基于配电自动化的变压器经济智能运行方案探索

刘畅

摘 要：降低電网的线损是电网企业管理和运行工作的重点和难点。本文阐述了用于民用建筑的配电变压器大多数时间实际负荷远离配电变压器经济运行区间的特点，分析了占线损中重要比重的变压器损耗特性，提出了将两台或多台变压器并联运行，低压侧单母线分段，由配电自动化终端装置根据用户负荷情况和变压器容量自动投切变压器的方案，来达到一种智能、经济的配电变压器运行状态。

0引言

降低线损一直以来是我们供电企业的工作重点和难点，以城南供电分公司年售电量65.01亿千瓦时，10kv线损为2.7%，如果售电均价按0.49元/千瓦时计算，如果将10kv线损折合成人民币约为是8500多万元，我们的10kv线损率能降低0.1个百分点，相当于节约了318万元，也就是为公司增加了318万的效益。

对于10kv线损的重要一环，变压器损耗，我们以往降低变压器损耗的做法，通常是更换更加节能的新型变压器，从最早的S7级变压器到S11级，再到今天的S16级非晶合金变压器，这种不断使用空载损耗更小的设备方法，节能效果非常明显。因此，依靠变压器生产厂家的技术进步来降低变压器能量损耗的思想已经成为一种主流观念。

但作为供电运行部门的专业管理人员，有对所管辖区内的配电变压器运行情况和配置情况非常了解的优势，因此也要从另一个侧面思考了降低变压器损耗的方法。以我们多年观测和分析的经验来看，在民用电比较集中的地区，全年最高负荷一般出现在夏季最热和冬季最冷的几周时间里，而在其他时间，变压器负荷都比较小，这种现象在我们的配电变压器上非常普遍。我们所有的变压器的年平均负荷率在10%～12%之间，也就是说大量变压器全年实际都运行在一个远离经济运行区的负荷区间内，空载损耗之大可想而知。

因此，我们认为在负荷密集、使用多台变压器供电的居民小区内，可以使用一种全新的配电变压器配置和运行方式，可以在夏季高负荷的情况下，投入全部的变压器，满足用户最大用电需求；而在平时负荷较低时间里，停运部分变压器，让一台或一部分变压器带走全部负荷，减少不必要变压器损耗。

这种想法在电网传统运行模式下会大量增加配电运行人员的负担，同时也有一些不可靠因素存在，但在智能电网（smart gird）实现的条件下，似乎变成了可能。本文对此想法的可行性和其所带来的经济效益进行了探索。

1 城区配电变压器运行情况分析

1.1城区配电变压器负荷变化特点

我们所管辖区内的负荷类型，绝大多数的是民用电和小型商业用电。以我们多年观测和分析的经验来看，这种负荷类型可以归纳为两种情况：

第一种情况是在冬季有供暖区域，全年最高负荷都出现在夏季最炎热的时间里，尤其在每年七月末和八月初的两周时间，配电变压器的最高负荷是全年其他时间最高负荷的两至三倍，多为空调负载。

第二种情况是在无暖气供应地区，最高负荷出现在炎热夏季和冬季最寒冷的几周，而在其他时间里配电变压器的负载同样非常小。

综合这两种情况，经过统计，我们大部分的配电变压器每年只有4%——10%的天数里负荷较大，其他时间里处于低负载状况。

1.2配电变压器不断增容与平均负载率低

根据计算，我们所有的变压器的年平均负荷率在10%～12%之间，但供电部门在负荷密集区仍不断增容变压器。原因是为了保证全年内一小段负荷高峰期内居民用电的可靠性，而带来的代价则是承担全年其他时间里，变压器大多运行在一个远离经济运行区的负荷区间内，从而产生大量的空载损耗。如果考虑配电变压器的数量级，所有配电变压器全年非负荷高峰期的空载损耗总量是十分惊人的。

1.3配电变压器的分布形式

传统10kv配电变压器的站址选择是根据负荷分布情况，在每片负荷的中心地区设置一台变压器，这样做可以减少低压线路损耗。但随着城市的快速发展，市区内高层建筑越来越多，负荷也越来越密集。在许多新建的小区内，往往在小区内设置一座配电站房，配置两台至四台变压器。

2 配电变压器的智能经济运行

2.1配电变压器的经济运行方案

变压器经济运行是指在传送负荷相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式，使变压器损耗降至最低。换言之，经济运行就是充分发挥变压器效能，合理地选择运行方式，从而降低自身损耗。

通过以上的分析，我们提出了可以使用一种全新的配电变压器配置和运行方式，这种方式概况来讲是将在一起的两台变压器并列运行，在高负荷时两台变压器同时投运满足所需用电要求，而在低负荷时只用一台变压器带两个台区的全部负载，减少低负荷时不必要的变压器空载损耗。

2.2配电自动化条件下实现变压器的智能运行的优势

对于上文叙述的方案，在传统的配电网条件下真正运行起来，会存在许多瓶颈，但在实现智能配电即配网层面上实现了计算机远程监测和控制的条件下，许多问题迎刃而解，我们对所此做了如下分析：

（1）减小运行人员的劳动强度。

配电层面设备数量级是惊人的，考虑现有的配变数量和配电运行人员配置，在传统配电网条件下大面积使用这种配电变压器的动态投退运行管理模式，会给配电运行人员的带来较大的管理难度。

在配电自动化条件下，智能配电终端会根据变压器的容量、负荷大小进行计算，自动按变压器经济运行的方式投切变压器，减轻调度人员和运行人员的劳动强度。

（2）增加监控，提高了可靠性。

使用此方法，使设备动态运行，比静态的运行方式增加了复杂性，自然也增加了一层安全隐患。如果设备出现异常，而我们又不能随时掌握变压器的投切情况、运行情况、变压器是否过负荷等信息，会造成非常大的风险。

在配电自动化条件下，在需要监测的地方加装传感器，通过信息远程传送，并经过计算机后台处理，我们可以随时监测每台变压器的运行状况，得到异常设备的告警，降低风险。

（3）可以灵活判断和决策。

如果采用变压器根据负荷变化动态投切的模式，就需要对负荷随时进行监控，在没有监控条件下，单纯按往年经验决定是否投切变压器，由于配电层面上的情况是千差万别的，如果本年情况不同，会造成变压器投切的不及时等问题，后果非常严重。

在配电自动化条件下，智能配电终端会根据变压器的容量、负荷大小进行计算，自动按变压器经济运行的方式投切变压器，防止投切不及时带来的危害。例如：可以设置单台变压器负荷超过80%就自动投入另一台变压器，而两台变压器平均负荷低于40%则自动切除其中的一台；也可以在迎风度夏期间切换至人工控制模式，强制命令所有变压器投运，过后再切换到智能终端自动投切模式，降低风险。

总之，在实现了配电自动化的条件下，给我们管理和动态运行变压器，带来了无限的可能。

3 结语

随着城市的快速发展，城市人口密度不断加大，高层林立、高负荷密度的建筑取代原有建筑已经成为趋势，越来越多的配电变压器会按集中形式分布。这也给我们带来了重大的机遇，如果能随着城市的不断建设有规划的建设配电自动化，使配电变压器能经济运行，不但能产生足够的经济效益，也会为我国的智能电网建设增加不少特色。

参考文献：

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