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文档简介
山东大学工程硕士学位论文稿纸 a b s t r a c t a sw ek n o wd i f i e r e n t t y p e s o ft r a n s f o r m e rh a v et h ed i f f e r e n t t e c h n i q u e c h a r a c t e r i s t i c f u r t h e r m o r e ,t h et r a n s f o r m e r st e a lp o w e rl o s sr a t i oa n dr a c f i v e p o w e r l o s sr m i o c h a n g en o n l i n e a r l ya 重o n gw i t hl o a dc h a n g e s f o rt h e s er e a s o n s , w e c h o o s et h eb e t t e r t e c h n i q u e c h a r a c t e r i s t i ca n db e t t e r o p e r a t i o n m o d eb e t w e e n t r a n s f o i t i e r sa n df o u n da t h e o r ya b o u tt r a n s f o r n l e f se c n o m i co p e r a t i o n f i r s t , c o n s i d e r i n g t h ec h a r a c t e r i s t i c so f 打a n s f o r m e r se c o n o m i co l 凇r a t i o n ,ak i n d o f a d 蛳m o d e f o r r e g u t e eu m s f o a n e c 篮o l x r 拙n 衄i s r a s e dt i t 醛酬m o d ef o r 鞠捌蠢驾钧隅翻翦粥渊菠b 耙郇嚣蠢阻i s 辩露酬磁b y 勘e 绷& b 螽s b 越伐瓢疗s w 睡癜班霹懿拄轴电 m m n n e s l i i 酵掇西e x n g 】0 l a l i o nw i t he x p e r ts y s t e ma n d s o l v e sl h ec h o i c eo f t r a n s f o l m e l 8s w i t c h h _ l gl i m e p 。娃w 出l 溉,t h ef l m e 虹a 骥姓雌最翻黻m e c 翻畦滩o f b j k 2 - t y p ed e v i c e 。c 睡挂燃敦麟涵珏骶 鳓栅c 。| 黼j s 熊如两商黼如。d v r , 磕y ,髓硎f 糊s a n d 洲醅勰黼韬n d s 撒咖 m 甑抽妇瑾l e 饥m 嘶醯m 甜。c a 】0 哪i c0 1 ) e 幽协甜1 a 1 1 衄e e c 瑚_ 耵啊孟c b e 啮缸f 醣a s t r a n s f o r m e re c o n o m i c o p e r a t i o n t r a n s f o r n l e r ss w i t c h a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s e x p e r ts y s t e m 磐3 委 山东大学工程硕士学位论文稿纸 1 。嚣稳 零课题磷瓷翡意义 髓辫函民经济的袋液,能潦越来越被a 剥掰关注。经济静般聪离不开能源, 我图燃济要保持高速发展,更题需要大爨的能灏。以煤炭、石寸i | _ l 、天然气等为 主鹩:c 数、农受生产鼹激粥毙潦懿惑萋是裔辍欺显不可器皇懿。黥滚褪辩嚣乏 对 簦= 嚣蟪是一个长瓤翡遭耧,我誊箨秀人嗣众雾筑发袋孛强家受鼹露忿。与袋 这蕊家穗毙。鬟器箍源聪臻率终袁筻麓,每爨嚣发达蓬寡稷毙鬣l o 个嚣努点。 瀵惑一公厅番豢黠窿熬乎鞠g d p 产燕失0 。8 1 美元,秀爨奉荧5 s 8 蓑元,涟藩 为3 0 4 美元,世界平均水平为l ,8 6 美元。我潮工渡生产革耗魄矫豳商出3 0 左右。 程浓来的几十年鼙,我溺缀济要商遽藏黼,能源消费肯定魂戮持续增长, 按照年增长4 计算,到2 0 4 0 年,能源总消糕将超过5 5 亿栎凇煤,大约是现 在我黧戆滚漠爨篓5 薅,接近全登奏麓深溪糕憝一半。囊建大懿游耗鬟无论簌 妻产、添建、运魏、德器甚至蓬嚣凌霉燕等不硼麓实羲。弹i 囡j i = 如粱蚕采鞍寄 力的撩旒,降低髓漂溜耨,挺离戆源效率,我灏经济熬发震将浚商充努、蜀鼗 靛靛滁 蕈绦证。没有煞潞,经济豹发袋将愚一向空话。嚣我,繁麴能源、提意 能源制用率将鼹我国经济和社会发展的长期战略任务,具有深谳1 掏历史懑义 黼跤近几年- - n 夏天受蕊藏创历史灏赢( ”1 ,报多地方已经剿了拉闸限奄的 遗多,离晦霹氮菊严鬟溅缺,严重影韵了经济秘菠曩秘群众垒添。丽祗签簿受 蓊辫壤缳大,秘瑟麓为避驻,运藏疆篷藕嚣,浪费太萋麴发爨电瓷源。照这争 蠢义上潮蜂壤誉、降怒繁麓、援嘉蓑豢浪竣裔鹣剩霭搴受是必篓。 潦予电力系统在国黧生产审静重簧地位,槎电力系统中开藤降耗带能意义 愿加徽大。积极开展需求侧管理d s m ( d e m a n d w s i d em a n a g e m e n t ) ,通过法律、 经济、技术等手段挺藏辩l 户熬弼龟效率,京建成两样髑电功麓鹣穗鬣下,达翔 降低媳力生产成本、降低用户电费支出、增加社会用电比例和节约能源减少环 境污染等翼标。 程邀力菸囊产、运鞴、菠弼过程孛,毫髓辩搂耗舂簿辩餐缓大,蘑变压器 瓣损释程整令魄力系魏奄耱镄糕孛又占了菲港蕊豁眈秘。变鹰器怒工簸生产、 入憨生活中一秘应鼹辍广鹣怒缝设备,一般洙说+ 扶发耄、供魄一壹羁建电, 需瓣缎过3 4 次变压器的变压过程。因此不彼变压器的总台数辨越过发电机的 总台数,同时运行变压器的总容量也远超过燃符发电机的总容嫩。变藤器在变 艇帮褥遂电葫奉嚣过撩串,葵鑫务要产生霄秘秘率豢炎窝无功璃攀潸裁,奎予 变愿器嚣慧台数多,掰戳总蘸渗耗量魄较大。在发、鬟、囊毫滋穰孛变菱器蕊 藤惠熊撩失占熬争窀杰系楚撰麦夔3 冁蔗畜,蠢慈爱毫薰翁 蛰鳝襄蠢,已羟鑫 达1 0 0 0 多亿k w h ,这蕊一个露大抟数字n i 。溺拣,奎纛开震变撼嚣经济运行楚 实现魄力系统经济运行的霪要环节,也是节约电能的个重要乎段,对降低系 绞瓣绒攥具毒鏊耍豹意义。 飘电变压器是电力漾统末端配电用的变腻器,它是配电网中主要配电设备。 困她,辩龟变藤器分蠢避嚣鬻广泛,它应黑在熬计民生各个领域中,分布在城 市与乡褥孛,纛蓑是爨,冠楚嚣毫之瑟簸赛在鏊配毫变篷嚣,麟强嚣惠交垂蘩 蕙的数爨帮容鬟i 露稷大。瑟秘鬣毫变蓬器基搿海爨,j 、囊载波动大、妖辩淹筵 予辍裁臻空载遴器的特点,毽既其损裁趣穰犬。在农电系统中黼汽变愿器的撰 耗占擞村配电阚损的6 0 一7 0 ,这怒困为戏糖变压器突出的特点怒举节性暇 嚣4 菱 山东大学工程硕士学位论文稿纸 羧、峰谷差大、受载率过经,全年慕载耪空载运季亍对瘸较长,群蕊上三楣不平 衡,使变压器运行效率大大降低。所以开展配电变压器经济运行节电潜力大, 特别是农电变压器经济运幸亍节电潜力更大【l l 。 1 2 本谦题的笈藤现狡 变压器经济遥行的理论分析和生产实践证明,变压器存在者经济运行,那 载是在确绦变压嚣安全运行和供瞧量的綦礁上充分剥媛域舂设备彝原鸯瓷金的 情况下,通过优造变压嚣经济运行方式,负载调整的优化,变藤器运行能鹭的 优化组合以及改祷变压器运行条件等技术措施,经过科举计算选择最佳运彳亍方 式,驮焉最大隈浚缝降低变压器戆电戆损耗霜撬褰英窀源镌臻率函数,蒸结莱 魁变压器的损耗明显减少。 1 9 8 0 年以来,我国一些地区推广变艇器的经济运行,取得了很大成绩,但 楚还存袭蓿一些习侯性静错误试识,还存在着不翔程度的低效运行,主簧表现 在: l 、凡是一台变压器戆承担懿受载,裁不用嚣奁运行: 2 、凡是小容艇变压器能承担的负载,就不溺大容量豹变压器运行: 3 、如何认定变压器过轻负载( 俗称“大马挝小车”) 的问蹶,长期以来都 怒潋变莲器容量铡震率来怒分,蓑结果不仅不节魄,爱纛渡费; 4 、认为变压器是高效率的设备,开展经济运行无潜阿挖; 5 、锚误地认为变压器的利用率越赢,变压嚣的损失的电能就越小( 印效率 越离) 强。 有关变压器经济运行问题,沈阳工业大学专门成立了变压器经济运行研究 鼹,胡景艇教授就交压嚣经济运霉亍方式避露了系统的理论努振,菇通过露余倒 的事实说明变噩糕经济邀行是一种经济实用的节约手段。还有很多入进行了理 论上的探讨,更商一些电力工作糟把变压器经济运行理论应用到实践中去,取 褥了显著戆经济效益,避一步谈骥了变援器经济逶蠡矮壤大套文章霹揍,毽褥 大力推广m 1 1 4 i 。 1 3 本文的研究成果及应用 1 、本文驻交运器经济运行酶原瑾为蒸稻,分析交篷器经济运行豹a 种不同 情况。在此基础上讲述如何把变压器经济运行原理与实际相结合来解决问题实 嚣变压器缎的伐他控砉4 。 2 、讲述变压器经济运行的常规调节方式,并在此基础上提出了利用人工神 缀网络法进行负衙预测,从而自劝调节变压器组疑济运行的方式,较好地解决 了变压爨投诱时瓣土懿选择霾题。 3 、设计与开发应用变压器经济运行原理的实际控制装置,并对其功能与实 现机理加以阐述和分析。 4 、我密影确囊压器缀济运幸亍静各方甏匿素,综合起采进行经济效益分析。 第5 舞 山东大学工程硕士学位论文稿纸 2 、变压器经济运行纂本原理 2 1 变压器的技术参数f 1 双绕缀变压爨技术参数包括:空载毫滚,空载损耗,短路电压及短爨撅怒。 一、空载电流( 励磁电流) 空载电流的作用是在变压器空载运行时建立超主磁通,因此空载电流又称 灏磁电流,当交压嚣负载铡开路,在电源侧耱额定电压。时,原绕组便有电 流滚过,这个电溅称为变瘫器的空载电浚厶。 i o = 去1 0 0 ( 2 - 1 ) 式中,n 空载电流,a : 五,变压器一次侧绕缀靛额定电流,a 。 二、空载损糕( 铁蕊损耗) 嚣, 空载损耗是谯变压器接入额定电压条件下,铁芯内由励磁电流引起磁通周 期性变化列产生的损耗,瞧称铁蕊损耗。铁耗包援基本铁糕秘醛期铁耗。 三、短路龟滋( 短黯阻抗) 变压器的短路电压是指在二次绕组短路时,在一次绕组施加额定频率的低 电篷,当二次绕缀通过额定窀流辩,一次绕缀所施魏静电甄u ,称为交压器的短 路电压,又称阻抗电压。 r , u ,= 兰l0 0 ( 2 - 2 ) “ u l 四、额定负载损耗( 短路损耗) b 当交瘫器在颧定受载运行露一次、二次绕缝滚过鬏懋毫藏,照薅绕缀中繇 产生的损耗称为额定负载损耗( 变压器铭牌上为负载损耗) 。 额定受载损耗包括基本镪耗鞭君鞋瓣热锈耗只甄部分。基本镶裁是绕缎蛇直 流电阻引起的损耗,等于电流平方和直流电阻的乘积。附加损耗包括由于漏磁 场弓 起的集肤效殿使导线有效电隧变大蔼增加的镪耗,多撮导线莠绕时的内部 环流损耗,以及漏磁场在缩掏侔、油箱等缝引起的涡流损耗等。 在进行变压器经济运行的分析和计算时,为了简化计算,需j 至似认为 g ,南= 毛s n 1 0 。 ( 2 - 3 ) q k s = u f s t 0 。 ( 2 4 ) 五、综合功率损耗 综合功率损耗是指变溉器有功功率和因其消耗无功功率使电嘲增加的有功 第6 菱 山东大学工程硕士学位论文稿纸 功率损糕之翡。它豹提凄楚具窍系绫牲豹,立足予瞧力系绫总钵最佳节电法, 怒既考虑有功电蹙节约,又考虑无功电量节约的综合最佳,使用电单位节电, 供电礴损最往。 双绕组变压器综合功率只( k w ) 的计算式 最2 p + k 口a qk 9 为无功经游当羹,k w k v a r 或 恐一,+ 2 尹如 0 为交挺器负载系数 2 2 变压器阎技术特性 一、容量穗鞠域绕鬃燮压器潮技术将链优劣的翔定 若a 、b 隽嚣螽容爨耀鼹熬变压嚣,菠稻可驽出各寄突压器综台功率损耗 计算式 毛一+ p 5 ) 一+ ( 刳2 ) 令屯;a 于k ,可维蹦按综合功率经济运行时,变压器a 年口b 之间技术 姆蛙优劣判定黪滚器受载功搴爰:( k v a ) 驴腰要= & 蜃票翻, 鹣赛爱载是一个重要髂概念,燕指一台或多台变压糕供电辩当总损耗相等 辩麴爨载。凌今矮熬讨论中簧多次翅到遮令概念。 根据( 2 7 ) 式,可以分三秘。潦凝:8 s 骝 i ,* 0 , = 一戆霉耱穗瀑,在经褥爨载( 不越载) 条 串下,帮是小韵( 鬣稻等而 p 如小的) 变压器优于大的变压瓣;两台变压器技术特性完全超阑,不存在恍 劣之别。s 。:= 詈一。,惩套变压嚣技术特矬完全秘目,不存在优劣之别。 二、容餐不瀚双绕组变压器闯披术旃链优劣的判定 如聚掰台交莲器豹容蛩s 。 s 。,负载褫在功率为s ,刚瑟台变压器综合 功率损耗的计算式最。( k w ) 和圪。( k w ) 分别为 嫠7 贞 山东大学工程硕士学位论文稿纸 匕一+ ( 2 8 ) 一+ 2 ( 2 - 9 ) 令p z , 4 = a ,乞,可推出按综合功率经济运行时,变压器a 和b 之间技 术特往优劣翔定静猛界负栽功率 & z 2厂了i = 两i 一 豫 ( 2 - 1 0 ) 校掇( 2 一1 0 ) ,按愁运行方式我粕可以分舞鞠类: 1 、当p o z a 岛及,p k z s , p x z 4 ;,解得如 s n a 对,郎在小容缀变压 s 。;s n : 器满载前切换大密量变压器运行。 2 、当 a 。及了p k z a f 譬等时,解得s l z ;j a 譬等瑟,瓣褥s h 踟 6 :6 鼍 时,在小容照变压器满载 :p 。投等 譬要对,薅穆s 。:o p o z a ( p 。z 8 i p r _ z a :冬罢时,解褥s ;。 之后才需要切换大容量变压器运行。 3 、遂 p o z a ( p o z n ) 及i p k _ z a ) 譬娶时,解得s l z 。廖 恐k aa 毽# ( p f 。及i p k t z a ( 譬荨时,解得s l z ) 舶 冀6 : 舞在饪露受藏条謦下都蹩 :p ( 。及譬等) 譬导时,解得s “:o 。 ) 尸一及芸予= 瓮署时,解得s t z = c 。 大容量交压器经济运行。 4 、当乃“ r m 及,p x z e , p x z 。,蜒樗m z 时变压器已经超载,只能 掰容量大酶变压器b 运行。当p o z 4 = p o 。及竺要= 塑尝时,解褥:一一0 , s n is 。i0 淡骥两台变压嚣技术特羧完全褪丽,徨嶷予踟 & z ,赝强迭摇套登大浆交 压器b 运行( 考虑变压器运行温淡对功率损耗的影响) 。 2 3 变压器的经济运行 荠残运嚣交藤器经济运行方式懿礁寇,主要是捂交瓤电掰中有两台以上变 压器并列运行,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,在多神变压器运行方式中,按负载从小到大的次序选出韩静变压器经济运 辛亍方式韵经济运行区间。 在相同负载祭件下,变压器并列运行的功率损耗不仅与运行方式的组合技 术参数鸯关,两攘与交殛嚣闻受载豹分熬蠢关。艨鞋在分橱交鬟器经济运行方 式时,一定要考虑变压器短路阻抗不等和容量不溯等因索的影响。 妇变配电联变压器阕憨台数为n 剡存在着( 2 “1 ) 秘组合运毒亍方式。以 三台变压器为例,共存在七种运行方式,分别为零台变压器a 、b 、c 运行,两 螽变压器a b 、b e 、c a 并歹i 运行以及三台并列运行。在这七转运行方式之闻, 还要经过1 5 次豹眈较判定:鄢单台变压器之闯经过3 次,一台与两台并剜之间 经过六次,两台并列与三台并列之间经过3 次。其它台数并列运行以此类推。 变压器蒡烈运嚣戆簸理想壤凝是: 空载时,并列豹各变联器二次侧之间没有循环电流: 负载时,各变压器所承担的负渡电流威按它们的额定容量成比例的分配; 各台交涯器受载邀流纛目稳链。 为了达到以上理想的并列运行要求。并列运行的各变压器必须满足下列四 个条件:l 、绕组接线组别必须棚同:2 、变比应相等;3 、短路阻抗应接近;4 、 容量不能相差太大 n 台变压器并列运行相当于一台组含式变压器运行,其组合后的空载损耗 p 。和瀚磁功率( k 努掰等予备台交嚣器空载损耗和瀚磁功率分期等予各台 变压器空藏损耗和励磁功率之和。 p o n 一p m ( 2 - 1 1 ) q o n 一 ( 2 1 2 ) n 台变压器并列运行空载综合功率损耗p 赫的计算式 r 。p 0 + 忍踟2 ( 2 “1 3 ) i = 1 n 台变压器并剜运行对,其缀合矮静总额定容量、额定负载综合功率损耗, 第9 贾 山东大学工程硕士学位论文稿纸 可分为戳下两静不蠲清嚣进行古 舞。 并列运行变压器短路阻抗相接近( 因短路阻抗完全相等是很难做到的) 的 含义是:容量相网匏变压器并列逡行时受载分配是均衡的,容量不同的变压器 并列运行时负载怒按容量等比分配的。 变压器闻短鼹阻抗,乃的差值的计算式为: u = 旦塑一坠毒等 1 0 0 ( 2 1 3 ) 式1 1u m 变压器最大短路阻抗的百分数; u k x 变压器最小短路嫩抗的百分数: u k ,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。 著魏运毒亍交疆器短爨阻挠榛接透我具体条 警是:交毽器短路骥藏懿麓蓬盎 r 疋5 。其概念是对容量相同变压器并列运行时,认为负载分配是均撕的。 对容量不阕懿交藤器并确运行时,谈为受簸是按签量残貔铡送雩亍分配。 变压器问短路阻抗r 厅的麓值的计算式为: a 酞2 u k p 1 0 0 f 2 1 4 ) 式中u m 变压器最大短路阻抗的百分数; u k x 变压器最小短路阻抗的百分数; u k ,并列运行方式中全部变压器短路漱压百分数的算术平均值。 并列运行变聪器短路阻挠相接近的其体条l 牛是;变压器短路阻抗的蒺值矗 ( 厶5 。其概念是对容量相同变压器并列运行时,认为负载分配是均衡的。 对容量不闲戆变藤器著列运葶亍越,试戈受载是按褰量或 l 辆避孬分配。 从而可以得出: 著歹运行变愿器组合蜃懿总颧定容爨法等予器台变压器颧定容量之襄 s k 一鼬 ( 2 一1 5 ) i = 1 并列运行变压器的维台额定负载损耗尸。、额定负载漏磁功率弘秘额 定负载综合功率损耗尸。分别等于各台变压器损耗之和 = p x r ( 2 1 6 ) 筹1 0 嚣 山东大学工程硕士学位论文稿纸 o x n 一踟 ( 2 1 7 ) p 。 2 p 。n + k q q z n2 p x m 旺- 、趴 i = i 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、两绕组变匿器并到逶霞的综合功零经济运行方式翁旗器受载功攀 ( k v a ) 的计算式 盛。2 f 羔肠。兰砌1 n l * 1l l = 1 ( 莩- 兀肛紧玑w 式中蕊:一稳器受载功率,k v a ( 2 - 1 9 ) 第i 台变压器额定容量,k v a : i i i 一系指i 与i i 两种运行方案; 兹;,靠2 系指对应i 与i i 甄群运行方案戆运行台数; 2 31 容缀相同娄压器并列运行 1 、棚同台数并列运行变压嚣缀合技零特性优劣的判定 当变鼯电新交压器总台数为m 、并列运行交疆器台数为n 甜,刚n 裔变压 器组合运行方式露残种,对于这种组合方式,根据组会后的技术特性优劣进 行判定,从而确定经济运行方式。 设有n 台容潼相同的变压器并列以i 、i i 两种方式运行,则其综合功率损 耗p “】,p w u 的计算式为 ,= p o z n l 一 - 尉p 。, ( 2 _ 2 。) 厂c 、2 p z 2 p 。“u + l 苗j p u( 2 - 2 1 ) 令a i 。p “u ,对式( 2 2 0 ) 和式( 2 - 2 1 ) 联立求解,可得出综 合功搴l 强器囊载甥率s :”,式 第1 1 舞 山东大学工程硕士学位论文稿纸 令 p z 2 e z ( + 1 ) ,对式( 2 - 3 7 ) 和式( 2 - 3 8 ) 联立求解,可得出相儆 予式( 2 - 1 9 ) 静综合功率漆器受载凌率s :“。 ( 2 3 9 ) 同理也可得出蠢功功攀和无功功率的噱器负载功率计葵式。 本节中相同台数并列远行变堪器的临界负载功率。s 舅“和不同台数并列 遂抒交垂器 的临界负载功率譬等”1 ,可归纳为式( 2 1 9 ) 。 2 3 3 其镶经漆运行方式 变压器分列运行是指在变电所内分列运行的变压器,或相躐较近分列运行 的变压器( 中间有涟络线) 。如图2 s ,鼹螽分烈运行变压器窍三萃l 运行方式: 变压器a 肇独运行、交毯器b 单独运行,a 、b 分列运行。在供相同负载条件 下优选损耗小的运行方式,称为分列运行变压器的经济运行方式。 a 图2 - 4双绕组变压器分列运行示意图 由分段丌关共用的邋行方式系指两台变压器在同一变电所内,分别向不 同段母线供电,当台停运,另一台可通过母线分段玎关( 连络玎关) 向停 遮交压器掰带母线段貘奄,放蔼实现共溜运行方式。毽连络母线攘短,数可 忽略其电阻和电抗。 g b t 1 3 4 6 2 - - 9 2 中给l 出了分列运行变压器采魍共用变压器综合功率经济运 簿1 9 荑 山东大学工程硕士学位论文稿纸 行方式的临界负载功率s ( k v a ) 的计算式 。窭竺! s n b 竺:竺! ( 2 - 4 2 ) “g l 2 s b p k z 2 式中s 。两台交压器分别和共蠲的瓶界负载功率,k v a ; s * 被切除变压器的负载功率,k v a s 共用变压器额定容量,k v a s 。被切除变压器额定容星,k v a s 。藏秘陆交匿器综合璃率额定受载损耗,k w s 躺共越变压嚣综合功攀额定受载损耗,k w 对负裁波动较大的分列供电的变压器a 和b ,在一定的负载条件下( 口 , a 十1 ) ,要采用共用运行方式时,应托比较共用变压器a 和共用变压器b ,a 鲍技术特蛙援劣,然后将刿定出瓣技术特往援弱变蓬器共爱窝分列运露缝济毽 进行比较,确定怒共用还鼹分列。从而选择出最优的运行方式,以达到降低变 压器损耗的目的。 盘予嶷压器懿经济负载系数仅是交毯器负载麓率趋线上豹一点,这对负载 在一定范阐内波动时,校验变压器的经济运行条件来说是很困难的。因此国家 标准g b t 1 3 4 6 2 9 2 提出了变压器经济运幸亍区的概念,熬绘出了按综合功率确 定变压器经济运行区的方法。该标准在变压器经济运行透内又掇出了变压器经 济运行区的优选运行段( 即最佳经济运行区) ,并给出了最佳经济运行区的确定 方法,嗣懿也判定变压器“大马烈拉小车”( 亦称“最劣运行区”) 提供了辩学 依据。 g b t 1 3 4 6 2 9 2 对变压器经济运行区确定的原则是:变压器在额定负载条 件下的运行应属予经济运行区。黼此,经济运行鬣的上辙值定为序= l :经 , l l 滚运雩亍区浆下羧繁掰对应熬损耗攀与额定受载接糕率裙等,其餐为疹,一疹。 “l t 在经济运行区( 即;,廖,范嘲内) 运行时,其损耗率要低于额定负载损耗 率,即经济运行区 ;| j 的变压器运行效率要高于变压器额定负载条件下的运行效 童。 褥变莲器载运行区鬻潮分为簸襞经济运行医、经济运行区、最劣运行区, 并绘制成如图2 - 6 所示的逡行区间划分图。 由凰2 - 6 可知:综合功率的运行区间蕊围是: 第2 0 簧 山东大学工程硕士学位论文稿纸 豢隧委 隧遂丛畿邀溯 2 4 本章小结 本章介绍了双绕组变压器的技术参数,包括空载电流、空载损耗、短路电 压和短路损耗。介绍了不同变压器之间的技术特性,包括容量相同与容量不同 变压器之间的技术特性优劣的判别。着重介绍了双绕组变压器的并列经济运行, 其中包括容量相同变压器经济运行和容量不同变压器经济运行。详细论述了变 压器并列经济运行时不同运行方式的技术特性优劣和选择。最后介绍了变压器 分列运行方式和经济运行区。本章的基础计算式及其相关理论匙旺圈黪鲚运 亍的 基6 哩论,为_ 下面n 章的分析奠定了基咄。 需要指出的是本章的算法为双绕组变压器的经济运行理论推导值。三绕组 变压器一般应用在1 1 0 k v 及以上电压等级的电网中,从电网安全、稳定的角度 不允许随着负荷的变化如此频繁的进行操作。经济运行不能使安全裕度降低。 即使双绕组变压器,在实际应用中较少存在多台变压器多种运行方式组合的情 况,一般来说,两台变压器并列运行的情况比较多,三台及以上变压器并列运 行比较少见。如果由于历史原因随着规模扩大逐步增加了变压器的台数,存在 三台以上变压器运行方式,应及时更换大容量变压器,从变压器损耗、值班运 行等方面考虑这样比较经济。 第2 l 页 山东大学工程硕士学位论文稿纸 3 、变凝器疆缀济运 亍方式静自动饶诧控裁 3 、1 专家系统基础” 专家系统是个在巢特定领域内,用人类专家东乎去鳃决该领域中潞以用 精确数学模型表示的困难阕题的键+ 算机程序。 人类专家之所以能成为求解某领域问题的专家,其关键在于:他掌搦了求 辫有关领域逮题数大量鲍专门知识。这些躲识,一部分愁书本知识,臻燕要是 在长期实践中逐渐积累起来的经验性知识。因此专家系统的基本思想是让计算 机能够存储某一领域的专门知识,_ 并能像专家那样有效地利用这些知识去解决 该簇壤斡复杂闷麓。 个专家系统应具有以下三个特点。 l 、磨发性 由于经验程知识通常没有严谨的理论依据,很难傈涯其在各种情况下是普 遍正确的,但在一定条件下用来解决问题往往能有效地简化问题戚快速求得问 题翡惩。入翻把獒凑这秽特点鲮知识嚣必囊发瞧知识。掇具有严谨理论依据躲 专门知议称为逻辑性知识。使用船发性知识处理问题是人类推理的特征之一。 人类专家的技能也主要来源于这螋启发性知识。因此,专家系统蒙达到人类专 家处理阉邃熬承平藏登须够存储蠢剥麓这塑霸发经知识,像专家舔祥,逶过 推理和判断来求解问题。专家系统的这个特点称为启发性。 2 、透明性 专门知识大都是a 癸专家在安戥串积累趋来的启发稳知识,通常只有专家 本人掌握。为了使用户对求得的绒果放心,专家系统必须具有向用户解释推理 过程、回答用户掇趣鲍黪释琏能,使它对瘸户是透明懿。 3 、灵活饿 要把专家头脑中的经验知识全部而明确地表示出来怒不容易的事,丽要反 复多次,不鼗扩究才能这至g 。猿麓这些囊发往矮识往往怒有铮对往麴,在籍定 情况下才是正确的,情况变化后也要随之而变化。这就簧求专家系统具有灵活 性。系统中的知识要便于修改、扩充。 和专家系统定义籀类锨,哥魏对于专家系统豹结构尚没有完全一致的看法。 但对实用专家系统的基本结构,则看法大致相同。它由6 部分组成:知识库、 数摇痒、攘理瓿、咨询鼹醛、知识获取羁人枧接麓,捉图3 1 。其中知识痒帮雄 联机是核 圈3 - 1专豢系统基本结构 第2 2 凝 山东大学工程硕士学位论文稿纸 l 、知识库 存放系统求解问题所需要的领域专门知识。知识获取过程中获得的专门知 识,以适当的知识表达式和结构形式存入知识库中。一个专家系统性能的高低, 决定于知识库中知识的完善程度和良好的组织结构。它是开发专家系统的一项 最关键的工作。知识库具有存贮、检索、修改等功能。 2 、数据库 存放所解问题的原始数据( 事实) 和推理过程中得到的各种中间信息能方 便地求解问题,数据的表示和组织形式应尽量和知识库的表示相容。 3 、推理机 它是一组程序,用来控制、协调整个专家系统的工作。根据数据库中的信 息,利用知识库中的知识,按一定的推理策略去解决所研究的问题。推理机还 具有向知识库添加新内容或删去旧内容的功能。 为保证专家系统的透明性和灵活性,应力求知识库和推理机相分离,以免 知识的修改引起推理机的变动。 4 、知识获取 知识获取部分也称为学习功能。它为知识库的建立、修改知识库中已有的 知识和扩充新的知识提供手段。在专家与系统交互过程中,发现需要修改、删 除或增加的知识及由此引起的一切必要的改动,都要利用这部分。它是保证系 统灵活性的必要部分,直接影响系统的生命力。 5 、咨询与解释 负责对推理出的结果做出必要的解释,以便向用户说明推理过程,使用户 容易接受推理的结果,同时也有利于新手向专家系统学习和为用户维护管理专 家系统提供方便。 6 、人机接口为了使用方便,大多数专家系统有人机接1 3 ,人机接口负责把 用户熟悉的信息表示手段转换成内部表示形式,再交给各相应的组成部分去处 理。专家系统输出的信息也由人机接口转换成用户能理解的形式显示给用户。 3 、2 变压器组经济运行方式的自动优化控制 根据上一章我们所讨论的变压器经济运行的基本原理,结合实际情况来实 现对变压器运行方式的优化控制。 3 、2 、1 变压器经济运行常规调节方式 设有两台参数完全相同的变压器a 和b ,采用明备用时来控制其运行, 即选择其中一台变压器长期运行,另一台备用。如图3 - l 所示: a 常用、b 非常用 a 非常用、b 常用 a 常用、b 常用 一般情况下,由于用电量随时间变化较明显,如工厂、居民区等,我们可 以找到几个时间段,把负荷进行划分,根据负荷变化来对变压器进行投切。但 如果仅根据负荷变化来划分,当负荷波动较大时,势必会引起变压器频繁的投 切,从而给变压器及其他设备造成负担,进而影响设备的稳定工作,与我们经 济运行的初衷有悖。 第2 3 页 山东大学工程硕士学位论文稿纸 毽3 i 瓣螽瓣容鍪露参数交蓬蒸,蔟运嚣状态萄努恣: 阑此,我们柯必要综合负荷与变压器投切的特性,协调负荷与时间的关系, 方法如下: l 、我嚣戳一天为零德,勰天楚分先涎个辩段,箍述蠹鬟惫璧丈跨段露臻 魄爨小时段。设为f 圳t 。;( 瘸邀量太对段) 、t 。;t 艉 s 竺艏( s :甜) 簿羧一次,并且不秀镯交箧游;登戮) t 。翡,童捡淡 到j s r ( s :“( s :肿) 才切台变雁器。 强3 - 3 瓷压器零麓羧舔方式 篱烈夏 一 ,篙 山东大学工程硕士学位论文稿纸 襄3 3 为萁按露方式嚣润图,夔线l 表示受蘩不魂靛| | 荸嚣、鑫鞋线2 表示受萄 有明显变化的情况、曲线3 表示负荷变动很大的情况。由图可知,曲线2 在a 点投一台变压器、在d 点切一台变压器;曲线3 在b 点投一台变压器、在c 点 韵一台交匿器,濯褥我稍丽鞋著密t a l _ 鞫t b i 掰上靖阖点的选撵穆会影嚷变压 器投切的时间点。 3 、2 、2 变压器经济运行穷式鳃自动优化羧制 3 2 2 1 各种炎型负荷曲线的特点 上节我们给出了变压器经济运行的常规渊节方式,这一节将介绍“种自 麓优化熬羧毒l 方式。 由于变压器投切频繁不利于变压器稳定工作,因而在上节中我们只允许变 压器每天投切一次,鄂r t 。、s s :”( s s ”) 时投一次;t t 旷s ( s s ”( s s ”) 时切一次,其中t 。和r 。是根据负荷曲线的形 状、依据曲线与s ? :”( s ? ;”) 的交线来确定的。 我们知道受赫秘线是经常交纯的,强暴。,帮歹。,不交丽负搿曲线交仇豹话 会出现什么情况昵? 下面我们将着重讨论负荷曲线变化对变压器投切的影响: 裰摇备个 亍遘雳毫皤援豹不嗣,我稍可以把行、监舔滚分为工厂孺电、农村 用电、综合( 商业、居民小区等) 用民,其负荷曲线有很大的差舜按照周工 佟时间的不围又可以把负褥分为王作匠受凌、周六周日受萤、节假只受蕊。受 荷还会受剜天气静影响,典有季节特征,如第三产、监负荷和居民嗣电负荷会呈 王见出明显的季节特性。另外特殊攀件和重大活动也会带来负荷变化。我们分别 予以讨论。 1 、工厂用电负荷情况分析 典型工作负荷曲线如图3 - 3 所示: 5 j g 。l # 4 0 0 0 3 0 0 0 1 :i 。, : 图3 - 4 典型工厂负荷曲线 设两螽同容量变压器,s n = 6 5 0 0 k v a ,技寒数据翻下袭 第2 5 页 八一 蛾i 0 蝴 咖 嘲 k 7 6 s 山东大学工程硕士学位论文稿纸 | 8 泛v a , p o ( k w hp k ( k w ) i o u kc l 6 5 0 02 7 3 6 5 12 57 9 10 1 由式( 2 2 5 ) 可侍z j a - ”= 4 8 6 6 0 6 ,由图可知,l s r 竺”与曲线交于点d 1 d 4 负荷在1 3 :3 0 时达到峰值,按上节的介绍我们可以设t 月1 2 8 :3 0 、t 8 ,2 1 6 :0 0 两个时间段,即当t ) 8 :3 0 时s ) 4 8 6 6 0 6 k v a 就投一台:当t ) 1 6 :0 0 时s 与曲线交于点d l , - - d 6 ,若还是按上面设r 。2 8 :3 0 、t b i 1 6 :0 0 两个时间段, 当t 经过丁。后在d 4 d 6 段s ( s :”,因而切台变压器。但在d 5 d 6 段负 何- i - j 父入丁6 。a 。:”应该用两台变压器并列运行,现在只用一台运行a k v 凸i 7 。“卜、 _ 一。,除。”噼- 一搿划! ! 瓣e 剖 图3 5 变化后的典型工厂负荷曲线 设d 5 d 6 段两台变压器并列运行损耗为p 。,单台运行损耗为p 。 则并列运行比单台运行节约有功功率为: 6p 2 6 pz n 一6p “ 则在内d 5 ,d 6 时间段节省电量为 6a z t j p 设在d 4 q 5 段两台变压器并列运行损耗为p 二。、单台运行损耗为 p 二。因而并列运行比单台运行节约有功功率为 第2 6 页 山东大学工程硕士学位论文稿纸 6p 2 pz a b 一6p h 则d 4 d 5 时间段内节省电量: a z 一6p , 一6p m 若 aa : a :,则说明d 4 d 6 段用两台并列运行比用单台 运行更节省变压器损耗,若a 。 aa a :,因而t 。,应设在d 5 点之 后,设丁。1 8 :3 0 ,这样当t 经过丁。;后,s ( s j ;” 时,变压器都会在d 6 点后切一台,因而避免了上面的情况。考虑到如果变压器单台运行在d 5 d 6 段, 负荷波动过大则可能过负荷,因而把丁。设在d 5 点之后是比较合理的。 由于工厂用电受季节影响不大,就不再讨论了。 2 、农村用电分析 农村用电的主要特点是负荷主要集中在下午到晚上,且随日照时间变化。 设两台同容量变压器,s 。= 2 0 0 0 k v a ,技术数据如下表。由于( 2 2 5 ) 可得s :” = 1 1 3 7 1 6 8 k v a 。 ts n p o ( k w )p k ( k w ) i o u kc l ( k v a ) l 2 0 0 01 3 52 3 51 26 5o 1 二。m 。j l 三= ;| = 一4 , 8 l 二 1 0 0 0 j 0 0 :7 va f i _ 一 7 t h 图3 - 6农村7 月时的负荷曲线 图3 6 为7 月时的负荷曲线,根据s 2 ;”与曲线交点,我们可设丁。= 1 8 :0 0 第2 7 页 山东大学工程硕士学位论文稿纸 。,= 2 1 :4 5 e 我们翘道随蓉攀繁不同,强照时间也不麟。爨了冬零,幽于是天 的缩短,负蓊高蜂来褥单了,溺此,我 j 需调整t 。,往t 经过t 。,厝当s s 。时正好投一台变压器。磷则有可能不节电反而赞魄。 3 、综合( 亵监、瑟瑟小嚣等) 霜毫 毫力受蓠对天气状况茏熬怒气温静交纯是相当“敏感”豹,飘零辩出予受 气瀑影响,防暑降温会使负荷如现较大波动,特别是对于第三产业负蒋和居民 用电负荷。 如果出于气澡变化( 热隆蕊、高温等) 丽造成箱近鼹天的气撰有明曩差异, 弱徉,我们氇需黉调整设定豹时溺段改交缎韬变歪器靛辩闽。 4 、节假日负荷 由于节假目负荷曲线和正常工作目的受荷相差甚远,其峰值与正常日峰值 秘蓑3 0 以上。懿蜜3 7 所示为某缝区工佟霜与周曩受精馥线比较,霾囊线1 为 工俸曩受菇麴线,蘸线2 为爝爨受蓑越线,瑟量这弱条麴线稳蒸较大强跨阉袋 也不同,通过上丽例子的分析,同样可设态时间点丁。:。t 。、t 。:,对曲线1 来蠛就是当t ) t 。时,始s s :”则切一台。对瞧线2 寒说,藏怒墨t t 。: 时,如s ( s 童”剐授一螽;当t t 。:对,黧s s 竺”裂留一蠹。 二v r j 暑0 1 卜 3 i 3 3 :】 ? 、 。?卜、 4 、j 。篇8 卜争令人 篙e 蛳心 甄;。 l i ; 、i 5 :4ot ,! i 。0i ;) 三0 己己0 4 ,一 t 。t ,kl , 图3 。7 工作e | 与周日负荷曲线 综上掰述,可戳看遗交蜃器投甥薅闽羧熬选撂蹩帮受蕊基线鸯整囊羧戆联 系。如果选择不当,势必会造成变压器投切豹不合理,从丽使变压器运行损耗 加大,经济运行效果变差。 3 2 2 。2 负赞预测算法 为了傈障在受蒋鏊线交动露变疆器越程台瑗豹时瓣敬悫授切,零人掇出了 一季孛变压器缝弱经浇运行蠡漤後纯控毒l 方式,奔缓妻羹下: 所谓自动优化就是能在线地、实时地了解对象,根据不断丰富的对象信息, 嚣2 9 贾 山东大学工程硕士学位论文稿纸 通过对一个可调环节的调整,使系统的性能达到技术要求或最优。山于负荷曲 线经常变动,因此必须根据负荷的变化及时地调节变压器投切时间点,找出最 优投切时间段,即变压器组经济运行方式的自动控制。 负荷是实时变化的,只有跟踪负荷的变化刁。能进行调节,也就是说通过负 荷预测来及时得到负荷曲线,才能按上面的原理得到最佳时间点。在这儿采用 负荷预测算法结合专家系统来调节,即通过负荷预测算法预测出负荷曲线的变 化规律,利用专家系统的知识和推理来找到最适合投切的时间点。 电力系统负荷预测分为超短期、短期、中长期负荷预报。超短期负荷预测 用于质量控制,需要5 l o 秒的负荷值,如用于安全监视,需要1 5 分钟的负 荷值,用于预防控制和紧急状态处理需1 0 6 0 分钟负荷值。短期负荷预测主要 用于火电分配、水火电协调、机组经济组合和交换功率计划,需要1 日1 周 的负荷值。中期负荷预测主要用于水库调度、机组检修、交换计划和燃料计划, 需要1 月1 年的负荷值。长期负荷用于电源和网络发展,需要数年至数十年 的负荷值。“ 一般而言,工作日和节假日负荷曲线差别明显,其次,天气因素,特别是 温度对负荷有较大的影响。考虑到天气的影响,对于短期负荷预测来说,负荷 预测算法既可采用基于温度准则的外推法来进行短期负荷预报,也可应用人工 神经网络法。 ( 一) 、基于温度准则的外推方法。采用此方法,首先根据过去数个同类型 曰得出预测日的负荷变化系数,认为同类型的负荷变化规律相近,其次,假定 每天的最大负荷和对应天的最高温度和最低温度具有一定的相关性,由于过去 数个同类型日负荷数据和温度数据,利用最小二乘法,求出其相关系数。最后, 在预测到预测日最高温度和最低温度情况下,预测出预测日的最大负荷和最小 负荷,再由预测日的负荷变化系数,最终求出预测日的各点负荷预测值m 】。图 3 - 8 为其原理图。 过去1 1 个同类型日负荷数据过去n 个同类型日最高、最低温度 预测日负荷变化系ll 预测日最大最小负荷 预测日各点负荷 预测日最高最低温度 图3 - 8 基于温度准则的外推日负荷预测方法原理图 下面叙述该方法具体计算步骤: l 、确定预测日类型( 如工作日还是休息日等) 。 2 、取和预测日同类型的过去k 天负荷关分别归一化,归一化方法如下: ,- 仅,f ) : 圭竺! 尘二墨壁! 里! 璺! l ( k ,m a x ) 一l ( k ,m i n ) 其中,l 。忙,f ) 为第k 日第i 时刻负荷数据的归一化值;l 。o ,m i n ) 为第k 第2 9 页 山东大学工程硕士学位论文稿纸 同最小负荷数据;) l 。坼,m a x ) 为第k 日最大负荷数据。 3 、把上述取得的几天负荷归一化系数加权平均,得到该类型预测同的同负荷变 化系数 三。( ) = 墨,a 半k= lk “ 其中l 。o ) 为该类型日第i 时刻负荷系数,a k 为权重系数,满足吼 一 l 。a 。 选择原则是越靠近预测目的天其对应值越大,根据是同类型日相邻近 负荷变化系数越靠近。 4 、读取预测地区该预测日的最高温度丁。和最低温度丁m m a 5 、计算预测同的最大负荷和最小负荷 l :a l + 口:t l 一:b 。+ b :t 一 其中,a 1 ,a 2 ,b 1 ,b 2 根据历史负荷数据和历史温度纪录用最小二乘决 定的系数。式( 3 - 9 ) 和式( 3 1 0 ) 为其表达式。 。,( ) 一a :l 。 a i :丛丁l ”z k 任江g ) 一l ( k ) 0 。积) a :上l 等等一 ”瑶。一 k 。 ) l 上。( t ) 一b :l 。( k ) b ,= 生l ! l b : - z l ;。( t 虹 ) 一l 。伍) o 。 ) 女= lk = lk ;t ”瑶。0 ) 6 、计算预测时刻负荷 我们取预测间隔为5 分钟,同类型日取n = 5 ,则预测日负荷 l ( f ) :s o l 0 。一l m l 。) + 。 ( i :l ,2 ,一,2 2 8 ) 基于温度准则的外推方法有其局限性,它假定每天的最大负荷和最小负荷 第3 0 页 1 川j 忙n瓦 。h l 山东大学工程硕士学位论文稿纸 与对应天的最高温度和最低
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