配变多容量智能控制

陆燕峰 陆岳平 顾跃华

（海盐县供电局，浙江 海盐 314300）

配电变压器作为电网中最后一级降压设备，担负着向终端客户提供电力的任务。海盐局在配变节能化上做了大量的工作，并不断在配变经济运行研究方面作出探索，针对海盐地区农村电网、城镇小区等配变负荷季节性很强，峰谷差大，全年轻载和空载运行时间较长，配变空载损耗较大等问题，在海盐地区进行配变多容量智能控制试点。（注：配变多容量智能控制，即两台配变组成多容量配变台区，实现配变多容量配置、自动切换、远方、就地的投切功能及配网自动化功能。）

1 海盐地区配变运行情况及影响节能的主要因素

1.1 海盐地区配变运行情况

海盐县供电局所辖供区面积为土地面积48km2，其中县城武原镇建成城区区面积9.5 km2，其所辖配网为典型的农村配电网。据国内研究表明，农村配网中配电变压器的损耗占农村配电网损的30%以上。海盐地区农村电网配变负荷季节性很强，峰谷差大，负载率低，全年轻载和空载运行时间较长，配变空载损耗较大。

海盐局在配变节能化上已投入了大量的人力财力，至2011年已淘汰了S9以下高损耗配变。另一方面，不断在配变经济运行研究方面作出探索，除了增加配变台区布点减小大负荷率配变负载损耗外，在负荷波动较大的区域开始试点由两台配变组成多容量配变台区的多容量切换运行方式。

1.2 影响配变节能的主要因素

1）变压器的性能特性

变压器自身的性能，即变压器的阻抗电压、空载损耗、负载损耗、空载电流等技术参数，根据不同的生产系列会产生不同的变化。例如，S9系列和S7系列比较，S9系列的空载损耗平均降低8%，负载损耗平均降低25%，节能效果明显。因此，选用性能较好的产品对配变节能有明显的作用。

2）变压器容量的选择

对于配电网中的变压器容量一般按 3～5年的负荷规划选择，同时考虑变压器正常运行允许的过负荷能力。对于农村台区或城镇小区，变压器容量的选择至关重要，选择过大，则导致变压器容量闲置，损耗增大，资源浪费；选择过小，则会引起设备过负荷运行甚至损坏的后果。因此，变压器容量的选择，对于配变节能起到关键性的作用。

3）配网自动化等技术的影响

配网自动化技术可以通过监测配变台区的有功功率、无功功率，功率因数，零序电流及三相不平衡电流等监视配电网配变台区的运行工况，对于防止配变过负荷、提高电能质量、了解故障信息、优化配电网结构起到一定的作用。因此，配网自动化等技术对配变节能起到一定的指导作用。

2 海盐局配变多容量智能控制的项目实施

2.1 配变多容量智能控制的方案选择

立足于海盐电网现状及现有配变接线模式，采用尽可能简化的配变高低压接线方式达到配变多容量智能控制的要求，在海盐地区城镇小区实行组合箱式变电站方案，如图1所示；在新农村集聚地实行杆架式配变方案，如图2所示。

图1 组合箱式变电站一次方案图

图2 杆架式配变一次方案图

2.2 配变多容量智能控制的设备选择

1）高压侧。①组合箱式变电站方案采用两回进线的单母线接线，进线配置负荷开关，配变高压侧配置负荷开关+熔断器组合；②杆架式配变方案采用一回进线的单母线接线，进线不设分断设备，母变高压侧配置跌落式熔断器，子变配置真空断路器或断路器-隔离开关组合电器。

2）配变。两台配变采用性能优越、同接线组别、同变比、同阻抗电压百分比（生产技术参数要求相同，实际误差极小）、同调压范围的配变，配变容量按级差配置。

3）低压设备。采用两回电源进线的单母线接线，电源进线设置隔离开关及断路器，配变低压侧主断路器带电动操作机构；根据负荷特性，配变低压侧无功补偿采用智能化干式无功补偿装置。

4）配变多容量智能控制装置（SAS3106）。可实现配变多容量台区的“母变运行、子变运行、子母变并列运行”各种运行方式的自动控制。

5）直流电源。采用220V交流输入，输出电压为直流 24V；设置免维护蓄电池 12V×2节，容量20AH。

6）现场通信设置。多容量变电站使用海盐局配网自动化通信用EPON光网络与上级主站建立通信链路。

2.3 配变多容量智能控制的功能

1）通过控制装置（SAS3106）实现配变多容量台区的智能控制

SAS3106装置的硬件采用双CPU架构，并综合应用高速双口 RAM、FPGA、CSOC（Configurable System-On-Chip）、现场总线和网络通讯等先进技术，精确测量两台配变低压侧电压、电流，实时计算有功、无功、功率因数、配变温度等信息，可实现架空线路杆架式配变和电缆线路组合式配变“母子”智能化台区“母变运行、子变运行、子母变并列运行”各种运行方式的自动控制。并同时具有遥测、遥信、遥控功能。

2）通过设备配置和配网自动化进一步保障配变多容量台区的智能控制

高低压侧开关操作回路都具有远方/就地切换功能，就地设分合闸按钮，并且配置高压开关操作机构未储能闭锁、高低压开关合闸闭锁等功能，加强配变多容量台区智能控制的安全性；同时，配变智能控制（测控）终端通过配网光纤物理网络接入海盐局配网自动化主站，实现三遥功能。通过去台区的全程监控，为台区的配变多容量台区智能控制提供了坚强的后盾保障。

2.4 配变容量切换的条件整定

容量不同，短路电压相接近的变压器并列经济运行方式。变压器容量不同，短路电压同时，在变压器并列运行时，其间负载是按容量成比例进行分配的。但考虑项目未来的推广应用，有必要考虑母、子变在符合并列运行条件的同时，存在一定的阻抗电压差值，因此在考虑切换条件时，加入了阻抗电压不同带来的变压器并列运行时的负载率分配。计算过程如下。

子变运行时的损耗：

母变运行时的损耗：

母变运行与母子变并列运行的损耗

两台不同变压器间负荷分配系数：

并列运行配变综合损耗：

将 Δ PZZ= F( S )， ΔPZM= F( S )， ΔPZMZ=F( S )的综合功率损耗曲线画在统一二维坐标系上，得到图3。

图3 配变综合功率损耗曲线

令△PZM＝△PZZ时，式（1）、式（2）联系求解可得出子变运行切换至母变运行的综合功率损耗临界值。

令△PZM＝△PZMZ时，式（2）、式（3）联系求解可得出母变运行切换至子母变运行的综合功率损耗临界值。

在项目实际整定中，运行整定人员根据海盐地区配变运行的规律，加入了不同的延迟时间，避免配变负荷在临界值附近波动造成的装置频繁动作，延长装置及电气设备使用寿命。

3 结论

海盐县供电局已试点一台组合式多容量配变台区以及一台杆架式多容量配变台区，经一年多的现场运行，各种功能均通过监测验收，运行情况良好。两种类型配变设置对于农村电网居民用电及农业生产等负荷有很强季节性及负荷周期性波动较大的场所尤为适合，节能效果明显。同时多容量配变台区作为对降损节能新方向的一种探索，在农村配电网推广有较大的意义。

[1]梅菁.变压器高效经济运行方式的探讨[J].高电压技术,2002(6).

[2]胡景生.变压器经济运行[M].天津:天津科学技术出版社,1999.

[3]水利电力部西北电力设计院.电气工程电气设计手册[M].北京:中国电力出版社,1989.