探讨配电变压器经济运行控制系统的设计及实现

王函

摘 要：随着社会经济的发展以及企业经济效益意识的不断提高，降低损耗、节约电能口益成为整个社会尤其是供用电企业关注的课題。目前在整个供配电系统中普通存在着配电端变压器数量多、损耗大、自动化程度低、运行维护工作量大等问题，因此，采用技术手段实现变压器经济运行控制，对降低损耗、节约电能具有十分重要的现实意义。本文从变压器经济运行的重要意义入手，着重阐述变压器经济运行控制系统设计与实现的方法，以供参考。

关键词：配电变压器；经济；运行；损耗

前言：变压器经济运行是在确保变压器安全运行及保证电量的基础上，充分利用现有设备，通过变压器运行方式的合理选取、负荷曲线的优化调整、全网变压器运行位置的优化组合以及变压器运行条件的改善等措施，最大限度地降低变压器的电能损耗。基于各终端的功能分析可以看出，各个终端功能有相同之处但又不可替代，但所有装置在硬件和软件上都没有考虑到配变经济运行的控制，即无配变经济运行的扩展功能。

1 变压器经济运行的重要意义

降低变压器电能损耗的主要途径首先是对高能耗变压器进行更新与改造、开发节能变压器以降低变压器自身的总损耗，再者就是实行变压器的经济运行以提高变压器的运行效率。前几年，经过全国上下的农村电网改造工程，供、用电部门已经基本上更换了陈旧的高能耗变压器。但目前我国大部分供、用电单位的变压器仍在自然状态下运行，没有采用经济运行方式。导致这一现象的原因不仅在于不正确的传统观念影响，也在于不合理的变压器容量电价制度的制约。根据一些实例和多方面的科学分析，如全面开展变压器经济运行，至少可以节约总用电量的1%以上。全面推行变压器经济运行，不用投资或只用少量投资，全国每年就可以节电100多亿kWh的电量。因此，开展变压器经济运行具有极其重要现实意义[1]。

近几年，我国高能耗行业发展过于迅速，能源问题尤其是电力供应出现了短缺局面，不同程度的拉闸限电在全国二十多个省市卷土重来。为解决电力紧张的问题，除了国家加大电源建设的速度外，搞好电力系统的经济运行也是及其重要的一项工作。开展变压器经济运行是实现电力系统经济运行的重要环节，是节约电能的一个重要手段。因此开展变压器经济运行的研究非常必要。

2 变压器经济运行控制系统设计与实现

2.1主程序流程

程序开始，首先读取变压器两侧及低压侧母联的开关量，从而判断出变压器当前的运行方式。然后读取变压器低压侧的模拟电气量，将所有数据存入一数据库，再将上述数据用于变压器的经济运行优化程序，根据计算结果判断是否需要改变变压器运行方式，如果需要改变变压器的运行方式，再进行安全约束条件的判定。如果满足安全约束条件，则进行投切变压器的操作，显示并记录控制策略。上述任一条件不满足，则返回继续读取数据。

变电站内变压器所带的负荷随着用户而改变，实时控制系统计算程序所确定的变压器的经济运行方式可能随变压器所带负荷的变化而频繁改变。但从电力系统安全运行的角度考虑，要避免短时间内变压器的负荷波动，导致频繁地投切变压器，影响变电站的安全运行[2]。控制系统在设计过程中采取了一系列安全措施，首先系统要对连续三次采集的数据进行计算，当判断为相同的经济运行方式后才去启动投切程序，在投切程序里，还要进行以下三个条件的判定：

（1）要满足变压器现场安全运行规定的每天投切次数；

（2）上次变压器投切后要满足一定的运行时间；

（3）进行短期负荷预测，要求当前实际负荷与负荷预测值相吻合，估计目前的负荷要持续相当一段的经济运行时间。

当同时满足上述三个条件后，控制系统最后动作出口，去投切变压器。

2.2编程语言及软件运行环境

软件的开发采用了C++ Builders与Access相结合，C++ Builder作为整个系统软件的连接体，起协调联系作用；Access作为计算分析所需数据的载体。C++Builder是一个通用的数据库开发工具。作为32位Windows环境下的快速开发工具（RAD）， C++ Builder基于最流行的面向对象的程序设计语言C++，采用领先的数据库技术，并结合使用了图形用户界面的先进特性和设计思想，使得C++ Builder成为目前在32位Windows环境下最具有吸引力的开发工具之一[3]。该语言简洁明快，功能强大，开发组件多，深受编程者欢迎。它提供了一个面向对象、可视化设计的快速应用程序开发环境，这种环境让编程者能以编写最少的程序码来建立高执行效率的Windows应用程序。Access是Microsoft公司推出的Office组件之一，是目前最流行的、功能强大的桌面数据库管理系统。使用Access无需程序代码，仅通过直观的可视化操作即可完成大部分数据的管理工作。

在本控制系统的应用中，Access操作简单，可根据现场实际情况灵活地设置变压器技术参数和软件运行控制参数，而且使用C++Builder可以灵活方便的对数据进行分析和操作。

2.3界面设计

随着电力系统的日益发展，计算机图形显示在电力系统及其自动化方面得到了广泛的应用。用图形来显示被控对象在运行过程中的状态，清晰明了，形象直观，比指示灯、数字仪表等所包含的信息量大得多，因而使运行人员能更直观地了解变电站设备的运行状况，对设备故障或者异常快速作出判断，提高了工作效率[4]。

本程序的界面设计具有清晰易懂、简单明了的特点。界面设计为按菜单显示，各种不同的功能放置在不同的菜单里，运行人员可以根据需要在主窗口上直接切换菜单来查看各种需要监测的功能。当程序开始运行时首先显示主窗体，然后对整个系统的各种参数进行设置，即可自动进入变压器的经济运行监控状态，同时还可查看各种图形、报表和数据记录等等。

本控制软件有以下功能特点：

实时数据处理：按系统控制要求实时采集要求的有关模拟量和开关量，建立一个实时数据库，实现数据共享，提高系统控制的实时性。

控制功能：能跟随变压器负荷的实时变化，以操作提示或实时控制的方式监视变压器的运行。其中操作提示可警告运行人员对变压器进行倒闸操作，实时控制可准确可靠的自动投切变压器。两种控制方式可由运行人员任意选择[5]。

画面显示功能：能实时显示变电站主接线开关状态、主变实时有功、无功、视在功率曲线及各种运行方式下的功耗曲线，而且可以查看历史负荷曲线。

报表打印处理：能将变电站任意时刻的运行数据、变压器技术参数等以报表的形式打印出来，以便变电站运行记录的保存分析。

具有操作事件记录库：把运行过程中值班人员的操作记录到操作事件数据库中，便于运行人员查看。

扩展性能好。可以根据变电站的负荷发展需要，调换或者新增变压器。另外，也对三绕组变压器的经济运行留有接口，使软件功能更强。

结语：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。随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，能源资源的有限和能源资源的逐日消耗越来越被人们所关注。节约能源具有更深远的历史意义。

参考文献：

[1]茹蔚康，陈雨，张萍，马韬韬，张红燕. 配电变压器经济运行控制系统的设计及实现[J]. 机电工程，2012，05：584-587.

[2]杨婷婷. 配电变压器有载自动调容技术的研究[D].东北农业大学，2016.

[3]肖珂. 配电网变压器经济运行方式优化及控制算法分析[D].辽宁工业大学，2016.

[4]王超，丁向荣. 配电变压器经济运行方式与控制实现的研究[J]. 煤矿机械，2013，10：202-204.

[5]宋晓华，江和顺，刘贺鸣，刘凯，陈虎. 配电变压器经济运行自动控制投切策略研究[J]. 应用能源技术，2013，02：29-32.endprint