关于变压器稳控综合系统的设计及优化

胡晓帆

摘要：变压器是电力系统的重要组成部分，其正常运行是确保电力供应的基础，随着输变电需求的快速增长及电网覆盖面的不断拓广，必须确保变压器的稳控系统以保障电力的正常供应。基于此，本文将对配电网变压器稳控系统的设计及优化进行分析及研究，可为配电网管理与维护提供交流及参考。

关键词：变压器;稳控系统;系统设计;系统优化

电力系统本身就是一个涉及面广、业务流程复杂的综合系统，而配电网系统中各种各样的电力设备在整个电力系统扮演着不同功能角色，对系统的稳定性都有着不同程度的影响。据有关资料统计，影响电网安全可靠运行事件的70%来自用户侧的故障，在技术和经济方面，电力公司促进企业调节用电负荷，实现负荷平衡，保持当地电压稳定，消除危及电网的安全隐患。而变压器在电力系统的电压控制方面有着重要的作用，可见做好变压器稳控综合系统设计保障配电网系统稳定运行的重中之重，相关变压器生产企业及配电网工作人员在日常电网设计及变压器维护中必須充分重视，并对变压器的稳控系统加以优化，以保证电力系统的正常运行。

一、变压器稳控需要解决的主要问题

由于在变压器综合系统中电弧负载及大电机等冲击负荷时刻在变化，各个分变容量之和大于主变容量且主变日常负荷率为70%左右的条件下，高峰负荷时段一旦启动具有冲击负荷属性的设备工作，主变超容量用电就会发生。其危害是加大了变压器损耗、降低了输出电压、部件发热老化，同时影响整个用电线路的正常用电，甚至因变压器的发热而导致危险事故的发生。用电管理而言很多企业用电方式粗放、需量管理缺失，且人工无法实时、集中监控变压器超容量用电，最终导致用电安全和用电成本偏高的问题。因此，必须依靠智能优化变压器稳控综合系统的技术手段来解决两个问题：1）因企业超容量用电导致电力供需不平衡，进而影响其他电力用户的正常用电和威胁电网安全;2）因企业的电费资费政策和政府用能政策应用不充分，导致用电成本处于高位。这是企业能源管理任务之一，其副产物是促进企业少支出基本电费，提高企业经济效益。

二、变压器稳控综合系统的功能设计及优化

在变压器稳控综合系统平台基础上，设立一套具有需量管理、有序用电、功率因素管理、用电方式优化、电压水平管理等功能模块的系统软件。其运行方式为自动和人工两种可选方式，实现对主变需量和分变需量实时计算和预测、最大需量的越限报警、电能本地补济、控制负荷等。采用人工干预运行方式时，根据运行的历史数据及生产计划安排，系统平台能够对需量变化进行计算、预测等功能，通过设立变压器的需量定值，实现越限报警。根据预测结果，在当地进行需量越限的声光报警或通过APP的方式通知生产负责人，提醒相关人员关注分变负荷的变化情况，及时调整负荷。在企业实际生产过程中，根据冲击负荷及大电机启动负荷的情况，依据负荷平衡软件功能的模拟运行结果，制定本地光伏电能的补济策略并予以实施;如果本地补济电能还不足以消化负荷，那么系统平台对主站值班人员进行本地电能补偿不足的告警，提醒他们监视负荷，可能随时启动负荷控制策略。采用自动运行方式时，系统能够根据主变需量监测的结果及其控制方案，进行自动控制，通过通信网切除各个分变级内部分不重要的负荷。保证该条线路运行不超过最大需量设定的定值，避免主变超容量用电而导致基本电费的变化。智能优化变压器稳控综合系统还将保存长期的电力负荷运行数据，通过企业生产用能趋势，统计分析出合理的负荷，为企业何时何地增容变压器提供科学决策依据。

2.1采集用电数据及状态

主站平台具备手动召测/发送：保电投入/解除、遥控跳闸/允许合闸、降档输出/降档停止;具备手动召测配电设备的三相电压、三相电流、三相功率、三相功率因数等实时数据。定时或随机采集三相电流、三相电压、三相功率、总功率、三相功率因数等曲线数据，并保存或表格导出，便于用作后台各项指标的分析。

2.2需量管理

实时需量跟踪实时需量，通过计算提前量预告警，节省电力负荷，避免超容罚款。需量分析建立负荷动态图表，记录各个分变的日、周、月、季、年的最大需量值及其发生时间，并计算其概率分布、期望值等，为最大需量的优化、模拟验证、趋势分析提供依据。结合中长期用电规划，适时地调整变压器容量，平衡点75%。根据购入电或预购电的电量，分析用电的分布，计算消耗，建立日、周、月、季、年的电能平衡表以及趋势对比图等，有利于节省用电成本分析。均衡需量依据实时功率、最大需量（日、周、月）、实时需量、容量等参数，结合生产工艺要求，平衡负荷，降低电力需求;声光告警、短信等提示操作人员控制最大需量;自动切除非重要负荷。

2.3编制用电计划表

预测最大负荷等参数的发生时间和数值，结合生产计划表，匹配好既有并网光伏系统的光伏发电季节性变化与钢铁企业的用电负荷变化，实现削峰式的本地电能补济功能，充分地消纳新能源。实施用能分配演练性的验证，最终形成可操作的最佳用能计划表。

2.4编制限制负荷的执行预案

根据用电计划安排情况，在本地电能补济不足以填补负荷，甚至有可能发生超容量用电条件下，依据预测的严重等级，可对各个配电控制机构、负荷开关等对象编制限电组，配合负荷控制预案的有效实施，使得负荷控制期间的生产影响趋于最小化。另外，需制定除安保用电之外的负荷控制方案，避免企业电力局域网空转，造成不必要的浪费。负荷控制黄色预案自动监测主变的15min平均功率即最大需量，负荷一旦超过变压器容量的80%，各站软件画面开启黄色预警，并推送警示信息，告知有关人员及其负责人，其负荷已经达到变压器容量的80%，注意相关的配电操作。负荷控制橘色预案自动监测主变的最大需量，负荷超过变压器容量的90%，各站软件画面开启橘色预警，推送警示信息，告知有关人员。系统自动开始比较主变下的变压器设备负荷，对最大负荷的变压器设备进行自动降档，如此周而复始，直至降档不了为止。当负荷控制红色预案在负荷降档手段用尽时，主变负荷还在95%以上，各站软件画面开启红色预警，推送警示信息，告知有关人员及其负责人，系统开始自动对安全重要性相对低的负载进行跳闸限电，直至负荷被限制住为止。同时，配电房会再次声光报警，希望各个配电工位的人员知道，本次的限电跳闸命令由智能优化变压器稳控综合系统发出的，请大家自觉停止任何生产操作，实施相关的停产作业。

2.5能耗库建立电气设备的能耗库及能耗标准库，确立合理的能源消耗目标。为后期能源消耗水平的分析，提供数据支撑。

2.6系统日志对于主站的参数修改、下发、控制方案的编制与执行等操作，主站自动进行记录，便于事件追索。

三、结束语

总而言之，为提高变压器等设备在配电网系统中的正常运行，我们必须要在工作实践中加强对变压器稳控系统的设计研究，不断创新，相信未来变压器智能系统中将融合先进传感技术、人工智能技术、信号处理与控制技术及通信技术于一体，对变压器潜伏性故障、早期故障以及突发性故障做出预先判断，从而实现变压器的智能化，保证了电力变压器的安全可靠运行。

参考文献：

[1] 有关电力变压器稳控技术对策研究[J].赵奇，陈永杰，郗亮.通信电源技术.2018（05）

[2] 电力变压器稳控系统设置和故障预测的分析[J].刘媛.中国设备工程.2018（10）

[3] 电力变压器稳控系统智能化的设计[J].刘为.电网技术.2018（01）

（作者单位：顺特电气设备有限公司）