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[摘 要]根据变压器经济运行理论，对变压器实时经济运行算法进行研究，对
变压器经济运行的实时监控系统进行开发。该系统由工控机及实时数据采集终端“网络893”构成，具有运行可靠、编程简单、实现方便的特点。
[关键词]经济运行；变压器；实时监控
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0346-01
变压器的应用很广泛。发电、供电、用电整个过程一般要经过三到五次变压过程，变压器自身会产生有功功率和无功功率的损耗。变压器的台数多且总容量大，其消耗的电能很可观，广义的电力系统中，变压器的损耗电能可占到系统的发电总量10%左右。要降低变压器的电能损耗主要通过提高变压器的性能，开发新型的高效设备，还要在现有设备基础上去实现变压器经济运行。
变压器的经济运行首先要确保变压器的安全运行和传输电量相同，利用现有的设备，变压器的运行台数和分接头档位等进行最佳组合，改善变压器的运行条件，通过这些措施最大限度使变压器电能损失降低，同时使供电质量提高。变电所的变压器容量、铁心、电压等级、制造工艺及绕组等不同，且变压器间的技术特性与参数有差异，当供应相同负载时，这就必然存在部分变压器运行方式的损耗较大，部分变压器运行方式的损耗较小，多种变压器的不同运行方式中，经济运行方式就是指损耗小的运行方式。适应变压器经济运行的计算软件应运而生，并出现很多版本，这类软件多是离线分析变压器的运行数据，有的变电站负载波动大，存在不能迅速判断和控制的弊端。所以，本文提出变压器经济运行实时监控系统。这个系统能实时采集到变压器的电压和电流数据，计算、分析和判断有功耗和无功耗，对变压器的运行方式进行选择，自动投切到合适变压器。系统硬件由模拟量采集运算单元、开关量输入输出单元、工控机及通信卡等部分组成，软件需要在Windows NT环境中运行，人机交互界面友好，以表格或者图形显示所有计算和控制的结果，使得阅读能够方便直观。
1 理论基础和判定原理
1.1 理论基础
分析变压器经济运行的基础数据是变压器的技术参数，变压器经济运行是指通过组合不同运行方式，找到降低变压器的有功功率及无功功率损耗的途径。所以，变压器有功功率及无功功率损的耗计算式也是变压器经济运行的基础算式。当前，变压器经济运行是降低电力损耗的主要措施其理论基础也包括分析计算变压器的综合功率。
变压器的电压变换是通过电磁转换来实现的，其为一个强感性电气设备，传输功率时，变压器上的负载电流的无功损耗要远远大于其有功损耗。所以，变压器经济运行中要着力于降低其无功损耗，和降低有功损耗相比较，其效果要明显的多，无功节约还对电压稳定产生促进作用。
综合功率损耗指的是变压器有功功率损耗及其消耗无功功率使得电网增加的有功功率损耗总和。所以，综合功率损耗需要考虑变电设备节电，也要考虑降低供电网损耗，综合功率的经济运行要立足电力系统的总体选择最佳节电方法。
1.2 判定变压器经济运行技术特性优劣
变压器经济运行技术的特性是对系统控制判据的理论依据进行监控。该技术的特性优劣判定标准是：供应相同的负载条件时，变压器运行方式损耗小的其技术特性好。该监控系统是使用变电站中变压器运行信息，并根据本变电站的负荷变化对变电站中变压器的经济运行方式进行改变，这种变压器的经济运行属于变电站而不是整套电力系统。例如，某变电站变压器并列运行过程中，变压器技术参数是不同的，当供应负载相同时，不同运行方式的组合可以区分优劣。其判断的方法是：在供应相同的负载时，可供选择方式中，选择损耗最小的运行方式就是经济运行方式。
2 经济运行监控系统和其特点
2.1 变电站模型
如图1所示的变电站主接线图，这个变电站拥有3台主变压器，1# 变压器的容量是45MVA，2#变压器的容量是63MVA，3#变压器的容量是63MVA，电压等级是110/38.5/6.6kV。目前，变电站的变压器运行方式为：1# 、2# 主变分列运行带变电站的全部负荷，3# 主变处在热备用状态，如果1# 、2# 主变其中任意的一台出现故障跳闸或者检修时，3# 主变会投入运行中。在1999 年变电站的最高负荷是53MVA，而平均负荷是35MVA，对监测变电站变压器的运行状态、对变压器经济运行方式进行控制具有重要的经济性意义。
2.2 监控系统
分布式智能数据测控网络“893-网络”与主机变压器共同构成经济运行监控系。“893-网络”为高性能、高精度的数据测控网络，其具有信息的传输距离较远、组网方便、以及不易被干扰等长处[5]。这个系统是由二次互感器、IDCB - 3A 型工频交流量测量和传输前端、IDCB-2C型开关量测量控制及传输前端、通信电缆、适配卡及工控机等部分组成，控制系统的结构（图2）所示。
二次互感器包含电流、电压互感器，用来使测控网络和现场一次互感器连接起来，其具有转换和隔离职能。IDCB-3A型工频交流量测量的前端为一带单片机的测量控制器，能同时采集变换八条线路中的电流、电压，对有功功率和无功功率进行计算，最后把计算结果上传到工控机。
IDCB-2C型开关量测量控制的前端用于检测变电站各个开关闭合的断开状态，掌握变压器实时运行方式，其具有多路继电器干节点输出，能根据计算来得出变压器的优化性运行方式，使投切变压器成为可能。专用网络通信的硬件与软件组成通讯适配卡，可以使测控网络和主机系统间通讯管理得以实现，其也具有自动查询、出错校验的功能。
主机系统为运行在Windows NT4. 0 环境中的工控机，把Windows NT 和专用通信软件互相配合来应用，着有效保证了全系统能够长期稳定安全运行。自主开发出的变压器经济运行控制软件根据IDCB - 3A 测量前端所采集的变压器的运行状态数据，采用变压器的经济运行算法来计算和判断出变压器的经济运行方式，通过IDCB - 2C 开关量来输入判别目前进行的变电站的运行方式，并通过继电器干节点输出来控制投切母联和变压器。系统还能判断出变压器超载的情况，以及过高电压和低压运行的不正常状态并给与告警。软件具有显示的功能，以图表或其他方式来显示出变压器的运行参数、运行方式和日负荷曲线，并详细记录变压器投切状况。软件编制采用C++ ，人机交互界面友好。
参考文献
[1] 胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，2011.
[2] 黄向前.浅谈变电所的变压器经济运行[J].电网技术，2010.
[3] 胡国元.变电所变压器的技术特性优劣计算分析[J].中国电力，2012.
变压器经济运行的实时监控系统进行开发。该系统由工控机及实时数据采集终端“网络893”构成，具有运行可靠、编程简单、实现方便的特点。
[关键词]经济运行；变压器；实时监控
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0346-01
变压器的应用很广泛。发电、供电、用电整个过程一般要经过三到五次变压过程，变压器自身会产生有功功率和无功功率的损耗。变压器的台数多且总容量大，其消耗的电能很可观，广义的电力系统中，变压器的损耗电能可占到系统的发电总量10%左右。要降低变压器的电能损耗主要通过提高变压器的性能，开发新型的高效设备，还要在现有设备基础上去实现变压器经济运行。
变压器的经济运行首先要确保变压器的安全运行和传输电量相同，利用现有的设备，变压器的运行台数和分接头档位等进行最佳组合，改善变压器的运行条件，通过这些措施最大限度使变压器电能损失降低，同时使供电质量提高。变电所的变压器容量、铁心、电压等级、制造工艺及绕组等不同，且变压器间的技术特性与参数有差异，当供应相同负载时，这就必然存在部分变压器运行方式的损耗较大，部分变压器运行方式的损耗较小，多种变压器的不同运行方式中，经济运行方式就是指损耗小的运行方式。适应变压器经济运行的计算软件应运而生，并出现很多版本，这类软件多是离线分析变压器的运行数据，有的变电站负载波动大，存在不能迅速判断和控制的弊端。所以，本文提出变压器经济运行实时监控系统。这个系统能实时采集到变压器的电压和电流数据，计算、分析和判断有功耗和无功耗，对变压器的运行方式进行选择，自动投切到合适变压器。系统硬件由模拟量采集运算单元、开关量输入输出单元、工控机及通信卡等部分组成，软件需要在Windows NT环境中运行，人机交互界面友好，以表格或者图形显示所有计算和控制的结果，使得阅读能够方便直观。
1 理论基础和判定原理
1.1 理论基础
分析变压器经济运行的基础数据是变压器的技术参数，变压器经济运行是指通过组合不同运行方式，找到降低变压器的有功功率及无功功率损耗的途径。所以，变压器有功功率及无功功率损的耗计算式也是变压器经济运行的基础算式。当前，变压器经济运行是降低电力损耗的主要措施其理论基础也包括分析计算变压器的综合功率。
变压器的电压变换是通过电磁转换来实现的，其为一个强感性电气设备，传输功率时，变压器上的负载电流的无功损耗要远远大于其有功损耗。所以，变压器经济运行中要着力于降低其无功损耗，和降低有功损耗相比较，其效果要明显的多，无功节约还对电压稳定产生促进作用。
综合功率损耗指的是变压器有功功率损耗及其消耗无功功率使得电网增加的有功功率损耗总和。所以，综合功率损耗需要考虑变电设备节电，也要考虑降低供电网损耗，综合功率的经济运行要立足电力系统的总体选择最佳节电方法。
1.2 判定变压器经济运行技术特性优劣
变压器经济运行技术的特性是对系统控制判据的理论依据进行监控。该技术的特性优劣判定标准是：供应相同的负载条件时，变压器运行方式损耗小的其技术特性好。该监控系统是使用变电站中变压器运行信息，并根据本变电站的负荷变化对变电站中变压器的经济运行方式进行改变，这种变压器的经济运行属于变电站而不是整套电力系统。例如，某变电站变压器并列运行过程中，变压器技术参数是不同的，当供应负载相同时，不同运行方式的组合可以区分优劣。其判断的方法是：在供应相同的负载时，可供选择方式中，选择损耗最小的运行方式就是经济运行方式。
2 经济运行监控系统和其特点
2.1 变电站模型
如图1所示的变电站主接线图，这个变电站拥有3台主变压器，1# 变压器的容量是45MVA，2#变压器的容量是63MVA，3#变压器的容量是63MVA，电压等级是110/38.5/6.6kV。目前，变电站的变压器运行方式为：1# 、2# 主变分列运行带变电站的全部负荷，3# 主变处在热备用状态，如果1# 、2# 主变其中任意的一台出现故障跳闸或者检修时，3# 主变会投入运行中。在1999 年变电站的最高负荷是53MVA，而平均负荷是35MVA，对监测变电站变压器的运行状态、对变压器经济运行方式进行控制具有重要的经济性意义。
2.2 监控系统
分布式智能数据测控网络“893-网络”与主机变压器共同构成经济运行监控系。“893-网络”为高性能、高精度的数据测控网络，其具有信息的传输距离较远、组网方便、以及不易被干扰等长处[5]。这个系统是由二次互感器、IDCB - 3A 型工频交流量测量和传输前端、IDCB-2C型开关量测量控制及传输前端、通信电缆、适配卡及工控机等部分组成，控制系统的结构（图2）所示。
二次互感器包含电流、电压互感器，用来使测控网络和现场一次互感器连接起来，其具有转换和隔离职能。IDCB-3A型工频交流量测量的前端为一带单片机的测量控制器，能同时采集变换八条线路中的电流、电压，对有功功率和无功功率进行计算，最后把计算结果上传到工控机。
IDCB-2C型开关量测量控制的前端用于检测变电站各个开关闭合的断开状态，掌握变压器实时运行方式，其具有多路继电器干节点输出，能根据计算来得出变压器的优化性运行方式，使投切变压器成为可能。专用网络通信的硬件与软件组成通讯适配卡，可以使测控网络和主机系统间通讯管理得以实现，其也具有自动查询、出错校验的功能。
主机系统为运行在Windows NT4. 0 环境中的工控机，把Windows NT 和专用通信软件互相配合来应用，着有效保证了全系统能够长期稳定安全运行。自主开发出的变压器经济运行控制软件根据IDCB - 3A 测量前端所采集的变压器的运行状态数据，采用变压器的经济运行算法来计算和判断出变压器的经济运行方式，通过IDCB - 2C 开关量来输入判别目前进行的变电站的运行方式，并通过继电器干节点输出来控制投切母联和变压器。系统还能判断出变压器超载的情况，以及过高电压和低压运行的不正常状态并给与告警。软件具有显示的功能，以图表或其他方式来显示出变压器的运行参数、运行方式和日负荷曲线，并详细记录变压器投切状况。软件编制采用C++ ，人机交互界面友好。
参考文献
[1] 胡景生.变压器经济运行[M].北京：中国电力出版社，2011.
[2] 黄向前.浅谈变电所的变压器经济运行[J].电网技术，2010.
[3] 胡国元.变电所变压器的技术特性优劣计算分析[J].中国电力，2012.