖｅｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｏｒｊｕｓｔ‘ｅｘｉｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｓｌｉｇｈｔｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔａｒｅｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｓｔｓａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｆｏｒｃａｒｉｎｇｏｕｔｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｓｏｆｔｈｅｓｉｓａｌｅｐｒｅｓｅｎｔａｓｆｏｌｌｏｗｓ：（１）Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｐｏｗｅｒｌｏｓｓａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｏａｄ－ｐｏｗｅｒｌｏｓｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｗｏｔｗｏ－ｗｉｎｄｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｏｗｅｒｌｏｓｓｈａｓａｌｓｏｂｅｅｎｇｉｖｅｎ．一ＩＩｌ—东北大学硕士学位论文Ａｂｓｔｒａｃｔ（２）ＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｂａｓｅｄＯｉｌｔｈｅｄａｔａｏｆＤｉａｏｂｉｎｇｓｈａｎ，ａｎｄｂｅｉｎｇａｐｐｌｉｅｄｉｎＴｉｅｌｉｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｕｒｅａｕ．（３）ＴｈｅＭｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｍｏｄｅｏｆａｓｉｎｇｌｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｈｏｕｒｓｈａｓ，ｏｎｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＦｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄｗｈｉｃｈ，ｍｅｔｈｏｄｏｆｍｕｌｔｉ—ｔｉｍｅｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｔｏｈａｓｂｅｅｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｎｄ心。ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｔｈａｓａｌｓｏｂｅｅｎｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｂｏｔｌｌｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｔｈｅｉｒｏｗｎａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｓｈｏｕｌｄｂｅｃｈｏｓｅｎｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓ．（４）Ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｚｏｎｅｄｉａｇｒａｍｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｖｏｌｔａｇｅ，ｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒａｎｄｌｏａｄｔｈｒｏｕｇｈｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｚｏｎｅｄｉａｇｒａｍ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｗａｙｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓＷａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈｅｍｐｌｏｙｉｎｇｔｈｅｄａｔａｏｆＤｉａｏｂｉｎｇｓｈａｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；Ｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎ；Ｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ；Ｐｏｗｅｒ－ｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；Ｌｏａｄｓｍｏｏｔｈｉｎｇ；Ｚｏｎｅｄｉａｇｒａｍ—ＩＶ一’●’东北大学硕士学位论文目录目录独创性声明…………………………………………………………………Ｉ摘要………………………………………………………………………………………．ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔ…………………………………………………………………………………………………………………ＩＩＩ第１章绪论………………………………………………………………１１．１课题的研究背景………………………………………………………………………ｌ１．２国内外研究现状……………………………………………………………………．．３１．３存在的问题…………………………………………………………………………。３１．４本文的主要工作………………………………………………………………………５第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析…………………７２．１变压器的工作原理和型号编码原则…………………………………………………７２．２变压器的主要技术参数……………………………………………………………。９２．３变压器功率损耗的计算方法………………………………………………………．１１２．４变压器间技术特性优劣判定及其应用……………………………………………１２２．４．１容量相同的双绕组变压器…………………………………………………一１３２．４．２容量不同的双绕组变压器…………………………………………………一１５２．５技术特性优劣分析在四合二次变中的应用………………………………………１７２．６容量相同的双绕组变压器并列运行方式…………………………………………１８２．６．１相同台数间的变压器并列运行……………………………………………。１９２．６．２不同台数间的变压器并列运行………………………………………………２０２．６．３相同台数与不同台数间的变压器并列运行………………………………一２２２．７容量不同的双绕组变压器并列运行方式…………………………………………２４２．７．１相同台数并列运行变压器…………………………………………………。２４２．７．２不同台数并列运行变压器…………………………………………………．．２５２．８变压器的经济负载系数与经济运行区间…………………………………………．２６２．８．１变压器经济负载系数…………………………………………………………２６２．８．２变压器的经济运行区间………………………………………………………２９２．９铁岭电业局２２０ＫＶ变电站经济运行方式分析…………………………………。３０第３章基于时段控制的变压器经济运行研究…………………………３３３．１基于潮流计算的单时段变压器经济运行…………………………………………３３～Ｖ一东北大学硕士学位论文目录３．１．１牛顿．拉夫逊潮流算法………………………………………………………．３３３．１．２潮流计算过程中对变压器的处理…………………………………………。３６３．１．３单时段控制法的数学模型…………………………………………………．．３７３．１．４单时段法在调兵山一次变中的应用…………………………………………．３８３．２基于负荷平滑法的多时段变压器经济运行………………………………………４２，扫，ｔ３．２．１短期负荷预测模型及趋势简化……………………………………………．．４２３．２．２多时段控制法的数学模型…………………………………………………。４５３．２．３多时段变压器运行的优化方案……………………………………………。４７３．２．４多时段法在调兵山一次变中的应用………………………………………。４９３．３单时段法与多时段法的复合应用…………………………………………………５１第４章基于三维区图的变压器经济运行研究…………………………５７４．１引言…………………………………………………………………………………。５７４．２二维区图法…………………………………………………………………………．５７４．２．１传统九区图法…………………………………………………………………５７４．２．２改进九区图法…………………………………………………………………５９４．２．３五区图………………………………………………………………………。６２４．３三维区图……………………………………………………………………………６４４．３．１提出目的………………………………………………………………………“４．３．２参数极限值的设定…………………………………………………………。６４４．４三维区图的控制策略………………………………………………………………。６５４．４．１三维控制策略………………………………………………………………．．６５４．４．２三维区图的平面投影控制策略……………………………………………．．６９４．５针对调兵山一次变的区图法仿真分析……………………………………………７１第５章结论与展望………………………………………………………７５５．１本文结论……………………………………………………………………………．．７５５．２未来工作的展望……………………………………………………………………．７５参考文献…………………………………………………………………．７７致谢………………………………………………………………………………………８１攻读硕士期间所取得的成果……………………………………………．８３一Ｖｌ一第１章绪论．１．１课题的研究背景酗发展离不开能源。世界经济的发展需要消耗大量能源。能源是人类赖以生存的物质基础，是社会发展和经济繁荣的动力。随着经济的发展，社会对电网容量的需求越来越大。面对能源需求的不断增长，与之相对应的却是化石燃料资源的加速枯竭。能源资源的有限与能源需求的增长之间的矛盾日渐凸显，并越来越引起人们的关注ｌｌ巧】。我国是能源资源大国，但按人均资源占有率不及世界平均水平四分之一，因此我国是能源短缺大国。我国低科技含量的能源运转系统导致了从能源开发、运输、加工到用能终端的效率都很低。与国际先进水平相比，我国主要产品能源单耗平均要高出３０～８０％，能源利用率不仅远远落后于美国、日本等发达国家水平，甚至比巴西、印度等一些发展中国家也要低【６罐】，图１．１所示为２００７年世界主要国家的能源利用经济效率，可以看出我国还是能源管理水平落后大国【５Ｊ。图１．１世界主要国家的能源利用经济效率Ｆｉｇ．１．１Ｅｃｏｎｏｍｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｎｅｒｇｙ－ＵＳｅｏｆｍａｊｏｒｃｏｕｎｔｒｉｅｓｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ“建设节约型社会，实现可持续发展＂是我国的基本国策。《中华人民共和国节约能源法》第四条明确提出了“节能是国家发展经济的一项长远战略方针＂，第十条还指出“能源节约与能源开发并举，把能源节约放在首位方针”。面对资源与环境的双重压力，节约能源更具有深远的历史意义【１，３】。电力作为一种使用方便的优质二次能源，广泛应用于国计民生的各个领域，当今世东北大学硕士学位论文第１章绪论界“能源的发展是以电力为中心＂。电力工业既是重要的能源生产部门，同时还是耗能大户。根据有关资料的估算：从发电到供电，一直到用电——广义电力系统中的各种电气设备（包括发电机、变压器、电力线路、电动机等）消耗的电能约占总发电量的２８～３３％，具有巨大的可挖掘的节能潜力［９－１１ｌ。有数据统计显示：我国电网的线损率高达８．７％，而德国仅为４．６％。落后的原因是多方面的，但我国电网损耗大的主要是由于我国的城乡电网结构和企业电网结构中电网运行管理中科技含量太低所致。变压器是作为电力系统运行的主要设备之一，是使用十分广泛的、实现电能转换与分配的电气设备。一般来说，从发电、供电一直到用电，需要经过３～５次的变压过程。因此，在电力系统中，变压器不仅总台数远多于发电机，而且总容量也远大于发电机的总容量，同时也大于电动机的总容量。系统中所有变压器的总容量可达发电机总容量的７倍之多。目前，我国在运变压器的总容量约为３５亿ｋＶＡ，并还在以每年２亿ｋＶＡ的速度增长。众所周知，变压器在运行过程中是要产生功率损耗的。因此，尽管变压器自身效率很高，但因其可观的使用数量和总容量，使得变压器在传递电能的过程中，总的电能损耗占到电力系统损耗的３０％左右，也即占发电量的１０％左右【１，２，５，１２１。对全国来说，这意味着全国每年仅变压器的电能损失就将在２５００多亿ｋＷｈ以上，损耗数目非常惊人。降低变压器电能损耗的主要途径除了可以对高能耗变压器进行更新与改造、开发节能变压器外，还可以实现变压器的经济运行以提高变压器的运行效率。因为变压器的电能损耗除了与变压器性能容量和台数有关外，还随负荷的变化而变化。因此，合理地选择变压器的运行方式和按变压器经济运行条件调整用电负荷，可以降低变压器的损耗，实现节约用电。变压器经济运行是指在满足供电对象用电需求和安全的条件下，采取技术或管理措施使变压器处于电能损耗最低状态下运行，其实质就是变压器的节电运行。变压器经济运行充分利用现有设备，基本上不用增加投资或只需增加少量投资【１１１。目前我国大部分在运变压器仍处于自然运行状态，还没有采用经济运行方式。根据对多个已开展变压器经济运行的实例进行科学分析【４，１３’１７】，可知其节电量在１－７％之间。因此，全面开展变压器经济运行既是实现电力系统经济运行的重要环节，也是节约电能的一个重要手段。开展变压器经济运行，能够降低企业成本、增加企业效益。因此开展对变压器经济运行的研究具有重要的意义…８。们。—－２～奎！！查兰堡主堂堡垒查笫１章绪论１．２国内外研究现状由于变压器的容量、电压等级、铁芯、绕组结构以及制造工艺的不同，必然造成不同变压器间的技术特性和参数存在着差异。在负载相同的条件下，也就必然会出现有的变压器运行损耗大，有的变压器运行损耗小的情况。为了降低变压器损耗，提高变压器的运行可靠性，各国都对变压器的电磁原理进行了深入的研究，试图利用变压器容量与损耗之间的关系和变压器与运行成本之间的关系来推导出特定变压器的基本电磁关系。自１９２０年魏得曼教授提出变压器经济运行理论基础后，长期以来，变压器经济运行节电技术倍受重视，国内外的许多专家学者都对此进行了大量的分析研究，并取得了丰硕的成果［Ｉ，５，２１‘２４ｌ。１９５３年，前苏联出台了电工工业技术管理法规，其中明确规定了“对于每一发电厂或变电站，应以负荷曲线为依据和使损失减少到最小为原则，规定出运行变压器的数目＂。１９７９年，日本制定了工厂合理使用能源的考核标准，其中有一条提出要“调整变压器的工作台数，并合理分配负荷，以保证经济运行＂。１９９６年，美国电气制造商协会依据ＮＥＭＡＴＰ．１标准给出了一种独特的经济分析方法一总拥有费用法（ＴＯＣ），即按总拥有费用来选择变压器；１９９８年美国能源部与环保署共同发起了“能源之呈变压器计划”来推广高效能低损耗配电变压器；目前，欧盟也正在制定这样一个最低能效的欧洲标准。在我国，变压器经济运行的研究工作开展的比较早，取得了许多成果【１，３，５，１２１，并且根据择优选择变压器和最佳运行方式的一套完整的理论计算方法，制定出了相应的技术标准《工矿企业电力变压器经济运行导则》，使电力变压器经济方式的选择、计算和管理规范化。沈阳工业大学成立了变压器经济运行研究所专门针对变压器经济运行问题进行研究，胡景生教授对变压器经济运行方式进行了系统的理论分析，出版了《变压器经济运行》等专著和大量论文，并结合计算机技术开发出了变压器经济运行软件，在系统运行中也取得了一定的效果。大量的现场运行实例证实了变压器经济运行是一种经济实用的节电手段【２５。２引。１．３存在的问题虽然近年来，我国很多地区都在推广变压器的经济运行，但是由于各地区自动化水平不平衡以及长期以来在变压器经济运行中普遍存在的一些陈旧观念和习惯做法，即通—刁一东北大学硕士学位论文第１章绪论常所说的误斟１，５１，使得变压器在实际生产运行中存在着不同程度的低效运行，主要表现在：（１）误认为小容量变压器接近满载后才使用大容量变压器运行；（２）误认为一台变压器接近满载后则应两台变压器并列运行；（３）误认为变压器效率最高点时的负载率为７５％左右；（４）误认为变压器负载率低于３０％时是变压器负载过轻（俗称“大马拉小车”）；（５）误认为两台相同容量的变压器一台运行一台备用时，可随机选择运行方式。正是这些错误的认识，造成在许多情况下变压器不处于经济运行状态，造成了电能的浪费。要消除这些误区，必须要找出产生错误认识的根源。随着世界经济的发展，技术在不断进步，变压器的制造水平也在不断提高，导致变压器的技术参数发生了巨大的变化，尤其是铜铁损耗之比发生了巨大的变化。如果我们仍然按照前苏联彼德洛夫教授的变压器经济运行理论进行变压器经济运行的计算，必将产生很大的误差，从而走进变压器经济运行的误区。由此可以看出，没能“与时俱进＂是产生变压器经济运行的误区的主要原因。另外，虽然涌现出了大量的有关变压器经济运行的成果，但是这些成果大多都是在基于理想的情况下，研究变电站内变压器的差别，计算出各运行方式下的功率损耗值，确定它们在不同负载条件下的经济运行方式。这对于变电站内台数少并且接线简单的情况时比较实用，但是当变电站内变压器数目较多、接线较复杂，实际运行中不同变压器间的负载并不是按额定容量分配时，要想求解每一种运行方式的功率损耗计算公式非常困难的。因此，一般的论著均只讨论到两台三绕组变压器止，本文以双绕组变压器为主对变压器的经济运行进行一定的分析计算，没有给出具体的实例针对三绕组变压器进行分析。传统的变压器经济运行工作多是基于手工计算，它不仅难度大、耗时多，而且效率低、错误率高。计算机的出现，使一些依据传统手段难以实现的困难任务变得容易。近几年，涌现出了多个版本的变压器经济运行计算软件，这对变压器经济运行方式的确定发挥了很大的作用。但是这些软件许多都是基于变压器的历史运行数据进行分析计算，这对于一些负荷波动较大或变压器台数多的变电站，由于数据采集选择的偶然性大，不利于进行正确的分析和判定。基于此，研究及设计一种新的变压器经济运行控制方法对电力系统中的变压器经济运行是非常必要的。该方法应能根据预测的未来一段时间变电站内所有变压器的相关数据，进行有功、无功及其损耗的计算分析判断，选择变压器经济运行方式，并根据电压、——卜东北大学硕士学位论文第１章绪论功率因数以及负荷大小的变化确定变压器的经济运行方式。１．４本文的主要工作本论文围绕铁岭电业局变压器优化运行系统的开发，主要的工作有以下几个方面：１．介绍了变压器的基本理论、变压器功率损耗的计算方法、变压器的负荷一功率损耗特性，重点介绍了两台双绕组变压器经济运行方式的判定方法，给出了以综合功率损耗为目标的变压器经济运行算法。在此基础上讨论了如何把变压器经济运行原理与实际运行相结合，以解决实际问题。２．研究了基于潮流计算的单时段法变压器经济运行：根据潮流计算结果，形成了变压器在各种运行方式下的通用计算方案。采用这种算法，大大简化了变压器功率损耗的计算过程，计算结果的精确度也有所提高，更加符合实际运行情况。３．在单时段法的基础上，研究了多时段法变压器经济运行：根据潮流计算结果和采集的历史数据，利用一元线性回归法进行短期负荷预测，运用负荷平滑法对负荷曲线进行简化，结合给定的约束条件，得出给定时间段内的变压器最优运行方案，较好地解决了变压器投切时机的选取问题。４．综合比较了单时段法与多时段法，对两种方法的适用条件进行了深入分析，并结合具体数据对两种优化方法分别进行计算，计算结果证明两种优化方法都是可行的，并适用于不同的负荷条件。５．通过对现有区图法的改进，提出了基于电压、功率因数和负载的三维区图法，并将其运用于变压器运行方式的优化，并针对调兵山一次变数据对三维区图法的应用进行了仿真分析。～５一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析２．１变压器的工作原理和型号编码原则１工作原理变压器是一类根据电磁感应而将交流电变换为同频率、不同电压的交流电的非旋转式电机【１，５１。以最简单的双绕组变压器为例，一个变压器主要由两个绕组和穿过这两个绕组的共同磁路组成，如图２．１所示。与电源相连的绕组（即输入电功率的绕组）称为原绕组或一次绕组；与负载相连的绕组（即输出电功率的绕组）称为副绕组或二次绕组。为加强磁场、提高效率，两个绕组通常均绕制在同一个闭合的铁心上。Ｖ弋一一、～ｒ－．－＂Ｕ弋．－４－－一一、，、图２．１变压器的工作原理Ｆｉｇ．２．１Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ变压器铁心一般由两面涂有绝缘层的冷轧取向硅钢片叠加或卷取而成。变压器铁芯分为芯式和壳式两大类。通常芯式铁心用于高电压、小容量的变压器；壳式铁心则用于低电压、大容量的变压器。变压器绕组由铜或铝的绝缘扁导线或圆导线绕成。原、副绕组匝数不同，电压不同。大型变压器还有冷却系统、保护装置、出线装置和油箱等部分。根据电磁感应定律，可知感应电动势的大小与绕组的匝数以及主磁通的最大值成正比，即：Ｅ＝４．４４ｆＮＯ肼（２．１）式中：Ｅ一感应电动势，单位Ｖ；厂一交流电频率，单位Ｈｚ；Ⅳ—绕组匝数；①。一主磁通的最大值，单位Ｗｂ。东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析如图２．１所示的变压器的一次、二次绕组的匝数分别为Ｗｌ和Ｗ≥。当在变压器的一次侧施加ＵＩ的交流电压时，一次侧的电流值为Ｉｌ，铁心中产生的磁通量为①。当不计磁通损失并且二次侧断开时，有：篑＝每＝瓮＝Ｋｃ２２，、。％易Ⅳ２式中：Ｕ２为二次侧绕组的端电压，Ｋ为变压器的电压比。由式（２．２）可知，变压器的电压比即为绕组比。当二次侧连接一个阻值为Ｒ的负载时，一次侧初始条件不变，假设此时二次侧的流出电流为１２，则在不计电能损失的情况下，输入功率等于输出功率，即厶Ｕ＝１２ｕｓ，因而有：丢老＝去—Ｌ＝—三＝一ｆ２．‘ｎ仁３，、。１２ＵＬＫ２变压器型号编码原则电力系统中的变压器不仅数量庞大，而且种类繁多，所以必须建立一类科学的变压器型号的编码原则，以使我们只要知道变压器的型号，就可以知道变压器的一些主要技术参数以及某些工作方式。变压器的型号编码由字母和数字组成，其含义如图２．２所示。一咿瓶腚腿掀黼临蜘黼躺柏槲梆乳鳓蒯一一一一一盼髓喝婚期一一～一一一～一～一图２．２变压器型号中各代码的含义一～叭一一～一一Ｆｉｇ．２．２Ｍｅａｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｄｅｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｍｏｄｅｌ一８－一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并５＇１行方式分析２．２变压器的主要技术参数变压器的技术参数‘１１用于表征变压器的基本性能以及其在供电过程中自身损耗的性能，这些参数是分析计算变压器经济运行的基础。本节以双绕组变压器为例介绍变压器的主要技术参数，三绕组变压器的技术参数可以参照双绕组变压器进行分析计算。１额定容量变压器的额定容量是指变压器在额定电压、额定电流作用下连续运行时输送电能的能力，以视在功率＆表示。对于单相变压器与三相变压器，其计算公式分别为式（２．４）和（２．５）：ｓＮ＝ＵＩＮＩＩＮ＝Ｕ２ＮＩｓＮＱ∞ｓＮ＝４３ｕ，．Ⅳ‘Ⅳ＝４３ｕ２．Ⅳ厶Ⅳ（２．５）式中：瓯一额定容量，即视在功率，单位ＫＶＡ；ＵⅣ、％Ⅳ一变压器一次侧、二次侧的额定电压，单位ＫＶ；厶Ⅳ、厶Ⅳ—变压器一次侧、二次侧的额定电流，单位Ａ。我国现行的变压器容量按Ｒ１０系列组合，即按呵１０＝１．２５８９２５６≈１．２６倍递增，如：１００ＫＶＡ：１２５ＫＶＡ：１６０ＫＶＡ：２００ＫＶＡ：２５０ＫＶＡ……。２空载电流空载电流的作用是变压器在空载运行时建立起主磁通，仅起励磁作用，因此空载电流又称为励磁电流。当变压器工作在额定电压下，二次侧空载时，原绕组中通过的电流即为空载电流。变压器出厂铭牌上所给的空载电流一般用百分率表示，即：，ＪｆＤ％＝争×１００％（２．６）１ＩＮ式中：厶一空载电流，单位Ａ；由于导磁材料磁化曲线具有非线性性质，且在一定电压下，磁化电流的大小与波形取决于铁芯的饱和程度与铁芯磁通密度的大小。因此，空载电流与铁芯材质、磁路的几何尺寸和铁芯制作工艺等密切相关。一般变压器的空载电流为０．６‰３％，高压大容量变压器的空载电流在ｌ％以下。东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析３空载损耗空载损耗是在变压器工作于额定电压条件下时，铁芯内由励磁电流引起磁通周期变化时产生的损耗，所以空载损耗也称铁芯损耗，简称铁损。铁芯损耗包括基本铁耗和附加铁耗。基本铁耗包括变压器铁芯中的磁滞损耗最和涡流损耗只。附加铁耗只包括铁芯叠片间由于绝缘部分引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中，如夹板、螺钉等处引起的涡流损耗记忆高压变压器中的介质损耗等。附加铁耗难以准确计算，一般约为基本铁耗的１５０／＇ｏ，－．２０％。空载损耗的计算式为：昂＝只＋忍＋只＝毛倒ｙ＋／ｃ．厂２磁ｙ＋只（２．７）式中：吃—最大磁通密度，单位Ｔ；／＇／—磁滞系数；ｙ—铁芯体积，单位１７／３；瓦、Ｋ一常数。４短路电压短路电压是指当变压器二次侧绕组短路时，在一次绕组施加额定频率的低电压并慢慢升高，直到变压器二次侧流过的电流达到额定电流时，一次绕组侧所施加的电压以，短路电压又称短路阻抗。与空载电流类似，一般情况下阻抗电压也以百分率表示，即：饥％＝争×１００％ｒ厂（２．８）ＵＩＮ阻抗电压的大小也与变压器结构密切相关，其值的大小主要取决于绕组的几何尺寸、绕组间的距离以及绕组匝数的平方成正比。５短路损耗变压器的短路损耗是指当变压器在额定负载运行时，当一次、二次侧绕组通过额定电流时，绕组中所产生的损耗即为额定负载损耗。额定负载损耗包括基本铜损Ｐ和附加铜损￡两部分。最＝ｅ＋只＝焉，；＋焉吒＋Ｃ（２．９）式中：，ｉ、吃一变压器一次、二次绕组的电阻，单位Ｑ。一１伊一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析２．３变压器功率损耗的计算方法变压器在传送功率的过程中，其自身会产生有功功率损耗和无功功率损耗。由变压器的有功功率损耗和无功功率损耗而导致受电网增加的有功功率损耗与变压器自身有功功率损耗之和即为变压器的综合功率损耗。变压器的功率损烈１１计算方法根据计算思想的不同可以分为瞬时计算法、稳态计算法和动态计算法三种。本节以双绕组变压器为例给出其功率损耗的稳态计算方法，其他的计算方法也可相应推出。１有功功率损耗Ｔ时间段内双绕组变压器的稳态有功功率损耗及损耗率的计算公式为：ＡＰ＝Ｐｏ＋ｐ２最（２．１０）Ａ尸％：竺×１００％：’片ｐＳⅣｃｏｓ（ｐ＋昂＋ｐ２乞墨生墨＿×１００％（２．１１）、式中：ｐ—’Ｔ时间段内变压器的平均负载系数。１３＝ｉＳ＝瓦丧面；Ｓ＾Ｔ时间段内变压器输出的平均视在功率，单位ＫＶＡ；只＿Ｔ时段内变压器电源侧输入的有功功率，单位ＫＷ：只－Ｔ时间段内变压器输出的平均有功功率，单位ＫＷ；ｃｏｓ叩—－Ｔ时间段内变压器负载侧的平均功率因数；ｃｏｓ（ｐ＝詈。稳态计算法适用于Ｔ时间段内的负载相对平稳、负荷率大于或等于９５％的情况，若Ｔ时间段内变压器的负载波动较大，则使用稳态计算法将造成较大误差，这种情况下则需要采用另外一种计算方法一动态计算法。２无功功率损耗变压器空载时，电源侧的励磁功率Ｑｏ（单位ｋｖａｒ）ｌ为：Ｑｏ＝瓜强（２．１２）变压器额定负载时所消耗的漏磁功率ｇ（单位ｋｖａｒ）为：Ｑｋ＝雁１（２．１３）式中：＆一变压器空载时电源侧的视在功率；Ｓｏ＝√玩ＵⅣ＝Ｉｏ％ＳＮｘｌＯ～；东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析墨一变压器短路时电源侧的视在功率；墨＝√－，ｌⅣ％＝以％＆ｘｌＯ－２。Ｑｏ、Ｑ一般情况下可以简化计算为：Ｑ０≈Ｓｏ＝厶％晶ｘｌＯ之（２．１４）Ｏｋ≈瓯＝玑％＆ｘｌＯ。２（２．１５）因此，Ｔ时间段内稳态无功功率损耗及损耗率的计算公式为：△Ｑ＝Ｑ＋ｐ２Ｑ（２．１６）△Ｑ％：丝×１００％：。名ｐ＆ｃｏｓ‘｜ｏ＋昂＋ｐ２最鱼±壁垒ｊ－×１００％（２．１７）３综合功率损耗Ｔ时间段内变压器的稳态综合功率损耗的计算公式为：必＝△Ｐ＋ＸＱＡＱ＋砗ＡＰ＝ｅｏｚ＋ｐ２吃（２．１８）式中：％一无功功率经济当量；Ｋ。—有功功率经济当量；昂ｚ一变压器综合功率空载损耗；ｅｏｚ＝ｅｏ＋心Ｑｏ＋廓晶；吃—变压器综合功率额定负载损耗；屹＝最＋％Ｑ＋砟最。Ｔ时间段内变压器稳态综合功率损耗率的计算式为：心％：‘墨兰生生；×１００％（２．１９）ｐ＆ｃｏｓ（１０２＋昂＋ｐ２最２．４变压器间技术特性优劣判定及其应用变压器的技术特性【Ｉ】是指变压器的功率损耗和损耗率的负载特性曲线，它是反应变压器技术参数和工况负载的特性。判断变压器间的技术特性优劣是实现变压器经济运行的基础，一般要求在相同的负载条件下，损耗小的为优，损耗大的为劣。据此，在某些情况下，可以直观地判断变压器间技术特性的优劣；但在另外一些情况下，变压器间技术特性优劣的判断则没有这么简单，需要经过判定公式的计算后才能够确定，这种情况主要是针对容量不同的变压器。本节以双绕组变压器为例对技术特性的优劣判断进行分析。变压器的有功功率损耗、无功功率损耗、综合功率损耗以及它们的损耗率均会随着一１２一图２．３变压器功率损耗和损耗率的负载特性曲线Ｆｉｇ．２．３Ｐｏｗｅｒｌｏｓｓａｎｄｔｈｅｌｏｓｓｒａｔｅｃｕｒｖｅｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ在对变压器间技术特性优劣进行分析时，可将其分为容量相同和容量不同的双绕组变压器两种情况。２．４．１容量相同的双绕组变压器（１）按有功功率损耗计算两台双绕组变压器Ａ和Ｂ，其铭牌参数分别为％、Ｉｏ爿％、Ｐｏ』、％％、吃和ＳｕＢ、厶曰％、Ｐ０８、％％、％，则可写出该两台变压器各自的有功功率损耗的计算公式：叱巩＋斟吃亿２２，叱吨＋㈥２％亿２３，ＰｏＢ一分别为变压器Ａ和Ｂ空载时的有功功率损耗，单位ＫＷ；％一分别为变压器Ａ和Ｂ额定负载时的有功功率损耗，单位ＫＷ。一１３一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析令叱＝嵋，可推出按有功功率经济运行时，变压器Ａ和Ｂ之间技术特性优劣判定的有功临界负载功率：ｓ—Ｎ氍删吣（２．２４）（２）按无功功率损耗计算与按有功功率损耗计算有功临界负载功率类似，各台变压器无功功率损耗的计算公式以及无功临界负载功率为：岈绕一＋斟瓯㈤岈或口＋四鳓亿２６，（２．２７）（３）按综合功率损耗计算各台变压器的综合功率损耗的计算公式以及综合临界负载功率为：屹吨＋㈥２‰（２．２８）蜴嘞＋蝌‰（２．２９）ｓＬｚ＝ＳＮ（２．３０）根据式（２．３０）的综合临界负载功率，可将变压器的运行方式分为三大类６种情况：１）０＜％＜＆。当Ｓ＜ＳＬｚ时，昂ｚ小的变压器技术特性优；当Ｓ＞％时，昂ｚ大的变压器技术特性优，如图２．４中第３种情况；２）％＞瓯、％＝豇、％＝０、－％＝００四种情况。此时在任何负载（不超载）条件下，都是昂ｚ小的（或昂ｚ相等但是屹小的）变压器优于昂ｚ大的变压器，如图２．４中第２、１、４、５种情况：一ｌ４．一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析３）％＝罟。此时两台变压器的技术特性完全相同，不存在优劣之别，如图２．４中第６种情况。（ａ）（ｂ）图２．４容量相同的两台双绕组变压器间综合临界负载功率曲线图Ｆｉｇ．２．４Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｗｅｒｌｏａｄｃｕｒｖｅｏｆｔｗｏ－ｗｉｎｄｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｆｔｈｅｓａｍｅｃａｐａｃｉｔｙ２．４．２容量不同的双绕组变压器内台焚监器的答量・％＜％，负载的税征功率为Ｓ，则阴笛父座器综笛切翠顶耗圈计算公式为：屹吨＋斟％㈣屹嘞＋四％（２．３２）令址乙＝ＡＰｚＢ，可推出按综合功率经济运行时，变压器Ａ和Ｂ之间技术特性优劣判ｓ眩＝（２．３３）同理可以求出容量不同的双绕组变压器间的有功临界负载功率和无功临界负载功率为：一１５一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析ｓＬＰ＝（２．３４）ｓ呛＝（２．３５）根据式（２．３３）的综合临界负载功率，可将变压器的运行方式分为四大类１１种情况：１）当‰妈～ｅｋ／Ｔ．Ａ．）≯２％时，解得％％，即在，Ｊ、容量变压器满载之前就需要切换为大容量变压器运行；ｅｏｚ４＜昂勿及勺名乞＜只ｋ２／Ｂ。乏２，解得％＝豇２）当‰ｑ拟％＞％解魏‰时，删啦变压器满载之后ＰＯＺＡ＝昂勿及勺形乞＜ＰｋＺ／Ｂ。加２，解得＆ｚ＝ｏｅｏＴＡ＜昂船及勺形乞＝ＰｋＺ／Ｂ。乏２，解得・％＝∞才需要切换大容量变压器运行；ｅｏｚＡ＞昂勿及Ｐｋ／ＺＡ。己２＞乞％毛，解得・％＝豇３）当‰溜弘％＜％’解晚‰时，在任何负载条件下都是容量昂别＝昂勿及勺么＜ｅｋ／７＿．Ｂ。脚２，解得屯＝ｏｅｏＴＡ＞昂勿及勺么＝Ｐｋ／ＺＢ。乏２，解得％＝∞大的变压器Ｂ的技术特性优于容量小的变压器Ａ；４）两种特例◆当昂别＞昂邪及勺么＜乞％乞时，解得＆ｚ＜－％。此时，当ｏ＜ｓ＜・％时，容量大的变压器Ｂ的技术特性优于容量小的变压器Ａ；当％＜Ｓ＜％时，容量小的变压器Ａ的技术特性优地容量大的变压器Ｂ；当Ｓ＞％时，变压器已超载，只能用容量大的变压器Ｂ运行。◆当昂别＝昂船及勺形乞＝Ｐｋ／ＺＢ．）乏２时，解得・％＝罟，这说明了两台变压器技一ｌ伊一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析术特性完全相同。但由于．‰＞．％，所以应选择容量大的变压器运行（考虑变压器运行温度对功率损耗的影响）。２．５技术特性优劣分析在四合二次变中的应用根据铁岭电业局提供的资料，昌图一次变所属的四合变电站有两台容量均为２０ＭｖＡ的双绕组变压器，其参数如表２．１中所示，现可根据变压器间技术特性优劣的判定公式来判断所给两台变压器间技术特性的优劣。表２．１变压器的技术参数表Ｔａｂｌｅ２．１Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｒａｎｓｏｆｏｒｍｅｒｓ首先计算两台变压器的有功临界负载功率：ａＬＰｓ。，～／ｐ％。４－一ｐ吃。Ｂ。＝２０×、ｖ／２２ｌ＿３＿．８＿ｌ－一２９０３．７。＝４．７（ＭＶＡ）根据前面的理论分析可知，若四合变电站按有功损耗最低运行，则当的负载小于４．７ＭＶＡ时，变压器Ｂ运行较优；而当负载大于４．７ＭＶＡ时，变压器Ａ运行较优。计算两台变压器的无功临界负载功率：ＳＬｏ＝２０ｘ√篇等＝ｊ９．４９（ＭＶＡ，则可知当四合变电站按无功损耗最低运行时，无论其负载为多大，变压器Ａ运行始终要优于变压器Ｂ运行。计算两台变压器的综合临界负载功率：在计算综合临界负载功率前，需要根据所给的变压器铭牌参数计算各变压器的Ｑ０、Ｑ、昂ｚ和屹；并设定有功经济当量后再计算综合临界负载功率，四合变电站中取值Ｋ。＝０，／Ｃｏ＝０．０５，则有：Ｓ，ｚ＝３．４４（ＭＶＡ）所以当四合变电站按综合功率损耗最低时，若负载小于３．４４ＭＶＡ，变压器Ｂ运行较优；当负载大于３．４４ⅢＡ时，变压器Ａ运行较优。一１７一＂１）６３．２（东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析２．６容量相同的双绕组变压器并列运行方式变压器经济运行方式的确定‘１１，是指当变电站有两台以上变压器运行，在供相同负载条件下，优选功率损耗最小的运行方式。按此原则，在多种变压器运行方式中，按负载从ｄ，Ｎ大的次序选出各种变压器经济运行方式的经济运行区间。本文主要以双绕组变压器分析对象，以其并列运行方式为分析目标，对拥有两台及两台以上变压器的变电站，在相同负载条件下，通过考虑变压器阻抗电压和容量等因素，优选出功率损耗最小的运行方式。若变电站有Ｎ台变压器，则该变电站的变压器运行方式有２Ｎ．１种。以三台变压器为例，则共存在７种运行方式，即变压器Ａ、Ｂ、Ｃ单台运行，两台变压器ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ并列运行以及三台变压器ＡＢＣ并列运行。要想在这七种运行方式之间优选出最经济的运行方式，需要经过十五次的比较判定（即单台变压器之间经过三次，两台并列方式之间经过三次，一台与两台并列之间经过六次，两台并列与三台并列之间经过三次），才能最终确定哪种运行方式最经济。并非任意两台变压器都可以并列运行的。要想使变电站内的多台变压器能实现安全运行与并列运行，需要满足一定的条件。变压器并列运行的最理想情况是：（１）空载时，并列的各变压器二次侧之间没有循环电流；（２）负载时，各变压器所承担的负载电流应按它们的额定容量成比例分配；（３）变压器负载侧电流应同相位。基于电网的安全与经济运行，一般要求并列运行的变压器满足以下条件：（１）绕组联结组别必须相同若绕组联结组别不同，则将在变压器二次绕组中产生循环电流，大大增加变压器的损耗，甚至烧坏变压器绕组，严重危害电网安全，这是绝对不允许的。（２）电压比应相同有关规程规定：并列运行的变压器间变比的差值必：ＦＫＩ－Ｋｌｌ×１００％）匣ｄ、于０．５％。√ＫＩＫＩＩ（３）阻抗电压应接近并列运行变压器短路阻抗相接近的具体条件是：变压器间短路阻抗的差值△‰％应满足下式的要求：△％％：纽燮ב１００％≤５％、’ｕＴｔｐ０７／ｏ一１８一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析式中：以Ｍ％一变压器最大短路阻抗的百分数；饥ｒ％一变压器最小短路阻抗的百分数；Ｕｒ，％一并列运行方式中全部变压器短路电压百分数的算术平均值。（４）容量不能相关太大。变压器运行规程规定：并列运行的变压器，其容量比不能大于３：１。《工矿企业电力变压器经济运行导则》国家标准中给出了短路阻抗相接近，两绕组变压器并列运行的综合功率经济运行方式的临界负载功率的计算式：（∑／＇１１昂乃）。一（∑／１２昂乃）。。＆ｚ＝Ｉ＝ｌＩ＝ｌ（艺吃）。。（羔吃）。ｌ＝ｌＩ＇１２（ＫＶＡ）（２．３７）ｔ＝ｌ啊（∑氏）；（∑％）；ｉ＝ｌｉ＝ｌ式中：Ｓｚ一临界负载功率；Ｓ胁一第ｉ台变压器额定容量；Ｉ、ＩＩ—指两种运行方式；踢、ｎ２—指对应Ｉ、ＩＩ两种运行方案的运行台数。由于铁岭电业局所属变电站的变压器均为双绕组变压器，并且其提供的变压器参数资料显示各变电站的变压器阻抗电压差值均小于５％，因此，本文仅对阻抗电压相接近的双绕组变压器并列运行方式进行分析。在此条件下，一般可认为对于容量相同的变压器，其负载的分配是均衡的；对于容量不同的变压器，其负载的分配是按容量进行比例分配的。对于阻抗电压相接近、容量相同的变压器而言，其并列运行的经济运行方式可以从三个方面进行分析：（１）相同台数间的变压器并列运行；（２）不同台数间的变压器并列运行；（３）相同台数与不同台数间的变压器并列运行。２．６．１相同台数间的变压器并列运行当变电站变压器总台数为Ｍ，从中选出Ｎ台变压器参与并列运行时，则Ｍ台变压器组合运行方式有ｃＺ种，每Ｎ台变压器为一组，对于这ｃＺ种组合方式，根据组合后的技术特性进行判定，从而确定经济运行方式。有Ｎ台容量相同的变压器并列以Ｉ、ＩＩ两种方式运行，则两种运行方式下的综合功率损耗的计算式为：一１９＿一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析％‰＋（志］２‰（２．３８）屹Ⅱ＝忍删＋（志）２‰（２．３９）令叱Ⅵ＝叱ⅣＩＩ，可得两种并列运行方式的综合临界负载功率：．ⅣＮ（∑‰）。一（∑‰）Ⅱｌ＝Ｉｊ＝ｌ｜ⅣＮ（２．４０）ｒｙ只，二１。一ｆｙ只，．１．式（２．４０）用于判定Ｎ台变压器并列运行时Ｉ、ＩＩ两种运行方式间技术特性的优劣，判定依据类似于２．４节中变压器间技术特性优劣的判定。同理还可推出有功临界负载功率和无功临界负载功率的计算公式。２．６．２不同台数间的变压器并列运行２．６．２．１单台与两台并列运行之间某变电站有两台变压器Ａ和Ｂ，则当变压器Ａ单独运行和变压器Ａ、Ｂ并列运行（在一定条件下投入变压器Ｂ时），其综合功率损耗计算公式：屹‰＋㈡２‰（２．４・）屹＝昂础＋（爿‰Ｂ仁４２，式中：昂抛＝昂翻＋昂纺，最拗＝‰＋％令屹＝屹矗，可得综合临界负载功率。两种方式下的综合功率损耗特性曲线如图２．５，曲线的交点为综合临界负载功率。（２．４３）１＝ｉ）４４亿—————————————————————————————————————————————————————一一一二查！！奎学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析：：：：：．：：厂（Ｓ）【∞（ｂ）图２．５单台与两台并列运行间变压器临界负载功率Ｆｉｇ・２・５ＣｄｔｉｃａｌｐｏｗｅｒｌｏａｄｃｕｒｖｅｂｅｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄＵ＇ａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｔｗｏｐａｒａｌｌｅｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ根据交点情况，可分为两种情况：１ｐｐ（１）当异ｚＢ＜兰幽－孑堕，即．嗡船＜＆时，如图２．５（ａ）ｇＪｉ：示。此情况中的两曲线交点位于＆的左侧，则当Ｓ＜蹬脑时，单台变压器Ａ运行经济，当ｓ＞ｓ告＿届时，两台变压器并列运行经济。（２）当异勿＞兰学，即蹬月占＞＆时，如图２．５（ｂ）所示。此情况中的两曲线交１ｐｐ点位于＆的右侧，则在变压器满载前一直是变压器Ａ运行经济，当变压器Ａ满载后才投入变压器Ｂ并列运行经济。同理可以推导出按有功功率损耗最小的临界负载功率ｓ／；加和按无功功率损耗最小的临界负载功率．荡肋。２．６．２．２Ｎ台并列运行与Ｎ＋Ｉ台并列运行之间Ｎ台变压器并列运行与Ｎ＋Ｉ台并列运行的综合功率损耗的计算公式：％＝娩＋（爿喜乞％＝∑‰＋Ｉ—争Ｉ∑乞ｋ』ＶＯ＾，Ｊ百（２．‰，＝净Ｎ＋Ｉ＋（盎）２善乞联立两个等求解，可得综合功率临界负载功率：—１２卜一㈤东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析Ｓ：ｚ－Ⅳ＋１＝＆（２．４６）若变压器容量相等，参数相同，则式（２．４６）ｎ－Ｊ＂简化为变压器运行台数选择的计算式。如用有功技术参数忍和最来代替综合功率技术参数昂ｚ和屹，则式（２．４６）可简写成变压器经济运行台数选择的常规计算式：ＣＮ－Ｎ＋Ｉ—ａＪｏＬｐ—ｏＮ（２．４７）２．６．３相同台数与不同台数间的变压器并列运行要全面分析变压器的并列经济运行方式，不仅要分析相同台数运行方式间的技术特性的优劣和不同台数运行方式间技术特性的优劣，同时也必须全面分析相同台数与不同台数并列变压器运行方式间技术特性的优劣。２．６．３．１两种单台运行与一种两台并列运行变电站有两台变压器Ａ和Ｂ（ｅｏ烈＜ｅｏ勿），由前面分析可知：变压器Ａ和ＡＢ之间的临界负载功率为踏仙；变压器Ｂ和ＡＢ之间的Ｉ｜缶界负载功率为．蹬彻；变压器Ａ和Ｂ之间的临界负载功率为蹬日，综合考虑这三者之间的关系，有如图２．６所示的三种情况。—－２２—（ｃ）图２．６两种单台与一种两台并列运行方式间经济运行方式的划分图Ｆｉｇ．２．６Ｔｈｅｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｓｉｎｇｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｏｎｅｐａｒａｌｌｅｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ２．６．３．２一种单台运行与两种两台并列运行变电站有三台变压器Ａ、Ｂ、Ｃ，且单台变压器运行时Ａ最经济（Ｐｏ别＜Ｐｏ勿＜Ｐｏｚｃ），则存在变压器Ａ和ＡＢ并列运行之间的临界负载功率蹬肚；变压器Ａ和ＡＣ并列运行之间的临界负载功率蹬们；变压器ＡＢ和ＡＣ并列运行之间的临界负载功率蹬卅ｃ；综合考虑三者之间的关系，存在图２．７所示的三种情况。—－２３—东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析霎邑才昂翻ｃ昂ｍ昂ａ‘ｃＪ图２．７一种单台与两种两台并列运行方式间经济运行方式的划分图Ｆｉｇ．２．７Ｔｈｅｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｏｎｅｓｉｎｇｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｔｗｏｐａｒａｌｌｅｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ２．７容量不同的双绕组变压器并列运行方式在短路阻抗电压相接近的条件下，多台变压器并列运行时‘１１，其负载额分配是按变压器容量成比例分配的。２．７．１相同台数并列运行变压器Ｎ台容量不同的变压器并列以Ｉ、ＩＩ两种方式运行，其综合功率损耗的计算公式如下：ｓ一‰（２．４８）（∑％）。ｌ＝ｌ％ｌ－只删Ｉ＋屹姗（２．４９）联立两个等式求解即可得出综合临界负载功率：—－２４一分析（四大类１１种情况）。同理，上式也可以改写成有功功率和无功功率的临界负载功率计算式。２．７．２不同台数并列运行变压器２．７．２．１单台运行与两台并列运行之间变电站有容量不同的两台变压器Ａ和Ｂ，当变压器Ａ单独运行和变压器Ａ、Ｂ并列运行（在一定条件下投入变压器Ｂ）时，其综合功率损耗计算公式：屹屹＋阿‰仁５・，屹＝昂础＋（去）２‰仁５２，联立等式求解，可得综合功率临界负载功率：（２．５３）对此式的分析相似于前面所述的容量相同时，单台运行与两台并列运行情况下的分析判定。同样也可推出有功功率和无功功率的临界负载功率的计算式。２．７．２．２Ｎ台并列与Ｎ＋Ｉ台并列运行之间Ｎ台与Ｎ＋Ｉ台变压器并列运行的综合功率损耗的计算式为：２％＝∑岛乃＋Ｓ∑‰（２．５４）ｆ＝ｌ∑氏ｊ＝ｌＩ；ｌ一２５—东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析ｎ＋ｌｎ＋ｌ叱（Ⅳ＋Ｉ）＝∑‰＋∑％（２．５５）ｊ＝ｌ，＝Ｉ联立求解出综合功率临界负载功率：（２．５６）综上所述，在分析计算变配电所的经济运行方式时，不仅需要根据变压器的技术参数和容量来选择变压器运行台数，同时还必须充分考虑到相同台数运行方式之间存在着经济运行方式。而且只有全面分析相同台数与不同台数运行方式之间的临界条件，才能全面准确地确定变配电所的经济运行方式。２．８变压器的经济负载系数与经济运行区间变压器在实际运行中，其自身的有功功率损耗与无功功率损耗会随着负载的变化而发生非线性变化。不论其变化曲线如何，始终都会存在一个最低点，如图２．３所示。有功功率损耗达最低时的负载系数即称为有功功率经济负载系数；同理，无功功率经济负载系数和综合功率经济负载系数的定义类似于有功功率经济负载系数。变压器的经济负载系数【１，５１是变压器理论上的经济运行点，基于变压器的经济负载系数，可以推导出变压器的经济运行区间。本节中仅以双绕组变压器为例介绍经济负载系数。２．８．１变压器经济负载系数２．８．Ｉ．１单台变压器Ｉ有功功率经济负载系数由有功功率损耗率的计算公式和图２．３可知，损耗率△Ｐ％是变压器负载系数∥的二次函数，并且△Ｐ％先随∥的上升而下降，然后再随∥的上升而上升；其转折点即为有功功率损耗率最低点，此时变压器的负载系数∥称为经济负载系数如，并有：—．２伊一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析鳓＝雁亿５７，当变压器的负载系数为经济负载系数时，铜损等于铁损，有功功率损耗率ＡＰ％最低，其计算式可以写为：皑％２面丽ｚｒｏ而×１００％＾ｎ‘２・５８’２无功功率经济负载系数与有功功率经济负载系数求解方法相同，可以将变压器的无功功率损耗率计算式对∥求导，并令其一阶导数为ｏ，即令丝罢兰：ｏ，可以得到：口／．Ｊ％＝尻＝影瓦（２．５９）如即为所求无功功率经济负载系数。在无功功率经济负载系数条件下，变压器无功功率损耗率最低，其计算式为：△Ｑ％＝乃丽而２００瓦甄×１。。％（２加）变压器无功损耗率的物理意义是：衡量变压器在传输有功功率过程中，变压器自身所消耗的无功功率值的百分率。３综合功率经济负载系数利用同样的方法可以求得变压器的综合功率经济负载系数∥，Ｚ为：陆＝陬（２．６１）它是指变压器的综合功率损耗率最低时，变压器输出视在功率与额定容量的比值。变压器在综合功率经济负载系数条件下运行时，其最低综合功率损耗率计算式为：屹％＝砀丽署右丽则ｏｏ％仁６２，２．８．１．２多台短路电压相接近的变压器ｌ有功功率经济负载系数—－２７—东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析当Ｎ台短路电压相接近的变压器并列运行时，各变压器的容量相同或不同时，变压器的有功功率损耗率计算式稍有区别，可分别写为：嵋‰碌嵩‰Ｘ１００％鸱，％＝———二业二丝盥Ｌ—ｆ一。ＮｐＮＳＮｃＱｓ９＋氏Ｎ＋ｐｊ１，２．６３，）．？？。ＰｌＮ峨％＝×１００％（２．６４）风ｃｏｓ缈∑％＋昂Ⅳ＋属％此时，Ｎ台短路ｔｇ／玉．相接近的变压器并列运行时的有功功率经济负载系数的计算式为：ｐ毗Ｐ＝（２．６ｓ）２无功功率经济负载系数Ｎ台短路电压相接近的变压器并列运行，当各变压器容量相同和容量不同时，无功功率消耗率的计算式以及无功功率经济负载系数的计算式分别为：△ＱⅣ％＝器ＱＯＮ２枷。％（２．６６）△ＱⅣ％＝ＱⅣ＋熊瓯ｘ１００％（２．６７）８Ｎｃｏｓｃｐ）－－］ｓ啦ｐｍＱ＝（２．６８）３综合功率经济负载系数Ｎ台短路电压相接近的变压器并列运行，当各变压器容量相同和容量不同时，综合功率消耗率的计算式以及综合功率经济负载系数的计算式分别为：蜴阽丽≤骞‰×ｔｏｏ％蜴％＝丽蒜焉差麓×１００％亿６９，（２．６９）一２８—东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析必Ⅳ％＝ｐＮ×１００％（２．７０）ｃｏｓｑ万－＂Ｓ哦＋ＰｏｚＮ＋ｐ焉Ｐ之ＮＩ＝ｌｐ毗ｚ＝（２．７１）２．８．２变压器的经济运行区间国家标准《电力变压器经济运行》对变压器经济运行区的确定原则是：变压器在额定负载条件下的运行应属于经济运行区。因此经济运行区的上限值定为尻。＝ｌ；经济运行区的下限值所对应的损耗率应与额定负载损耗率相等，其值为尻：＝彪。在经济运行区间（即尾：～尾，范围内）运行时，变压器的损耗率要低于额定负载损耗率，即变压器在经济运行区剐２９‘３２１的运行效率要高于额定负载条件下的运行效率。２．８．３．１综合功率经济运行区变压器在额定负载时（尾。＝１）的损耗率必Ⅳ％的计算式为：％％２币面ｒｏｚ丽＋ｒｋｚ４－×１００％ｔ、ｎ‘２・７２’当变压器的负载系数为尻：ｚ时，其损耗率叱。：％的计算式为：屹ｚ％：面志撩％忑川蝴的下限值。亿７３，令式（２．７２）、（２．７３））ｄ；Ｉ等，所解出的尾：ｚ即为变压器综合功率经济运行区的负载系数尾２ｚ＝罟＝彪２．８．３．２有功功率经济运行区（２．７４）与综合功率经济运行区相同，有功经济运行区上限值也取变压器的额定负载屈。＝ｌ，同理也可以推导出变压器有功经济运行区下限值为：尻２Ｐ＝雕—－２９＿一（２．７５）东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析２．８．３．３无功功率经济运行区与综合功率经济运行区相同，无功经济运行区上限值也取变压器的额定负载尻。＝ｌ，同理也可以推导出变压器无功经济运行区下限值为：尾２Ｑ５％（２．７６）２．８．３．４变压器最佳运行区ＧＢ／Ｔ１３４６２．９２中规定：变压器最佳运行区的负载系数的上限值为∥，。＝Ｏ．７５。与推导经济运行区下限值的方法相同，推出最佳运行区负载系数下限值为历：＝１．３３３ｆｌｉｚ。根据所述方法确定的经济运行区和最佳运行区，可将变压器的运行区间划分为最佳经济运行区、经济运行区、最劣运行区。其划分图如图２．８所示。根据此图，可以最终确定综合功率的运行区间为：◆最佳运行区（优选段）：１．３３３ｐ！ｚ＜∥＜０．７５；◆经济运行区：彪＜∥＜ｌ；◆最劣运行区（“大马拉小车＂运行区）：０＜∥＜彪。图２．８变压器综合功率运行区间的划分Ｆｉｇ．２．８Ｔｈｅｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｃｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｏｗｅｒ２．９铁岭电业局２２０ＫＶ变电站经济运行方式分析铁岭电业局现辖有五个一次变：昌图一次变，调兵山一次变，牛岗一次变，铁岭一次变和开原一次变，其中昌图一次变和牛岗一次变均只有一台１２０ＭＶＡ的变压器，其他一３伊一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析三个一次变各有两台１２０ＭＶＡ的双绕组变压器，因此针对铁岭局变电站的变压器经济运行，在２２０ＫＶ这一电压等级的变电站中主要针对的则是调兵山一次变、铁岭一次变和开原一次变这三个一次变。以调兵山一次变为例，现有两台变压器，其型号分别为ＳＦＺｌ０．１２００００／２２０和ＳＦＰ７．１２００００／２２０，各变压器的技术参数如表２．２所示，设定Ｋｏ＝０．０５，Ｋ，＝Ｏ．１。表２．２变压器技术参数表Ｔａｂｌｅ．２．２Ｐａｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｒａｎｓｏｆｏｒｍｅｒｓ当以综合功率损耗最小为目标判定经济运行方式时，根据给定的参数，可以先计算出如表２．３所示的其他计算所需参数和变压器Ａ、Ｂ的综合临界负载功率，Ａ独立运行与ＡＢ并列运行的综合临界负载功率、变压器Ｂ独立运行与ＡＢ并列运行的综合临界负载功率。表２．３变压器技术参数表Ｔａｂｌｅ．２．３Ｐａｒｔｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｒａｎｓｏｆｏｒｍｅｒｓｓ乞Ｂ＝６８１０８（ＫＶＡ）；Ｓ芑硒＝４２１７８（ＫＶＡ）；Ｓ艺舢＝５１３６１（ＫＶＡ）根据计算的三个综合临界负载功率值分析可知，当Ｓ＜ｓ告彻时，变压器Ｂ独立运行最优；当Ｓ＞ｓ窘舳时，变压器ＡＢ并列运行最优。因此调兵山一次变需要在负载变动值经过ｓ彦彻时根据其变动趋势切换变压器的运行方式。根据提供的调兵山一次变变压器技术参数，可以绘制如图２．９所示的变压器负载．功率损耗曲线。由采集历史数据可知，调兵山一次变２００８年６月２５日１５时的负荷数据为：Ｐ＝６０．７９０２４ＭＷ；Ｑ＝２５．６６６９８Ｍｖａｒ由此，该时刻变电站应为ＡＢ并列运行。表２．４给出了各运行方式下该时刻变压器的功率损耗。从表中可以看出，Ａ独立运行的功率损耗值最高，达４００ＫＷ．ｈ，Ｂ独立运行和ＡＢ并列运行分别较Ａ独立运行的功率损耗值节省了３．３９％和１１．０４％，节省的比例还是相当可观的。一３卜一东北大学硕士学位论文第２章双绕组变压器基本理论及并列运行方式分析＾Ｆ可可ＦＢＦＦＦＦＦ厂面一厂丽ｒ可卜矿矿Ｆ厂ｗ～厂黼ｒＦＰ黼ｒ运行膏空蒲空敦据精空图形图２．９变压器的负荷一功率损耗曲线Ｆｉｇ．２．９Ｌｏａｄ—ｐｏｗｅｒｌｏｓｓｃｕｒｖｅｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｏｆｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ表２．４各运行方式下变压器的功率损耗Ｔａｂｌｅ．２．４Ｔｈｅｐｏｗｅｒｌｏｓｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ—＿３２—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究第３章基于时段控制的变压器经济运行研究３．１基于潮流计算的单时段变压器经济运行单时段的变压器经济运行，其实质是在给定的电网负荷条件下，寻找出一种最优的运行方式，以确保在变压器安全运行和保证供电质量的前提下，最大限度上降低变压器损耗，提高输电效率，获得经济效益。针对在变电站内变压器数量较大以变压器的接线方式较为复杂的情况下，使用通用的变压器损耗计算公式不仅经常得不到最终的使变电站内变压器实现经济运行的解析方程式，还会使问题变得更加复杂化。为解决这个问题，本节中提出利用电力系统中潮流计算的方法来计算变压器的电能损耗。３．１．１牛顿．拉夫逊潮流算法潮流计算是电力系统分析的一件基础工作，能量管理系统中的许多高级应用如最优潮流ＯＰＦ、电压稳定分析ＶＳＡ、暂时稳定分析ＴＳＡ和系统可用传输容量ＡＴＣ等的计算都是建立在潮流计算的基础之上的。所以潮流计算的精确性和快速性一直都是最计算中最重要的两个问题【３粥７１。常规的电力系统潮流计算是根据给定的电力网络结构和运行参数，求解出整个网络的运行状态（包括母线电压、网络中功率的分布以及功率损耗等）。潮流计算的结果对研究系统的运行方式以及制定供电方案等都是必不可少的参考数据。有关潮流方程的计算方法很多。以导纳阵为基础的Ｇｕａｓｓ迭代法，原理简单，内存需求少，但算法收敛性差；以阻抗矩阵为基础的迭代法收敛性有所提高，但矩阵存储内存需求量大，限制了解题规模。如今，最基本、最实用的潮流求解方法是结合了稀疏矩阵技术的Ｎｅｗｔｏｎ．Ｒａｐｈｓｏｎ法（牛顿．拉夫逊法，简称牛拉法）０Ａ及ＰＱ分解法。单时段法变压器经济运行是一个典型的潮流计算模型。其潮流计算的主要过程为：利用已知的变电站中各变压器的参数以及变压器高低压侧母线上所带负荷，求出不同网络连接方式下变电站内变压器总的电能损耗，比较得出电能损耗最小的连接方式，也即经济运行方式。一般来说，变电站内变压器经济运行的局部系统节点少，相对较接线方式也较简单，出现病态潮流的可能性很小，因此，本节采用基本的牛拉法即可解决前面所述问题。牛拉法是解决非线性问题的典型算法，它的原理是将非线性方程组的求解过程变成一３３—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究反复求解与之相应的线性方程组的过程，这一过程也称为逐次线性化迭代求解过程。牛拉法计算潮流的核心是建立和求解修正方程式。由于节点功率方程有直角坐标和极坐标两种形式，因而，修正方程式也相应有两种坐标形式，本节中采用的是直角坐标，即电压用直角坐标表示。用直角坐标形式表示的节点有功、无功功率方程如下：只＝ｑ∑（Ｇ；：『巳一色乃）＋ｚ∑（ｑ乃＋岛巳）（３．１）Ｑ＝ｚ主（Ｇ！｜，巳一岛乃）一ｑ窆（ｑ乃＋岛勺）（３．２）ｊ＝ｌＪ＝ｌ式中：ｉ，ｊ＝１，２，…，１１。ｉ，ｊ表示网络结构图中节点的编号，ｉ，ｊ两个节点间必须直接相连；乞，Ｐ，一表示第ｉ和ｊ个节点复数电压相量的实部；Ｚ，，一表示第ｉ和ｊ个节点复数电压相量的虚部；Ｇ一表示第ｉ和ｊ个节点间的复数导纳的实部；忍，—表示第ｉ和ｊ个节点间的复数导纳的虚部；只一表示第ｉ个节点的有功功率；Ｑ一表示第ｉ个节点的无功功率。为了建立修正方程式，需要在计算前对系统中的各类节点的编号进行划分，划分的规则如下：●系统中共有ｎ个独立的节点，编号为ｌ，２，３…，１１，其中包含有一个平衡节点，令其编号为ｓ；・系统中有（ｍ一１）个ＰＱ节点，编号为ｌ，２，３…，ｍ，其中包含编号为Ｓ的平衡节点：・系统中有（ｎ—ｍ）个ＰＶ节点，编号为ｍ＋１，ｍ＋２，…，１１。式（３．１）和（３．２）即为ＰＱ节点的基本方程式，而ＰＶ节点由于ｑ、Ｚ的存在，引出了对应节点的电压数值Ｕｉ，它们服从：口＝ｄ＋Ｚ２（３．３）由此，可以得出修正方程式中指定节点的有功、无功功率以及电压值的不平衡量：广ｎｎ］衅＝只一只＝兄－Ｉｑ∑（ｑ巳一色ｚ）＋ｚ∑（Ｇ：ｆ『乃＋岛巳）Ｉ（３．４）一３４—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究△Ｑ＝绒一Ｑ：ｉ＝级一ｌ嘉（ｑ勺一岛乃）一ｑ兰．／１１（Ｇｆ，乃＋岛勺）］（３．５）△昕＝磁一昕＝呒一（彳＋ｚ２）（３．６）式中：兄，Ｑ一注入节点ｉ的有功、无功功率；吼一节点ｉ的电压值。直角坐标形式的修正ｈ－程可以表示为：且・Ⅳ１ｔＨ，：Ⅳｌ：ｌＥｐⅣｌ，Ｈ１。Ｍ。ｌＩ颤《％－厶。Ｍｚ厶：；Ｍｐ厶ＰＭ。厶。Ｉｌ她舡ｇ且・Ⅳ２ｔ卫ｚⅣ２：ｉ码ｐⅣ２Ｐ皿。Ⅳ２。ｌＩ馘鸠・厶ｔ鸠ｚ厶ｚ｜鸩，厶ｐ鸩一厶。ｌＩ叱…！………ｊ………三Ⅲ……三…ｌ…！………三Ⅲ………ｉ………！…忆三．………………………………………………………●…………………………………………………………’ｌＩ．………（３．７）Ｈ—《Ｎ畎Ｈｐ２Ｎｐ２１Ｈ。ｐＮ叩Ｈ口，ＩＮＤ，ｌ心△ｆｐ舡乏Ｂｔ％乃：＆ｚ；％％％％ＩＪ≮纰蛔必坞；｜ｑ叫叱蛾以．Ｍ。以：Ｍ：｜‰％如％Ｉｌ蜕Ｒ．晶Ｒ：Ｉ．—一２（ｍ．１）—————斗．＿—一２（ｎ－ｍ）——一瓯：；％％如屯ｌＩ瓴式中：Ｐ２（ｎ１＋１），（Ｉｎ＋２），…，（ｎ－１）。等式右边的第一个矩阵称为雅可比矩阵。雅可比矩阵中各符号代表的意义如下：％＝筹；Ｎ∥＝ｊａ耙ｅ－－坞２努＾２署Ｑ８，如＝筹溉＝等式（３．８）所示的修正方程式，利用牛拉法解析潮流的基本步骤如下：１）形成节点导纳矩阵；２）设置各节点电压初值；３）根据各节点电压的初值求解修正方程式中的不平衡量以及雅可比矩阵中各元素值；４）求解修正方程式，求出各节点电压的变化量；５）计算各节点电压修正后的新值；～３５一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究６）利用５）得到的各节点电压新值，从３）开始进行重复迭代运算，直至满足收敛条件；７）计算平衡节点的功率以及支路功率。３．１．２潮流计算过程中对变压器的处理在潮流计算中，变压器的变比都是事先选定的，而不是按变压器实际运行的变比进行网络参数与变量的归算。根据选定的变比对变压器的数学模型进行修改，即对计算用的等值网络做修正，以使得经归算所得的网络与实际网络的计算结果相匹配。对于双绕组的变压器而言，如果变压器的变比不是标准的，则在利用计算机进行潮流计算时，如何处理网络中的变压器，形成系统矩阵是一个非常重要的问题。为了解决这一问题，可以将变压器的铭牌参数归算到变压器的某一侧，并在另一侧串联一个理想变压器（变比为Ｔ１），这相当于将变压器的参数全部归算到所连接的理想变压器的一侧，从而获得等值网络【３８４９１。前述的非标准变比变压器处理的模型如图３．１所示。假设其额定容量为＆；ＵⅣ和Ｕ，Ⅳ分别为变压器Ｉ和Ｊ两侧分接头所在位置的电压；变压器短路阻抗Ｕｒ％；短路损耗最：Ｕ。和Ｕ，Ｒ是变压器Ｉ和Ｊ两侧的系统基准电压，系统的基准容量为＆。该模型的等值电路、各个量的定义及其正方向如图３．２所示。图３．１非标准变比变压器处理模型Ｆｉｇ．３．１Ｔｈｅｄｅａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｉｔｈｎｏｎ－ｓｔａｎｄａｒｄｖａｒｉａｓｉｏｎ图３．２非标准变比变压器处理模型等值电路以及参考量的定义Ｆｉｇ．３．２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｉｔｈｎｏｎ－ｓｔａｎｄａｒｄｖａｒｉａｓｉｏｎ根据确定的模型可以计算出的变压器有名值和标幺值如式（３．９）和（３．１０）所示。—－３伊一行研究（３．９）坼ｌ－辫ｏ２＠。∞Ｕ：Ｉ：＝－Ｕｔ；Ｉ：暗务糍在进行潮流计算时，图３．２所示的变压器等值电路还可以用图３．３所示的一个ＩＩ型二端口网络来表示。７：乙。Ｉ图３．３用ＩＩ型二端口表示的模型等值电路Ｆｉｇ．３．３ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｍｏｄｅｌｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙＩＩ－ｔｙｐｅｄｔｗｏ－ｐｏｒｔ３．１．３单时段控制法的数学模型在铁岭电业局所属的变电站中，考虑变压器的经济运行方式时，均以综合功率损耗最小为目标，因此，在制定控制策略时，可以将综合功率损耗最小设定为目标函数１３３１，它表示为：ｒａｉｎ丛（‰）（３．１１）一３７．一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究式中：ｍ＝１，２，…，Ｍ；Ｍ表示变电站的运行方式数量。‰一变电站的第ｍ种运行方式，‰＝｛ｏ，ｌ｝，当Ｕｍ的值为０时，表示变电站没有采用这种运行方式，当乩值的值为１时，表示变电站采用了这种运行方式；△ｓ（吒）一第ｍ种运行方式下变电站的综合功率损耗。其约束条件主要有：变压器的容量限制：Ｓｂｋ＜Ｓｂｋ—Ｍ方式互斥：∑％＝１有功等式约束：只＝ｑ∑（Ｇ！ｆ『巳一岛乃）＋ｚ∑（ｑ乃＋岛巳）ＪＥｊＪＥ’无功等式约束：Ｑ＝，∑（Ｇ：ｆ『巳一岛‘）一ｑ∑（ｑ乃＋色巳）ｊＥｌｊｅｉ式中：ｋ＝１，２，ｏｏｏ９Ｋ：Ｋ为变压器数量；ｉ＝１，２，…，Ｎ；Ｎ为节点数量。％一第ｋ台变压器的负载：－‰一一第ｋ台变压器的最大容量；只一注入节点ｉ的有功功率；Ｑ一注入节点ｉ的无功功率；ｅｉ一节点ｉ电压的实部值；．，：一节点ｉ电压的虚部值：Ｇ一节点ｉ和ｊ间导纳的实部值；％一节点ｉ和ｊ间导纳的虚部值：３．１．４单时段法在调兵山一次变中的应用图３．４所示的是铁岭电业局提供的调兵山一次变的网络接线图，图中所示的两台变压器均为双绕组变压器，其基础技术参数已在２．９节中给出。由于调兵山一次变中仅有两台双绕组变压器，因此变电站的运行方式种类相对较少。从铁岭电业局的实际情况出发，本节仅对群ｌ变压器（变压器Ａ）独立运行、撑２变压器（变压器Ｂ）独立运行、撑１和撑２变压器并列运行三种运行方式进行分析计算。根据变压器的基础参数，可以绘制出如图３．５所示的变压器负荷一综合功率损耗曲—－３８～东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究线，图中Ａ对应撑ｌ变压器，Ｂ对应撑２变压器，橙色曲线代表｝｝ｌ变压器的负载一综合功率损耗曲线，红色曲线代表桴２变压器的负载一综合功率损耗曲线，粉色曲线代表撑１和拌２变压器并列运行时的负载一综合功率损耗曲线。表３．１中给出了调兵山一次变２００８年６月２５日的最大、最小两种典型负荷。…一……嚣；繁嚣ｌ葶：．一璧！二１岛ｌ…疗一弩特ｔ～。主萝一时；点”’一Ｉ。ｒ页塑４＿－一翟赫芒ｊ并。宣∞一一‘，｝而攀羹∞一。一，ｄ哟卜乒霎帅眵Ｌ★④二对＝∞＾＿≯７藁翟Ｉ—ａ－－ｓ［惫—Ｌ——、Ｊｉ吲一一：＿Ｊ２ｎ＿≯兰一－＿似鹭ａ－，－ｍ，警．一Ｌｈ∞７＂，ｍ磐＾毒纛ｌ嚣ｌ烨纛ｉ。。主．魏。图３．４调兵山一次变的网络接线图Ｆｉｇ．３．４Ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｗｉｒｉｎｇｄｉａｇｒａｍｏｆｄｉａｏｂｉｎｓｈａｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ图３．５调兵山一次变变压器的负荷一功率损耗曲线Ｆｉｇ．３．５Ｌｏａｄ—ｐｏｗｅｒｌｏｓｓｃｕｒｖｅｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｏｆｄｉａｏｂｉｎｓｈａｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ一３９－一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究表３．１变电站的两种典型负荷Ｔａｂｌｅ．３．１Ｔｗｏｔｙｐｉｃａｌｌｏａｄｏｆｄｉａｏｂｉｎｓｈａｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ２．９节中还给出了变压器Ａ独立运行、Ｂ独立运行以及Ａ、Ｂ并列运行几种运行方式的临界负荷值：ｓ乞８＝６８１０８（ＫＶＡ），ｓ乞越＝４２１７８（ＫＶＡ）：ｓ笔舶＝５１３６１（ＫＶＡ）结合如表３．１中给出的典型负荷值，可以计算出两种典型负荷情况下各运行方式的有功功率损耗、无功功率损耗，如表３．２所示。根据该结果，可以得知：在最大负荷条件下时，有功功率、无功功率、综合功率损耗最小的均为群ｌ、拌２变压器并列运行方式；在最小负荷条件下，有功功率、综合功率损耗最小的为撑２变压器独立运行方式，无功功率损耗最小的是｛６｝１、撑２变压器并列运行方式，具体的损耗值如表３．２中所示。表３．２典型负荷下的功率损耗值Ｔａｂｌｅ．３．２Ｔｈｅｐｏｗｅｒｌｏｓｓｕｎｄｅｒｔｙｐｉｃａｌｌｏａｄｓ根据变压器运行方式的确定原则，结合图３．５中所示曲线，该变电站的经济运行可以划分为：・・当变电站的负载小于５１．３６ｌＭ时，捍２变压器独立运行；当变电站的负载大于５１．３６ｌＭ时，撑ｌ和撑２变压器并列运行。根据铁岭电业局提供的历史数据，调兵山一次变在２００８年６月２５日１０时的有功、无功值分别为５２．００９４１ＭＷ和１３．５０８９４Ｍｖａｒ，变压站运行方式为撑ｌ变压器独立运行。通过对所给数据的分析，可知此时的负荷值已超过５１．３６１ＭＷ，变压器的运行方式应调整为撑１、拌２变压器并列运行方式。在运行方式调整前后，其综合功率值如表３．３中—．４０一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究所示，利用ＭＡＴＬＡＢ对调整前后调兵山一次变各６６ＫＶ线路节点的电压值进行仿真计算，其结果如图３．６中所示。表３．３运行方式调整前后的功率损耗值比较Ｔａｂｌｅ．３．３Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｏｗｅｒｌｏｓｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｏｐｅｒｍｉｏｎａｄｊｕｓｔｅｄ图３．６中横坐标的ｎ代表调兵山一次变中各６６ＫＶ线路的编号，其对应关系如表３．４中所示。从图３．６中可以看出，虽然调整前后各线路电压值变化不大，但是可以看出，调整运行方式后各线路的电压较调整前波动小、平缓。因此，在保证了电压合格、稳定的前提下，通过调整变压器的运行方式降低了变压器的损耗，提高了设备的利用效率，增大了企业的经济效益。ｍ笛∞喜警硒蕊∞蛞●Ｏ１２３Ｉ５６７日９１０１１线路桷号，ｎ图３．６调整运行方式前后各６６ＫＶ线路电压值比较Ｆｉｇ．３．６Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎａｄｊｕｓｔｅｄ表３．４各６６ＫＶ线路的对应编号Ｔａｂｌｅ．３．４Ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｎｕｍｂｅｒｏｆ６６ＫＶｌｉｎｅｓ—＿４ｌ一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究３．２基于负荷平滑法的多时段变压器经济运行在变压器的实际运行中，变压器的负荷是时间的函数，它随时间的变化呈现出一定的变化规律。由于单时段控制法变压器经济运行是完全根据负荷的变化，每当变压器的负荷达到经济运行方式临界负载点时需要频繁的切换变压器的运行状态，尤其是对负荷变化较剧烈的情况，更是如此。而这无论是出于对电网运行的安全稳定性的考虑还是对变压器、开关等电力设备的使用寿命等考虑都是不允许的。多时段控制法与单时段控制法的区别在于多时段控制法能根据采集的历史数据，预测未来一段时间内的负荷，然后再根据事先设置好的规定时间段内变压器的动作次数、每种运行方式最短的运行时间，来确定变压器在何时改变运行方式以获得最优化［４０４１】。基于负荷平滑法进行的多时段控制法变压器经济运行，在考虑了电网安全以及避免变压器、开关等电力设备等频繁操作的同时，增加了对给定时间段内限制变压器运行方式调整次数的约束［３３，４２－４５Ｊ。３．２．１短期负荷预测模型及趋势简化３．２．１．１短期负荷预测模型根据预测期限的不同，负荷预测一般可以分为超短期、短期、中期和长期等四种。短期负荷预测一般是指未来一天的日负荷预测至七天的周负荷预测，主要用于安排日调度计划和周调度计划，如燃料供应计划、机组的起停、水火电的协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度以及设备检修等［４６－５０１。本节中所述的是对变电站未来一天的短期负荷预测，也即日负荷预测。要想获得有效的日负荷预测数据，需要具备有可靠的历史数据和信息、实用的预测模型和方法两个必要条件。随着电力系统技术不断提高，调度运行部门ＳＣＡＤＡ系统的使用以及天气预报水平的提高，想获取历史数据已不再很困难，因而，日负荷预测的重点就是对预测模型和方法的研究。影响短期负荷预测数据准确性的主要因素有：・日类型。日类型通常可以分为工作日、休息日和节假日等。在一般情况下，工作日的负荷要明显高于休息日负荷，节假日负荷最低。・天气条件。天气条件对负荷的影响主要体现在其地域性、时间性和季节性，例如，温度、温度是影响短期负荷最主要的气象因素，尤其是夏季和冬季的对比就更大，此外，阴晴雨雪等气象条件也对短期负荷预测值的变化产生很大影响。—＿４２—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究・特殊事件。特殊事件负荷属于非常规负荷变动，只有事先已知特殊事件的发生时刻以及对负荷的影响程度，才能正确地修正负荷预测值。重大的政治、经济．活动以及大负荷用户的用电计划调整都属于特殊事件。因此，短期负荷预测的模型主要有四部分构成，它可以表示为：尸Ｏ）＝ＢＯ）＋形（ｆ）＋ＳＯ）＋ｙ（ｆ）（３．１２）式中：Ｐ（ｆ）１时刻的负荷预测值；Ｂ（ｆ）—ｔ时刻的基本负荷分量；肜（，）１时刻的的天气敏感负荷分量；Ｓ（ｆ）１时刻的特殊事件负荷分量；矿（ｆ）＿１时刻的随机负荷。下面则对这四个分量逐一进行简单介绍。（１）基本负荷分量指负荷排除天气影响外，按规律的变化值，一般包括趋势项和周期项，基本负荷分量可以用下式来描述：召（，）＝Ｘ（ｆ）・Ｚ（ｆ）（３．１３）式中：ｘ（ｆ）一线性变化模型负荷分量，Ｘ（，）＝ａ＋ｂ・，＋占，式中ａ，ｂ是线性方程的截矩和斜率，￡是误差；ｚ（ｆ）一周期变化模型负荷分量，Ｚ（ｔ）＝Ｌ（ｔ）／Ｘ，式中，三（ｆ）代表一天中各小时的负荷值，ｘ代表当天的日平均负荷。通过线性变化模型，可以将历史上的一段日平均负荷按时间顺序绘制在一张图表中，此时可以看出，其总体趋势趋近于一条低利率接近于。的直线。通过周期变化模型，可以根据历史上同类型日的负荷周期变化分量以及预测日前几天的负荷变化分量来预测负荷预测日的数值。（２）天气敏感负荷分量指因天气变化而造成的对系统负荷的影响，其因素主要有：温湿度、阴晴雨雪、风箱等等。在实际工作中，一般主要考虑温度因素，其他的考虑较少。假定日最高温度对应于日最大负荷，则天气敏感负荷模型可以表示为：ｆ—ＫＯ一瓦）ｆ＜乙缈（ｆ）＝｛０瓦≤ｆ≤ｅ（３．１４）【墨（ｆ—ｔ）ｆ＞ｒｓ式中：卜预测温度；—ｑ３一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究Ｋ、Ｋ一斜率；瓦、Ｉ一热临界温度和冷临界温度。当温度值低于瓦时，保温负荷增大，负荷随温度下降而增大；与之相反，当温度值高于℃时，降温负荷增加，负荷随温度的升高而增加；当温度值处于瓦和Ｉ之间时，负荷与气温变化几乎无关。（３）特殊事件负荷分量一般指重大的政治经济活动以及大负荷用户的用电计划调整等对负荷造成的波动影响。通常，特殊事件负荷分量借助于因子模型，采用简单的人工修正。因子模型又可以分为两类：・叠加模型（直接将特殊事件所引起的负荷变化量址（ｆ）当成特殊事件负荷分量）Ｓ（ｆ）＝△三（ｆ）（３．１５）・乘子模型（用乘子ｋ来表示特殊事件对负荷的影响，ｋ接近于１）ＳＯ）＝（Ｂ（ｆ）＋矿（ｆ））・ｋ（３．１６）（４）随机负荷分量对于给定的一段时间内的历史负荷数据，在剥离基本负荷分量、天气敏感负荷分量和特殊事件负荷分量后剩余的部分即为各时刻的随机负荷分量。３．２．１．２线性回归法计算过程在利用线性回归法进行负荷预测时，当假设有Ｎ个历史数据参考日时，可以将每日划分为Ｔ个时段，第１１日第ｔ时段的负荷值为Ｌ，则预测数据的计算过程如下：①计算历史参考日的平均负荷１ｒ咒＝专∑‰（ｎ＝１，２，…，№（３．１７）工ｔ＝ｌ②求解式（３．１８）的一元线性回归方程中的系数ａ和ｂ以＝ａ＋ｂｎ（３．１８）③求负荷预测日的平均负荷ＹＮ＋ｌ＝口＋６（Ⅳ＋１）（３．１９）④计算历史参考日的负荷变化系数‰：益（３．２０）ｙ”东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究⑤将所取历史参考日的负荷变化系数的平均值作为负荷预测Ｅ１各时段的负荷变化系数饥１）ｆ：吉兰‰‘帅２万备‰（３．２１）０２Ｄ⑥求出预测日各时段的负荷五Ⅳ＋１）ｆ＝ｒｃⅣ＋１）ｆ‘欺Ⅳ＋１）｜（３．２２）３．２．２多时段控制法的数学模型根据给定时间段内变电站所属变压器的状态矢量，要求在给定时间段内、规定的变压器投切次数内寻找一种变压器的运行方式，以使该时间段内的变压器总功率损耗值最小，则其数学模型［４２１的目标函数可以表示为：ｒⅣｍｉｎｆ＝∑∑‰（３．２３）ｒ＝ｌｂ＝ｌ式中：圪，－－－ｔ时刻第ｂ台变压器的有功功率损耗。其约束条件有：变压器的容量限制：瓯≤％（１＋皖）变压器运行方式的调整次数限Ｎ－Ｋ≤ｋ运行方式最小持续运行的时间限制：Ｔ≥‰式中：瓯１时刻第ｂ台变压器的视在功率；Ｓ糯一第ｂ台变压器的额定功率；磊一第ｂ台变压器的功率越限阀度；Ｋ一给定时间段内的变压器运行方式的调整次数；ｋ一给定时间段内允许的变压器运行方式调整次数的最大值；ｒ一给定时间段内的各变压器运行方式的实际运行时间；瓦ｉ。一给定时间段内各变压器运行方式的最短工作时间。由于多时段控制法是以给定时间段内所有变压器总的功率损耗值最小，因此，需要对给定时间段内各变压器损耗值进行计算。从理论上分析，可以通过计算电力网络的潮流得到所需要的功率损耗值。但考虑到实际应用，本节所用数据通过采用前节所述负荷预测方法对所给变电站未来２４小时的用电负荷进行预测得到，并将之用于变压器的多—－４５—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究时段优化运行计算。为了简化分析计算过程，并考虑到实际变电站选用设备时的一些要求与条件，在计算时，假设同一变电站内相同电压等级的变压器的功率因数近似相等。假设某变电站内有参数不同的Ｎ台变压器，且均为双绕组。根据变压器经济运行基础理论，可知Ｎ台双绕组变压器并列运行时总的有功功率损耗为：罡＝纸ｂ＝ｌ＋兰ｂ＝ｌ蝌屹罡＝∑％＋∑ｌ等Ｉ屹㈣（３．２４’＼ＬＪＭ’／式中：只—－Ｎ台变压器总的有功功率损耗；民一第ｂ台变压器的空载损耗；吃一第ｂ台变压器的额定负载损耗；Ｓ—－Ｎ台变压器的总视在功率；％一第ｂ台变压器的额定容量；％一第ｂ台变压器的额定容量占总容量的百分比，仉：掣』坠ｙ！业．智％％三绕组变压器的分析原理与计算原理都与双绕组类似，在分析三绕组变压器时，可将其分成三个双绕组变压器来进行计算。由于三绕组变压器的短路阻抗非常接近的本质特点，因此，此处只涉及分析短路阻抗接近的三绕组变压器。与式（３．４．２）类似，Ｎ台三绕组变压器并列运行时总的有功功率损耗为：ＮＮ罡＝∑‰＋∑ＳⅣ日拍＋是Ｓ＿ⅣⅣＢ的（３．２５）ｂ＝ｌｂ＝ｌ∑ＳＭＶ厶０２ｃＮｉ∑岛Ｍｉ＝１ｉ＝ｌｉ＝ｌ式中：最—．Ｎ台总的有功功率损耗；民一第ｂ台变压器的空载损耗；日舳、昱蛐、Ｂ柏一第ｂ台变压器的高、中、低侧绕组的短路损耗；Ｓ、曼、Ｓ—－Ｎ台变压器高、中、低侧绕组的总视在功率；ＳⅣｆ、＆肋、墨Ｍ一第ｉ台变压器高、中、低侧绕组的额定容量；东北大学硕士学位论文笫３章基于时段控制的变压器经济运行研究３．２．３多时段变压器运行的优化方案多时段变压器运行优化是一个复杂的动态非线性问题。由于变压器的运行方式是根据不同时间内的负荷变化来决定的，因此，可以考虑把这一动态问题转化为静态问题来加以分析。负荷平滑法认为负荷在各时段内的保持不变，是一种实用的分时段静态优化方法。对给定时间段内变压器运行方式调整次数的约束条件反映在负荷平滑法中就是对给定时间段内负荷曲线如何合理地进行分段以及分段后如何进行平滑计算的问题，这也正是解决这个动态问题的关键。负荷平滑法可以近似将一条阶梯形曲线平滑成满足计算需要的平缓的阶梯形曲线，其核心是负荷的转移，即如何通过一定的规则将符合在给定时间段内各时刻间进行重新分配。假设现有给定时间段内的负荷数据为Ｍ个，则可以根据所给负荷数据绘制成阶梯型负荷曲线，如果数据个数小于或等于ｋ，则在给定时间段内不需要进行负荷平滑，直接根据负荷情况进行计算，根据计算结果在需要的时候改变变压器的运行方式即可；如果给定时间段内的负荷数据个数大于ｋ，则需要将给定时间段内的负荷曲线根据一定规则平滑成Ｋ＋ｌ段。若设置给定时间段内变压器运行方式调整次数的最大值为ｋ，则在给定时间段内，运行方式的种类共有：Ｗ＝ｃ乒×扣＋，式中：形一给定时间段内的运行方式种类；三一各时刻变电站可能的运行方式数量。（３．２６）在利用负荷平滑法进行负荷转移时，为了使阶梯曲线的分段数小于或等于ｋ＋１，以减少变压器运行方式的改变次数，需要依据一定原则选出某个时刻如ｆ，（ｆｆ表示第ｉ时段的时间起点），根据面积相等原则，使‘前后两个时段ｉ与ｉ．１的负荷值与时间轴所包围的面积与平滑后的矩形面积相等，也即求该两个时间段内的负荷平均值。平滑后，ｉ．１与ｉ段的平均负荷值为：磊：竖咛尝业趔Ｉｉ＋Ｉ一‘ｌ—ｌ（３．２７）式中：＆Ｈ¨－－ｉ一１至ｉ两个段内的负荷平均值；Ｓ１时段内的负荷平均值。—－４７—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究反复上述过程，直至负荷预测阶梯曲线的阶段数小于或等于ｋ。＋ｌ。在选取进行平滑的时Ｎｔ，时，需要注意以下两个原则：（１）相邻时刻的负荷差值最小原则。即当相邻时刻的负荷差值在负荷预测阶梯曲线中最小值，在该时刻进行一次负荷平滑，直至曲线的阶段数小于或等于ｋ＋１。（２）平滑前后的面积转移量最小原则。即在对某时刻前后两个时段内的负荷进行平滑处理时，两个时段间的负荷一时间所围面积的转移量最小。除了考虑给定时间段内变压器运行方式的调整次数最大值疋。以外，还需要考虑另外一个约束条件：各运行方式下变压器的最短工作时间。既使平滑后的Ｋ值满足了小于或等于ｋ＋１的要求，但若某个阶段的运行时间小于瓦。，则仍然需要对该阶段进行进一步的平滑操作。另外，变压器的过载约束问题，是指在利用负荷平滑算法进行优化时，可能出现的平滑后某一时刻的负荷超过单台变压器的额定容量，则此时不能出现变压器单台独立运行的情形。这是一种极端情况，一般情况下很少出现，因此，本节中可不考虑此约束条件。根据该控制思想，可以将变电站内每天对变压器的投入或切除操作次数控制在规定的范围内，从长期运行效果来看，不会引起因频繁操作变压器而造成的变压器、开关等电力设备的绝缘性能和机械性能的降低。综合考虑变压器的铭牌参数、预测日负荷预测数据以及变电站内变压器经济运行方式，可以制定如图３．７所示的控制流程来实现所需功能。图３．７多时段控制法变压器经济运行的控制流程图Ｆｉｇ．３．７Ｃｏｎｔｒｏｌｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｍｕｌｔｉ—ｔｉｍｅｍｅｔｈｏｄ—－４８—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究３．２．４多时段法在调兵山一次变中的应用调兵山一次变在２００９年４月２４日的变压器运行方式为拌ｌ、群２变压器并列运行。根据铁岭电业局提供的调兵山一次变各线路历史数据，利用线性回归法可以对未来一定时间内的负荷数据进行预测。根据调兵山一次变的负荷历史负荷数据，依据一元线性回归法可以得到如图３．８中所示的２００９年４月２５日变电站的负荷曲线。由于采集的历史数据均是在１时～２４时的整点时刻采集的，时间时隔相等，因此，负荷预测数据的也为各整点时刻的值，如图３．８所示。由于所给的负荷预测时间间隔为ｌ小时，且每小段时间内的负荷保持不变，图３．８中所示的负荷．时间所围面积计算可以简化为各时刻的负荷值大小，也即将求式（３．２７）中的相邻时段内负荷平均值＆¨ｗ变为简单求各时刻负荷值的平均值，而无需另外考虑时间问题，如式（３．２８）所示，从而简化了计算。—Ｓｃｔ－ｔ）ｅ＝半＝●ｉ（３．２８）图３．８调兵山一次变的负荷预测曲线Ｆｉｇ．３．８ＬｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＣＵＷＣｏｆｄｉａｏｂｉｎｓｈａｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ有关调兵山一次变内变压器的技术参数与负荷．综合功率损耗曲线可分别参考２．９节和３．１节，此处不再列出。根据负荷预测数据，进行如下约束条件的平滑计算：ｋ≤３；咒。≥４平滑后的负荷预测曲线变成如图３．９所示的阶梯形曲线。依据图３．５和图３．９可以确定调兵山一次变的变压器运行方式为：（１）ｌ时～８时，变压器的平均预测负荷值为６９．６ＭＷ，变压器运行方式为撑ｌ、撑２并列运行；—．４９Ｌ一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究（２）９时￣２０时，变压器的平均预测负荷值为５０．０４２ＭＷ，变压器运行方式为群２独立运行；（３）２ｌ时￣２４时，变压器的平均预测负荷值为７７．７７５ＭＷ，变压器运行方式为样ｌ、撑２并列运行；图３．９平滑后的负荷阶梯曲线Ｆｉｇ．３．９Ｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｓｔｅｐｃｕｒｖｅａｆｔｅｒｓｍｏｏｔｈｉｎｇ根据预测的负荷数据，结合调兵山一次变的网络结构图，若保持当前变压器运行方式，可通过潮流计算得出所给初始运行方式下的各线路节点的电压值，在经过变压器运行方式优化后，同样可以通过重新计算损耗、潮流得出各线路节点的电压值。根据确定的变压器运行方式，可知调兵山一次变需要在９时和２ｌ时切换变压器的运行方式。图３．１０给出了调兵山一次变在９时变压器群ｌ、撑２并列运行与撑２独立运行条件下各线路的电压值，表３．５给出了各线路在变压器运行方式改变前后的电压值具体数据。图３．１０变压器运行方式改变前后各线路电压值比较Ｆｉｇ．３．１０Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓａｄｊｕｓｔｅｄ一５伊一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究表３．５运行方式调整前后的各线路电压值Ｔａｂｌｅ．３．５Ｖｏｌｔａｇｅｏｆｌｉｎｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓａｄｊｕｓｔｅｄ３．３单时段法与多时段法的复合应用３．３．１复合应用的依据在对变压器运行的经济性研究时应用潮流算法进行变压器损耗的计算，只要将变电站的网络接线图转换为潮流计算使用的单线图，定义不同运行方式下各元件的连接关系，就可以使用统一的损耗计算的通用方案，这样的方案可很容易地处理任意复杂的接线方式。不同的运行方式对于计算来说只是参数不同，这样就大大的简化了计算过程，提高计算的效率和准确性。由于变电站系统参数的匹配问题在设计之初都会考虑比较周到，所以在进行潮流计算时一般不会出现病态潮流，适用性很强；由系统自身的特点决定计算量不大，很容易得到不同负荷数值下不同运行方式的损耗的大小，因此在计算过程中，潮流计算有不可比拟的优越性。在多时段的变压器经济运行中同样需要用到潮流计算，计算量不大这一优越性表现得也更为突出。在实际工作中，调度工作需要确定的是变电站在一个给定的时间段内（一天，一周等）变压器运行方式的优化方案，而使该时间段内，变电站总的功率损耗最小。—．５ｌ一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究多时段变压器运行方式优化问题，是以变电站的潮流计算结果为基础，基于潮流计算求得变电站在不同负荷下精确的损耗数值，这就使得该问题的求解是建立在精确计算的基础之上的，因此求得的最优方案以及最优方案的损耗数值也更接近于精确数值，可以给调度决策提供科学的依据。由于变电站的运行方式不能频繁变化，相邻两次运行方式的变化需要一定间隔时间。这就要求在决策时，不仅要选择每一个阶段最优的运行方式，而且要保证在整个时间段内决策的最优。因此，各阶段的决策的选取不是任意确定的，不能简单的选取本阶段的最佳的运行方式，它依赖于当前面临的状态的选择，又影响以后的状态的选取。这使得多时段变压器运行方式优化调度方案的确定变成一个较复杂的多阶段的决策问题。单时段法与多时段法各有优势，在进行变压器经济运行方式分析时不能简单地说任何情况下单时段法都要优于多时段法或者多时段要优于单时段法。一般来说，当在目标时间段内的负荷变化较小时，使用单时段法，其优点是计算比多时段法简单，不需要频繁切换变压器的运行方式，其缺点是可能会造成单时段法确定的运行方式的功率损耗要比多时段法的大；当在目标时间段内的负荷变化较大时，一般使用多时段法进行变压器运行方式的分析，其优点是能够根据给定的限定条件，找出目标时间段内最优的变压器运行方式，使得在整个时间段内的总的功率损耗值最小，但变压器运行方式切换的次数要频繁一些。如果在负荷变化较大的情况下单纯使用单时段控制法，可能会造成经常需要根据负荷情况切换变电站内变压器的运行方式，而出于电网的安全性、经济性、电力设备的使用寿命等方面的考虑，这是不允许的，此时则可应用多时段控制法，通过设置目标时间段内变压器允许动作的次数、每种运行方式最短运行时间等约束来综合确定变电站的变压器运行方式。因此，可以根据变电站的负荷数据初步确定使用单时段法还是多时段法。３．３．２针对具体负荷的时段法优化结果比较对于４．２．４节中所给调兵山一次变２００９年４月２５日负荷预测数据，由于其负荷变化不是很大，最大负荷与最小负荷的比值小于２，此种情况下建议使用单时段法进行变压器运行方式的选择。表３．６中分别给出了未优化前的变压器功率损耗以及按单时段法与按多时段法两种不同方法下的功率损耗值，从表中的数据可以看出，两种优化运行方式均较未优化前的功率损耗降低了，单时段法优化与多时段法优化较之未优化运行前的功率损耗值分别下降了２．３８％和０．５６％，单时段法优化所节省的功率损耗值要比多时段法多。—＿５２—查！！垄堂堡主堂堡笙查苎！主叁±堕垦垄型箜奎堡墨丝查兰塑竺垄表３．６变压器运行方式优化前后的数据对比。一，Ｔａｂｌｅ３．６Ｄａｔａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓａｄｊｕｓｔｅｄ（－－）为了更好的说明这一点，现根据采集的调兵山一次变２００７年６月１５日的负荷数据计算两种运行方式优化方法下节省的变压器功率损耗值（变压器初始运行方式为撑ｌ、撑２并列运行，该口的最大负荷与最小负荷的比值约为３），计算的具体数据如表３．７中所示。一５３—东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究表３．７变压器运行方式优化前后的数据对比（二）Ｔａｂｌｅ３．７Ｄａｔａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓａｄｊｕｓｔｅｄ（－＇）从表３．７中可以看出，两种优化运行方式同样均较未优化前的功率损耗降低了，单时段法优化与多时段法优化较之未优化运行前的功率损耗值分别下降了３．３７％和４．０８％，多时段法优化所节省的功率损耗值要比单时段法多。这两个计算结果也验证了一５４．一东北大学硕士学位论文第３章基于时段控制的变压器经济运行研究前面“负荷变化较小时应使用单时段法，负荷变化较大时应使府多时段法＂的原则。对于调兵山一次变这样一个接线较简单的系统，通过适当的运行方式调整方案，一天可以将变压器的综合功率损耗降低几个百分点，而这仅仅是只考虑了一次变电站内的两台变压器，虽然看起来不是很大的数字，但是如果将调兵山一次变下面所属的变电站都考虑进来，以及经过一个月、一年甚至更长时间的累积，这个数字将会很可观。而且这种节约只是调整了一下变压器的运行方式而已，而没有进行任何的投资，所以是一种很好的降损增效的途径。一５５—东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究第４章基于三维区图的变压器经济运行研究４．１引言随着电力工业的快速发展，电网规模不断扩大，电力负荷迅速增长，导致社会对供电质量以及可靠性的要求不断提高。电力系统的电压是衡量电能质量的一项重要指标，如果电压波动过大，不仅会影响电气设备的效率和寿命，甚至还会引起电压崩溃而造成大面积停电的严重事故；变压器是电力系统中一种重要的电力设备，其不仅总台数多于发电设备，而且总容量也远远大于发电机的总容量以及电动机的总容量，这也直接导致其损耗占到整个电力系统总电能损耗的３０％左右，因此变压器的运行状况将直接影响到电力系统的运行经济性；而低功率因数更是影响线路及变压器的经济运行，对于节能降耗、提高电力设备的供电能力极为不利。为了保证电网的平稳经济运行，在改善电能质量、提高功率因数、降低能量损耗的同时，必须对变压器的运行方式进行优化。目前，变压器经济运行方式的确定一般都是单纯根据变压器的技术参数以及负荷来确定的，在制定变压器的经济运行方式时没有综合考虑变压器运行方式的改变对电网的电压、功率因数等的影响。而区图法一般都是用于电网的无功补偿控制方面，还很少有用于变压器经济运行的研究。另外，已有的对区图法的研究都还局域在二维平面，还没有相关的对三维立体内的区图法的应用研究。本章则主要研究运用三维区图法来制定变压器的运行方式。目前常见的平面区图法主要有九区图法及其改进、五区图法，在介绍利用区图法进行变压器的运行方式优化前，首先对区图法应用于电压无功控制的研究进行简单介绍。４．２二维区图法４．２．１传统九区图法传统九区图法ｆ５ｌ－５７１是变电站电压综合控制的基本方法，是典型的电压、功率因数双参数控制策略，它根据固定的电压和功率因数的上下限将电压一无功平面分成九个区域，如图４．１所示，图中纵坐标为变压器低压侧电压Ｕ，横坐标为变压器高压侧功率因数ｃｏｓｔａ。图中，ＵＨ为电压上限，ＵＬ为电压下限，ｃｏｓ（ｐＬ为功率因数下限，ｃｏｓｐｎ为功率因数上限。它们分别将纵、横坐标分为三段：对于纵坐标，高于ＵＨ，电压超上限，低于ＵＬ，一Ｓ７一东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究电压超下限；对于横坐标，山于ｃｏｓｑ，．，功率因数高于上限，低于ｃｏｓ纯，功率因数低于下限。九区图的控制目标就是使电压和功率因数均控制在上、下限之间，也即９区的范围。如果出现电压和功率因数不能同时满足要求的情况，则优先保证电压合格。Ｕ０ｃｏｓｑ，图４．１传统九区图Ｆｉｇ．４．１Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｎｉｎｅ・ｚｏｎｅｄｉａｇｒａｍ有载调压变压器和并联补偿电容器的基本调节规律是：升变压器分接头，电压升高，进线功率因数变小，无功变大；降变压器分接头，电压降低，功率因数变大，无功变小；但一般来说，变压器分接头的对于九区图法应用于电压一无功控制中，其各区域对应的控制策略如下：１）ｌ区：电压超下限，功率因数超上限。此时若优先切除电容器，将导致电压进一步下降，因此应先调整变压器分接头升压以使电压升高，当电压值合格后若功率因数仍超上限，再切除电容器；２）２区：电压合格，功率因数超上限。此时，应切除电容器，直至功率因数合格；３）３区：电压、功率因数均超上限。此时若优先调整变压器分接头降压将导致无功更加过剩，因此应先切除电容器，当功率因数合格后若电压仍越上限，再调整变压器分接头降压；４）４区：电压超上限，功率因数合格。此时应先调整变压器分接头降压，若变压器分接头已调至最低时电压仍超上限，则切除电容器；５）５区：电压超上限，功率因数超下限。此时若优先投入电容器，将导致电压进一步上升，因此应先调整变压器分接头降低，当电压合格后若功率因数仍超下限，再投入电容器；６）６区：电压合格，功率因数超下限。此时，应投入电容器，直至功率因数合格；～５８＿一东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究７）７区：电压、功率因数均超下限。此时若先调整变压器分接头升压，将导致无功更加缺乏，因此应先投入电容器组，当功率因数合格后若电压仍超下限，再调整变压器分接头升压；８）８区：电压超下限，功率因数合格。此时应先调整变压器分接头升压，若变压器分接头已调至最高时电压仍超下限，则投入电容器；９）９区：电压、功率因数均合格。维持该运行状态，无需调整。九区图法根据监测的实时电压、无功来判定当前变电站运行状态位于九区图中的哪一个区域，然后根据相应的控制策略进行调整，以实现实时的无功补偿，优化网络中的潮流分布，提高全网的电压合格率，减少网损，从而取得较好的经济效益。４．２．２改进九区图法除传统九区图外，许多研究人员对传统九区图进行了一些改进研究，现常用的一些改进区图法有１ｌ区图法、１５区图法和１７区图法等。４．２．２．１ｌｌ区图法１１区图法【５８－６０ｌ的平面区域图如图４．２所示。它基本上类似于传统九图法，只是在原２区和６区各增加了一个子区以防止设备振荡、频繁操作的现象。８０ＣＯＳｑ，图４．２１１区图Ｆｉｇ．４．２Ｅｌｅｖｅｎ－ｚｏｎｅｄｉａｇｒａｍ根据该控制策略，当运行状态位于８区时，按传统９区图法控制策略，应先调整变压器分接头升压，若变压器分接头已调至最高档时，则投电容器：此时运行状态将位于９区或２０区，从而无需再进行调节。若变压器的分接头不是位于最高档，则运行状态在变压器分接头升档后进行２０区，然后按先升变压器分接头档位，再切除电容进行调节，一５９～东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究使运行状态先进入２区，然后再到达９区。由此可见，该控制策略可以有效地消除设备的振荡、频繁操作。４．２．２．２１５区图法１５区图法【６１石２１的平面区域图如图４．３所示。其与传统九区图的区别在于在电压的上、下限之间增加了两条虚线。Ｕ偏高偏低Ｏｃｏｓ（ｐ图４．３１５区图Ｆｉｇ．４．３Ｆｉｆｔｅｅｎ－ｚｏｎｅｄｉａｇｒａｍ图４．３中的虚线表示临界参数，虚线之间表示电压合格区，虚线两侧表示电压死区，临界参数可以根据需要进行设置。与传统九区图相比，１５区图增加了６个控制区，控制范围更加精确，设备操作次数也相对减少。１５区图中的１、５、６、１０、１１、１５区的控制策略同于传统九区图中的１、３、４、５、７、８区；其他区的控制策略如下：２区：电压正常偏低，功率因数超上限。先调整变压器分接头升压，后切除电容器；３区：电压正常，功率因数超上限。切除电容器；４区：电压正常偏高，功率因数超上限。切除电容器；７、８、９区：电压合格，功率因数合格。维持当前运行状态，无须调整；１２区：电压正常偏低，功率因数超下限。投入电容器；１３区：电压正常，功率因数超下限。投电容器；１４区：电压正常偏高，功率因数超下限。先调整变压器分接头降压，后投电容器。４．２．２．３１７区图法１７区图法【５４，５８，６ｌ】的平面区域图如图４．４所示。１７区图控制方法是在传统九区图中再细分了８个子区，每个区的控制方案可以手动整定，也可以自动整定。行研究ＯＣＯＳ矿图４．４１７区图Ｆｉｇ．４．４Ｓｅｖｅｎｔｅｅｎ・ｚｏｎｅｄｉａｇｒａｍ图中，△％为变压器有载调压时分接头调节一档所引起的电压最大变化量；△％为投切一组电容器所引起的电压最大变化量；△Ｑ，为变压器有载调压时分接头调节一档所引起的无功最大变化量；△Ｑ为投切一组电容器所引起的无功最大变化量。１７区图法的控制策略采用自动整定时，自适应于系统的接线方式，此时，根据系统的要求，可以分为五种方式进行：只考虑电压、只考虑无功、电压优先、无功优先和综合考虑。不同的区域需要采用不同的控制策略，一般而言，变电站首要考虑的是电压优先，然后再考虑无功。在满足电压优先的条件下，图４．４中各区的控制策略可简单述说如下：ｌ、３、５、７、９区的控制策略同于传统九区图法；２０区：调整变压器分接头升压：２区：先切除电容器，再调整变压器分接头升压；２１区：切除电容器；４０区：切除电容器；４区：先调整变压器分接头降压，再切除电容器；４１区：调整变压器分接头降压；６０区：调变压器分接头降压；—１６ｌ一东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究６区：先投入电容器，再调整变压器分接头降压；６ｌ区：投入电容器；８０区：投入电容器；８区：先调整变压器分接头升压，再投入电容器；８１区：调整变压器分接头升压。虽然１７区图控制法相比传统九区图而言有了很大的改进，但是仍然没有克服与实际值的误导致装置的误动作或振荡动作的缺点，而且分区较多，计算较复杂。４．２．３五区图五区副６３石５１的控制理论是一种控制对象与传统九区图完全不同的电压无功综合控制（ＶＱＣ）原理。它是基于动作效果预算的、以操作优劣距离为判据、面向ＶＱＣ装置实施操作动作的原理。任何一种ＶＱＣ装置根据操作动作性质的不同，可以将其动作分为５类：●不动作；・升变压器档位；●降变压器档位；・投入电容器；・切除电容器。根据所给的控制目标，同时考虑闭锁约束条件，寻找所述５种操作动作中最优的一个作为最终的执行操作，因而形成了直接以装置动作为控制对象，面向操作动作的控制思想。因此，五区图的控制策略的控制精度、控制效果要比九区图控制策略好些。将所述的５种操作在Ｕ—Ｑ所形成的平面上对当前工作状态所处位置进行矢量化，可以得到如图４．５所示的矢量图。５个操作矢量分别如下：・不动作矢量：ｆｏ（Ｏ，Ｕ）＝（Ｑ，Ｕ）；・升变压器档位矢量：石（Ｑ，Ｕ）＝（Ｑ，Ｕ＋ｄＵ）；●降变压器矢量：ｆ２（Ｑ，ｕ）＝（Ｑ，Ｕ－ｄＵ）；・投入电容器矢量：石（Ｑ，Ｕ）＝（Ｑ一绞，Ｕ＋％）；・切除电容器矢量：ｆ４（Ｑ，ｕ）＝（Ｑ＋Ｑ，ｕ一％）。—乇２一东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究ＵＯ图４．５五区图的操作矢量图Ｆｉｇ．４．５Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｖｅｃｔｏｒｄｉａｇｒａｍ由图４．５可以看出，所有的操作动作都将使系统的运行状态发生改变，也即将使系统的运行状态在图４．５中所处位置发生改变。假设理想的运行状态所处位置为Ｍｐ（ＱＰ，ＵＰ），当执行完第ｉ号操作动作后，运行状态所处位置为Ｍ（Ｑ，∽），则定义从Ｍ到Ｍ。的距离的平方为操作优劣距离：厶＝ＪＭ，Ｍｌ＝（Ｕｐ一∽）２＋（ｇ—Ｑ）２（４．１）以厶最小为判断控制效果优劣的依据，形成了以操作距离最短为判据来确定最优的操作动作控制策略。于是该控制策略问题可以看为通过选择最优操作．ｆ，使当前的工作状态所处位置不断逼近理想的运行状态所处位置点ＭＰ（ｇ，ｕＰ）。可以得到如图４．６所示的帅平面五区图。通过对图４．５所示的矢量图模型进行定量分析，并用ＭＡＴＬＡＢ进行辅助仿真［６６１，图４．６五区图Ｆｉｇ．４．６Ｆｉｖｅ－ｚｏｎｅｔｈｅｏｒｙｄｉａｇｒａｍ—七３一东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究４．３三维区图４．３．１提出目的前面两节所述的均为考虑电压一功率因数（无功）平面的双参数控制策略，但在变电站的实际运行中，还有一个重要的参数——变压器的运行状况没有考虑在内，因此，可能会出现一系列的问题，如：・某个变电站中有多台变压器，在电压和功率因数都满足条件的时候，不知选择何种运行方式以使变电站的运行方式最优；・单一根据变压器经济负载系数来确定变压器的运行方式，而没有考虑电压以及功率因数的条件，而导致虽然变压器的负载系数等于经济负载系数，但功率因数很低而使变压器的损耗并非最小的情况。为了改善这种状况，使目标变电站的电压、功率因数满足要求的同时使变电站处于最优的运行方式，以降低变压器损耗，提高经济效益，为此，我们需要在制定变电站的控制策略时将变压器的运行方式作为一个参数加入到控制策略函数中。由于变电站中变压器的运行方式与其所带负载直接相关，因此可以通过分析变电站所带负载，并以此作为一个参数加入到制定变电站运行控制策略中，最终形成了一个由电压、功率因数（无功）和变电站负荷Ｓ三个参数构成的三参数控制策略。本节所述的三维区图是在传统二维九区图的基础上，加入了第三个参数一负载Ｓ，从而形成的三维区图。４．３．２参数极限值的设定基于区图法的变压器经济运行是根据给定的三参数进行综合判断的，因此，各参数值的上、下限值的设定是否合理将直接影响控制的效果，若极限值设定不合理，则无论控制策略如何好，也不可能获得最佳的控制效果。在变电站的运行中，变压器的临界负载功率是根据变压器本身的铭牌参数计算出来的，与运行状态无关，只要目标变电站中的变压器型号确定了，其临界负载功率也就随之确定；因此，三参数中只有电压和功率因数这两个参数的极限值设定较为复杂，它需要根据变电站的运行要求，针对不同的情况进行不同的极限值设置【硎。电压极限值的设定方法主要有：（１）根据恒定值设定电压的极限值此种情况下，电压的极限值一般按母线电压的合格范围来确定，即电压的上限值设—－６４——东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究定为电压合格范围的最大正偏移值（有时考虑到误差情况，极限值设定为略低于最大偏移值２％左右的数值），电压的下限值设定为电压合格范围的最大负偏移值（或设定为略高于最大负偏移值２％的数值）。（２）按电压曲线设定电压的极限值此种情况下，可以将一个时间段（１天，１周……）划分为若干个子段，然后按子段分别设置电压的极限值。（３）按逆调压原则修改电压极限值所谓逆调压是一种在负荷达到高峰时升高中枢点电压，在负荷达到低谷时降低中枢点电压的调压方式。采用逆调压方式可以通过补偿部分线路的电压损耗，以满足负荷对电压质量的要求。此种情况下的电压极限值的设定同时还应考虑逆调压的补偿效果，在电压合格范围内，高峰负荷时使电压偏向上限运行，并提高电压的下限值；在低谷负荷时使电压偏向下限运行，并降低电压的上限值。在设定无功极限值时首先需要注意的一个问题是无功的上下极限值之差应大于单组电容器的容量以防止投入１组电容器过补、切除１组变压器又欠补的情形。一般情况下，其差值范围取单组电容器的１．３￣２倍。功率因数（无功）极限值的设定方法主要有：（１）按恒定值设定功率因数（无功）的极限值此种情况下，可根据变电站对功率因数的要求设定其极限值。一般情况下，变电站要求最大负荷时的功率因数不得低于０．９，越接近于１越好，因此可设定功率的上限值为ｌ，下限值为０．９。又由于１１０ＫＶ及以下等级变电站不允许向电网倒送无功，因此可设置无功的下限值为Ｏ，上限值为单组电容器的１．３倍。（２）按曲线设定无功的极限值此种情况下，同样可以将一个时间段（１天，ｌ周……）划分为若干个子段，然后按子段分别设置无功的极限值。同时需要在此基础上考虑逆调压原则和配合电压极限值的设定。４．４三维区图的控制策略４．４．１三维控制策略本节将传统九区图中按固定的电压一功率因数划分９平面区域的控制策略改进为电压极限值采用分时原则、无功极限值采用分站原则进行控制，对传统九区图法作了一定—＿６５—东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究的修改和完善。在建立三维区图前，首先需要对变电站中的变压器进行初步分析。假设某２２０ＫＶ变电站中有两台双绕组变压器，其技术参数、负荷．综合功率损耗曲线如图４．７所示。图４．７某变电站变压器的负荷一综合功率损耗曲线Ｆｉｇ．４．７Ｌｏａｄ—ｐｏｗｅｒｌｏｓｓｃｕｒｖｅｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ由图中可知，该变电站中切换变压器运行方式的临界负载功率有三个：ｓ？一、ｓ？’仰和Ｓ尹～仙，其值如图４．７中所示，且：酲坷＜酲枷＜醴棚（４．２）因此，此变电站变压器的运行方式可以分为变压器Ａ独立运行、变压器Ｂ独立运行和变压器ＡＢ并列运行三种。结合图中各临界负载功率的位置，可知Ｓ尹一船在本变电站的变压器运行方式控制中不起作用，为简化分析计算，此处不考虑该临界负载功率，则三维区图控制策略的第三个参数轴——负载ｓ轴被ｓ？邮和ｓ？～肚分为３段。因此，该三维区图被三个控制参数分割为９×３即２７个区域，如图４．８所示。若根据变电站的变压器参数计算出的变压器运行方式可以根据负荷的不同分为Ｎ段，则负载Ｓ轴也被相应地分为Ｎ段，因而基于传统九区图的三维区图将被划分为９×Ｎ个区域。为方便分析，当负载Ｓ轴被分为３段时，三维区图中的各区域可按如下规则编号：（１）各层内的编号顺序同于传统九区图的编号顺序；（２）Ｓ轴的编号顺序根据临界负载功率沿Ｓ轴正向由小到大排列，位于最下层的序号为１，最上层的序号为３。东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究根据以上规则，三维区图中各区域的编号由两位数组成：第一位数表示该区域位于Ｓ轴的第几层，第二位数表示该区域位于该层内类似于传统九区图中某区域的位置。由此则可以将最低层的９个区域编号为１１～１９，最上层的９个区域编号为３１￣３９。Ｕ０ｃｏｓ图４．８三维区图Ｆｉｇ．４．８Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉａｇｒａｍ根据三维区图中各区域的参数值范围，可以制定出相应的变电站控制策略，具体如表４．１所示。表４．１三维区图各区域的控制策略Ｔａｂｌｅ．４．１Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｚｏｎｅｓ—１６７～东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究—１６８—东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究４．４．２三维区图的平面投影控制策略当不考虑功率因数或电压条件时，可以得到图４．８所示的三维区图在Ｕ．Ｓ平面以及ｃｏｓ簟ｏ－Ｓ平面上的投影，分别如图４．９和图４．１０所示。Ｓ３１／３７／３８３２／３６／３９３３／３４／３５ｓ｝舳２ｌ／２７／２８２２／２６／２９２３／２４／２５ｓＡ＾８ｌ１／１７／１８１２／１６／１９１３／１４／１５ＵＲＵ图４．９三维区图在Ｕ．Ｓ平面上的投影Ｆｉｇ．４．９Ｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉａｇｒａｍｉｎＵ—Ｓｐｌａｎｅ—１６９－一东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究图４．１０三维区图在ｃｏｓｃｐ．Ｓ平面上的投影Ｆｉｇ．４．１０Ｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉａｇｒａｍｉｎｃｏｓｑ’－Ｓｐｌａｎｅ由图中可知，三维平面在Ｕ．Ｓ平面以及ｃｏｓｑ，．Ｓ平面上的区域投影类似于传统九区图的划分方法，图中各区域中所示数字表示该区域包括数字所代表区域在该平面内的投影。结合传统九区图的控制策略和变电站的负载情况，可以制定出Ｕ．Ｓ平面以及ｃｏｓｃｐ．Ｓ平面上各区域的控制策略分别如表４．２和表４．３所示。表４．２Ｕ・Ｓ平面上各区域的控制策略（不考虑功率因数）Ｔａｂｌｅ．４．２ＣｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＵ—Ｓｐｌａｎｅ（ｎｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｐｏｗｅｒｆａｃｔｏＯ—－７伊一东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究表４．３ＣＯＳａｐ—Ｓ平面上各区域的控制策略（不考虑电压）Ｔａ【ｂｌｅ．４．３Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｃｏｓｔｐ—Ｓｐｌａｎｅ（ｎｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｖｏｌｔａｇｅ）４．５针对调兵山一次变的区图法仿真分析根据铁岭电业局提供的资料，调兵山一次变在２００８年６月２５日１１时的负荷状况为：变压器运行方式：抛变压器独立运行变电站的有功功率：９１．８０６８ＭＷ：变电站的无功功率：４４．５７９５Ｍｖａｒ；低压侧平均电压：６５．６９ＫＶ。参考３．１．４节中图３．５所示的调兵山一次变变压器的负荷．综合功率损耗曲线，调兵山一次变的变压器运行方式被分为两段：当Ｓ＜ｓ？’仙＝５１．３６１ＭＷ时，变压器Ｂ独立运行；当Ｓ≥ｓ夕～仙＝５１．３６１ＭＷ时，变压器ＡＢ并列运行。所以三维区图中的负载Ｓ轴以Ｓ芦～仰为界限值，划分为两个区域。因此，在该情况一７ｌ～东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究下的三维区图将被划分为１８个子区域。根据所给的有功、无功功率，可以计算出该时刻变电站的功率因数：ＣＯＳ缈＝０．８９９。电压的合格范围按电力局规定执行，一般６６ＫＶ电压等级的波动范围为．３％计７％，即电压值的合格范围为６４．０２～７０．６２ＫＶ；功率因数合格范围设定为０．９３－－０．９８，则可得到如图４．１１所示的１８区图。ＵＯＣＯＳ缈图４．１１调兵山一次变的三维区图Ｆｉｇ．４．１１Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉａｇｒａｍｏｆＤｉａｏｂｉｎｓｈａｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ根据所给数据，对应于调兵山一次变的三维区图，可知给定数据位于该三维区图中的２６区，表明当前变电站的运行状况是电压合格、功率因数越下限、负载功率超临界值。参考前面所述的三维区图法的控制策略，在保持变压器分接头位置的前提下，为提高功率因数，需要投入电容器以降低无功，需要将变压器的运行方式由＃２变压器独立运行切换为撑１、撑２变压器并列运行。图４．１２给出了在投入２０Ｍｖａｒ容量的电容器组并切换变压器运行方式前后电压、功率因数以及功率损耗的对比图，图中蓝色（左侧）代表变电站初始运行状态的各项数据，红色（右侧）代表变电站运行方式改变后的各项数据。图４．１３～图４．１４给出了调兵山一次变各６６ＫＶ线路在控制前后的电压、功率因数的仿真对比图，具体数据如表４．４中所示。图中各线路编号对应的线路名称可见表３．５。由图４．１２～图４．１４及表４．４可知，在改变变压器运行方式的前后，保持了各线路的电压合格，同时通过投入无功装置，提高了线路的功率因数，不仅降低了线路上产生的电能损耗，还由于变压器运行方式的改变，大幅降低了变压器的电能损耗，具备良好的经济性。—－７２—东北大学硕士学位论文第４章基于三维区图的变压器经济运行研究图４．１２控制前后的功率损耗、电压和功率因数的对比图Ｆｉｇ．４．１２Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｏｗｅｒｌｏｓｓ，ｖｏｌｔａｇｅ，ｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ、警日掣盔疆图４．１３调兵山一次变各６６ＫＶ线路电压对比图Ｆｉｇ．４．１３Ｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ６６ＫＶｌｉｎｅｓｏｆｄｉａｏｂｉｎｓｈａｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ图４．１４调兵山一次变各６６ＫＶ线路功率冈数对比图Ｆｉｇ．４．１４Ｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ６６ＫＶｌｉｎｅｓｏｆｄｉａｏｂｉｎｓｈａｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ—－７３一东北大学硕士学位论文第４章基于三雏区图的变压器经济运行研究表４．４运行方式改变前后各６６ＫＶ线路电压、功率因数比较Ｔａｂｌｅ．４．４Ｄａｔａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｌｉｎｅｓ６６ＫＶｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓａｄｊｕｓｔｅｄ—－７４—东北大学硕士学位论文第５章结论与展望第５章结论与展望５．１本文结论网损是电力系统一项重要的综合性技术经济指标，降损节能是供电企业当前的工作重点之一。本文以铁岭电业局为应用对象深入的讨论了对变压器经济运行这个存在已久的问题，主要的工作成果有：１．在理论上讨论了如何变压器在各种情况下的经济运行规律，并纠正了以往一些对变压器经济运行的错误认识。２．提出了基于潮流计算的单时段法变压器经济运行方式的判定方法，得出了变压器在各种运行方式下的通用计算方案。与传统方法相比，大大简化了变压器功率损耗的计算过程，计算结果的精确度也有所提高，更加符合实际运行情况。３．利用一元线性回归法进行负荷预测，在单时段法变压器经济运行的基础上，提出了基于负荷预测的多时段法变压器经济运行方式的判定方法。实际应用表明，多时段法较好地解决了变压器投切时机的选取问题。４．综合比较了单时段法与多时段法，对两种方法的适用条件进行了深入分析。计算结果证明两种优化方法都是可行的，并适用于不同的负荷条件。５．改进了现有的平面区图法，提出了基于电压、功率因数和负载的三维区图法，并将其运用于变压器运行方式的优化，并针对调兵山一次变数据对三维区图法的应用进行了仿真分析。５．２未来工作的展望随着我国电力系统的不断发展，用电企业对电力管理的工作越来越重视，对电力管理自动化的要求也越来越高。由于变压器的经济运行是一个系统的工程，在实际的操作中还存在很多的问题需要做进一步的研究。本文主要针对变压器这一电力设备的经济运行问题进行了分析，但是在以下几个方面还需要做进一步的研究：１．只分析了变压器自身间的经济运行问题，对变压器经济运行与电网经济运行相互之间的关系需要做进一步的分析。２．只初步分析了变压器的经济运行与地区电网的无功优化之间的关系，还需要—＿７５—东北大学硕士学位论文第５章结论与展望进一步将无功优化问题与变压器经济运行问题结合起来。在多时段法变压器经济运行的研究中，负荷预测方法只涉及了一元线性回归法，其他的负荷预测方法是否在某些情况下更准确，更有利于变压器经济运行方式的决策，可以进行进一步的研究。只针对传统九区的三维区图法进行了一定的探索分析，针对改进九区以及五区的三维区图法还需要进行进一步的研究，并可以比较不同方法所得结果的优劣性。—－７伊一东北大学硕士学位论文参考文献参考文献１．胡景生．变压器能效与节电技术【Ｍ】，北京：机械工业出版社，２００７．２．陈道明．略论电力变压器的经济运行【Ｊ】，中国科技信息，２００６，１２（１２）：３９－４０．３．曲鸿春，咸日常，赵爱丽．变压器经济运行技术的最新研究川，电网与清洁能源，２００９，２５（１）：２９—３１．４．白旭东，电力变压器并联运行方式浅谈【Ｊ】，山西焦煤科技，２００７，８（８）：９—１０．５．胡景生，赵跃进．配电变压器能效标准实施指南【Ｍ】，北京：中国标准出版社，２００７．６．ＸｉＹｉｎｇ，ＧｕｏＺｈｉｚｈｏｎｇ．ＥｃｏｎｏｍｉｃＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＢａｓｅｄＰａｒａｍｅｔｅｒ１８．２２．７．ＣａｏＺｈｉｐｉｎｇ，ＷａｎｇＦａｎｇｚｈｕｏ．ＳｔｕｄｙｏｎｏｎＲｅａｌ—ｔｉｍｅＣｈｅｃｋｉｎｇ【Ｃ］．ＩＥＥＥＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙＧｅｎｅｒａｌＭｅｅｔｉｎｇ，２００６，６（６）：ｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ【Ｊ】，ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，２４（１）：４１—４３．８．Ｍ．Ｓｚｒｏｔ，Ｊ．Ｐｌｏｗｕｃｈａ，Ｊ．Ｓｕｂｏｃｚ，Ｓ．Ｂｏｒｕｃｋｉ，Ａ．Ｃｉｃｈｏｎ．Ｅｃｏｎｏｍｉｃａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎ诵ｔｌｌＴｒａｆｏＧｒａｄｅｓｙｓｔｅｍａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ叨，ＰｏｍｉａｒｙＡｕｔｏｍａｔｙｋａＫｎｏｔｒｏｌａ，２００９，５５（１）：６５－６８．９．黄小平．变压器经济运行的基本分析方法及应用［Ｊ】，电气技术，２００７（Ｓ１）：４５－４８．１０．赵重明，钱卫红．合理利用变压器以节电降耗【Ｊ】，内蒙古科技与经济，２００６，２（２）：１００，９７．１１．赵庆峰．浅析变压器节电技术［Ｊ】，中国科技信息，２００７，１７（１７）：７６，７８．１２．施文幸，曹国民．提高变压器经济运行性的专家系统［Ｊ】，供用电，２００７，２４（４）：３４—３６．１３．鲍建标．变压器经济运行节电技术分析［Ｊ】，浙江冶金，２００７，５（５）：３８－４０．１４．胡景生．变压器经济运行软件的开发与应用【Ｊ】，节能，１９９６，５（５）：４３—４７．１５．王丹名．变压器经济运行分析【Ｊ】，沈阳工业大学学报，１９９９，２（２）－３８－４０．１６．王明立．配电线路［Ｍ】，北京：中国电力出版社，１９９８．１７．熊小伏，王与勇．基于ＳＣＡＤＡ实时数据的变压器经济运行方式研究【Ｊ】，电网技术，２００３，７（７）：９・１１．１８．国家质检总局．电力变压器经济运行【Ｍ】，北京：中国标准出版社，２００８．１９．胡景生．电网经济运行节电技术综述【Ｊ】，节能，２０００，４（４）：２３—２８．２０．徐建政，王剑，杨君，钱霞．变压器经济运行的神经网络控制系统阴，电网技术，—●＇一东北大学硕士学位论文参考文献２００１，２５（９）：４４。４７．２１．Ｂ．Ｓｕｅｃｈｏｅｙ，Ｊ．Ｅｋｂｕｒａｎａｗａｙ，Ｎ．Ｋｒａｉｓｎａｃｈｉｎｄａ，Ｓ．Ｂａｎｊｏｎｇｊｉｔ，Ｍ．Ｋａｎｄｏ，Ｃ．Ｃｈｏｍｐｏｏ—Ｉｎｗａｉ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｆｏｒｌｏｓｓｅｓ●ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ２２９０．２２９３．ＷｉｎｔｅｒＭｅｅｔｉｎｇ【Ｃ】，ＩＥＥＥ，２０００，３（２３－２７）：．２２．Ｍ．Ｈ．Ｓｈｗｅｈｄｌ，Ａ．Ｈｙｅ，Ｍ．Ａ．Ｑｕａｓｅｍ．ＥｃｏｎｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｌｏｓｓｅｓｃｏｓｔｓｕｓｉｎｇＰＣｓｏｆｔｗａｒｅ【Ｃ】，ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙＷｉｎｔｅｒＭｅｅｔｉｎｇ，ＩＥＥＥ，２０００，４（４）：２０－２５．２３．ＬｉｕＨａｉｂｏ，ＭａｏＣｈｅｎｇｘｉｏｎｇ，ＬｕＪｉｍｉｎｇ，ＷａｎｇＤａｎ．Ｐａｒａｌｌｅｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ［Ｃ】，３ｒｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＤｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇａｎｄＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＤＲＰＴ，２００８：１８０２－１８０８．２４．ＬｕＺｈｉｇａｎｇ，ＬｉＳｈｕａｎｇ，ＨａｒｔＹａｎｌｉｎｇ，ＺｈｕＬｉａｎｂｏ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｅｃｏｎｏｍｉｃｏｐｅｒａｔｉｏｎａｒｅａｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ【Ｊ】．Ｈｉ曲ＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，３３（６）：１５６・１５９．２５．夏春燕．变压器经济运行分析与应用【Ｊ】，变压器，２００７，１４（２２）：２４－２８．２６．于尔铿，刘光一，周景阳．能量管理系统（ＥＭＳ）【Ｍ】，北京：科学出版社，１９９８．２７．谢威，谢炎林，王槐智．变压器经济运行综合分析【Ｊ】，变压器，２００８，４５（５）：２９—３３．２８．余文辉，张山，胡铁斌．基于ＳＣＡＤＡ系统的变压器经济运行程序的二次开发［Ｊ】，广东电力，２００１，１４（１）：３１．３２，４３．２９．王亚忠．双绕组变压器经济运行负载系数研究叨，电力系统保护与控制，２００８，３６（１７）：６０－６１．３０．陈海涵，郭晓龙，刘明波．变压器经济运行负荷区间的选择【Ｊ】，节能，２００４，４（４）：２１．２４．３１．匡立民．双卷变压器的经济运行区及经济运行【Ｊ】，电气技术，２００７，４（４）：６１—６５．３２．单晓红，钟月梅，王亚忠．配电变压器经济运行区间和经济容量的选择［Ｊ】，广西电力，２００９，２（２）：３８—３９．３３．于艳冬．变压器经济运行研究［Ｄ】，北京：华北电力大学学位论文，２００４．３４．赵晋泉，江晓东，张伯明．潮流计算中ＰＶ－ＰＱ节点转换逻辑的研究【Ｊ】，中国电机工程学报，２００５，２５（１）：５４—５９．３５．薛巍，舒继武，王心丰，郑纬民．电力系统潮流并行算法的研究进展【Ｊ】，清华大学学报，２００２，４２（９）：１１９２—１１９５，１１９９．—－７８—，ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎｐｏｗｅｒｆｌｏｗ【Ｊ】，ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ，２００８，３２（１１）：６－１１．３８．姜旭峰．常用电力系统仿真软件变压器模型及其参数之间的关系【Ｊ】，华北电力技术，２００２，８（８）：４８－５１．３９．李汉香，刘丽平．具有非标准变比变压器的参数计算［Ｊ】，电网技术，１９９９，２３（１２）：３９－４２．４０．杨佳，丁晓群．一种双绕组变压器经济运行的实用方法，电力自动化设备【Ｊ】，２００６，２６（２）：４０—４３．４１．徐建政，凌云．并列变压器经济运行模式分析，电力自动化设备［Ｊ】，２００１，２１（９）：４６．４８．４２．王书春，张喜林．变压器优化运行的算法研究【Ｊ】，中国电力，２００７，４０（６）：３６－４０．４３．张喜林，张帆．２台双绕组主变压器优化运行［Ｊ】＇中国电力，２００１，３４（２）：２９—３１．４４．敖文生．变压器经济运行研究［Ｊ】，电气技术，２００７（Ｓ１）：４９—５８．４５．胡泽春，王锡凡．配电网无功化化的分时段控制策略【Ｊ】，电力系统自动化，２００２，３（３）：４５－４９．４６．牛东晓，曹树华，赵磊，张文文．电力负荷预测技术及其应用［Ｍ】，北京：中国电力出版社，１９９８．４７．周崇泉．基于模糊聚类分析与ＲＢＦ神经网络负荷预测的变电站电压无功控制【Ｄ】，天津：天津大学学位论文，２００７．４８．ＹａｎｇＹｕｎｇｕｏ，ＨａｏＬｉｊｕｎ，ＺｈｕＸｉａｎｇｍｉｎｇＧｉｎｇＬｉ，ＹａｎｇＹｕｎｙｏｕ．Ｓｔｕｄｙｏｎｉｍｅｇｒａｔｅｄｖｏｋａｇｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｓｕｐｅｒｓｈｏｒｔｔｉｍｅｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ【Ｊ】，Ｒｅｌａｙ，２００７，３５（１１）：４９－５ｌ，６４．４９．ＹｉｎＣｈｅｎｇｑｕｎ，ＫａｎｇＬｉｆｅｎｇ，ＬｉＬｉ，ＷａｎｇＨｏｎｇｙｕｎ．Ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｈｙｂｒｉｄｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ【Ｊ】，ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００７，２７（５）：４０—４４．５０．Ｈ．Ｍ．ＡＩ—Ｈａｍａｄｉ．Ｓ．Ａ．Ｓｏｌｉｍａｎ．Ｆｕｚｚｙｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｕｓｉｎｇＫａｌｍａｎＦｉｌｔｅｒ【Ｊ】．ＩＥＥＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ－Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，２００６，１５３（２）：２１７－２２７．一７争一东北大学硕士学位论文参考文献５１．唐艳，王万新，王洪博，王芳．九区图法优化实时无功补偿及其应用【Ｊ】，２００６（８）：１５４．１５６．５２．李升．基于九区图的变电站电压无功控制策略研究【Ｊ】，青海电力，２００５，２４（２）：１－４，６４．５３．戴宪滨，蔡志远．变电站电压无功控制策略的探讨【Ｊ】，电气开关，２００５，６（６）：３６—３８．５４．张永健．电网监控与调度自动化【Ｍ】，北京：中国电力出版社，２００４．５５．ＬｉＬｉｎｃｈｕａｎ，ＺｈｏｕＣｈｏｎｇｇｕａｎ，ＺｈａｎｇｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎＱｕａｎ．Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｎｄｖｏｌｔａｇｅ＆ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆｐｏｗｅｒｖｏｌｔａｇｅ【Ｊ】，Ｈｉ曲Ｖｏｌｔａｇｅ２００７，３３（１）：５７－６０．５６．Ｆ．Ａ．Ｖｉａｗａｎ，Ｄ．Ｋａｒｉｓｓｏｎ．Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ【Ｃ】．２００８ＩＥＥＥＰｏｗｅｒ＆ＥｎｅｒｇｙＳｏｃｉｅｔｙＧｅｎｅｒａｌＭｅｅｔｉｎｇ．２００８，７（７）：６—１０．５７．Ｍ．Ｈ．Ａｂｄｅｌ－Ｒａｈｎｌａｎ，Ｍ．Ｈ．Ｆａｔｈｉ．Ｙｏｕｓｓｅｆ，Ａ．Ｓ．Ａｈｍｅｄ．ＮｅｗＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙａｎｄＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｏｎＳｔａｔｉｃＶａｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒＷｉｔｈＵｎｄｅｒ－ＬｏａｄＴａｐＣｈａｎｇｅｒ［Ｊ】，ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００６，２１（３）：１６３０－１６３５．５８．王智涛，梅生伟，胡伟．变电站混成自动电压控制策略研究【Ｊ】，２００６，２５（３）：５－８，５８．５９．施有安．城市电网自动电压无功控制系统（ＡＶＣ）建设［Ｄ】，合肥：合肥工业大学学位论文，２００７．６０．陈保刚，杨颖．改进九区图变电站电压无功自动控制［Ｊ］，２００６，１２（１２）：４３－４５，５２．６１．雷体文，庞清，杨君．基于１５区图的变电站电压无功控制系统设计【Ｊ】，２００７，２９（７）：４６．５０．６２．龚迪琛．电压一无功集中控制系统开发研究［Ｄ】，合肥：电子科技大学学位论文，２００４．６３．孙文生，张明军．五区图变电站电压无功控制原理研究［Ｊ】，电力自动化设备，２００５，２５（１２）：３９－４１，６２．６４．孙文生，张明军．关于“五区图”电压无功综合控制原理的再讨论【Ｊ】，电力系统自动化，２００５，２９（２３）：６９．７５．６５．张玉珠，杨丽徙，侯向阳，周哲．基于五区图的变电站电压无功控制策略川，微计算机信息，２００７，２３（１２．１）：３２－３４．６６．蔡凯．电压无功综合控制装置控制原理的新讨论——由“九区图”到“五区图’’阴，电力系统自动化，２００４，２８（１９）：９２．９５．一８伊一东北大学硕士学位论文致谢致谢本文是在张化光教授导师的精心指导下完成的。在论文的研究过程中，点点滴滴的成绩都凝聚着导师的心血。导师高尚的师德，勤勉的敬业精神深深地感染着我，是我终生学习和工作的榜样。导师敏锐的科学洞察能力、对科研和教育事业的执着追求，严谨治学的作风、一丝不苟的工作态度是我学习到的最宝贵的知识和财富。导师培养了我分析问题和解决问题的能力，并将使我受益终身。在论文完成之际，谨向恩师致以崇高的敬意和衷心的感谢！感谢孙秋野老师、杨东升老师、王占山老师、杨瑁老师，两年硕士学习生涯中，我在学术研究与工程应用方面的能力的提高离不开他们的悉心指导，从进入课题组到论文的顺利完成，一年多的时间里他们倾注了大量的心血。感谢读研期间一起学习、一起奋斗的同学们：傅振宇、朱茉、孙艳、孙羽、辛红、邢颖、董晶晶、吴世勇、李达、刘忠迪、荆艳强、姬云鹏等对我的论文提出了许多宝贵的意见，和他们一起度过的日子，是我人生奋斗和拼搏的美好经历。感谢父母、岳父母的默默奉献，他们的每一次鼓励和安慰都是我去除心中阴霾，勇敢前进的巨大动力，感谢我的妻子王书晗陪伴我度过这段难忘的岁月，共同分担失败，分享喜悦！感谢所有关心和爱护我的老师、同学、亲人和朋友们！一８１—●东北大学硕士学位论文攻读硕士期间所取得的成果攻读硕士期间所取得的成果一、申报的国家科技发明专利《一种基于粗糙集理论的新型变压器故障诊断装置及方法》，国家发明专利，申请号：２００９１００１１４９３．８。二、参与完成的科研课题ｌ、铁岭电力公司横向课题，“变压器经济运行辅助分析软件”，与上海交通大学和沈阳工程学院共同承担。２、通辽电力公司横向课题，“通辽地区中低压电网区域性无功补偿辅助决策软件系统＂，与沈阳工程学院共同承担。一８３—１●