基于決策權重算法的變電變壓器經濟可靠運行研究

單晟毅　張青　覃飛龍

摘 要：考慮智能電網及一特四大不斷建設、發(fā)展與完善的過程中，對變電站變壓器組并列運行及分列運行時變電站經濟可靠運行提出了更高的要求，傳統(tǒng)的臨界值檢測法存在著優(yōu)化目標單一并且適用范圍局限的缺點。因此，本文構造多目標優(yōu)化函數，以日負荷中出口處電壓幅值偏移最小、工作變壓器投切次數最少、工作時間最長變壓器運行損耗最小為優(yōu)化目標，通過決策權重配置切合實際的標度，并利用短期負荷預測制定動態(tài)優(yōu)化下的變壓器投切計劃。

關鍵詞：決策權重；變電站；并列運行；負荷預測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.234

1 引言

作為電力系統(tǒng)變電站最核心的設備，變壓器的可靠經濟運行以及合理的并列分列運行控制策略對于變電站變壓器損耗乃至整個系統(tǒng)網絡電能損耗都有著重要的影響[1]。尤其在智能電網以及一特四大的不斷建設與完善過程中，電能的變換與傳輸愈來愈頻繁。于此同時，對變壓器的容量以及并列分列運行手段的要求也不斷提高，如何針對變電區(qū)域負荷以及傳輸功率的變動選擇合理的變壓器運行數量與相應容量配置，并在實現變壓器個體能運行在經濟運行區(qū)內的前提下保證整體并列運行的經濟負載分配是本文變電變壓器經濟運行研究的重點。

2 臨界值檢測法在變電變壓器經濟運行中的應用

臨界值檢測是一種利用在變壓器并列運行過程中，不同變壓器所帶的負載功率的臨界值大小不同而劃分經濟運行區(qū)間，達到變壓器并列經濟運行的目的。在對方式劃分的過程中，需要由各臺變壓器的容量以及空載損耗計、帶負載損耗計算各臺變壓器的綜合損耗，繪制出不同變壓器綜合功率損耗曲線走勢，再根據曲線的交點細分投切區(qū)域，這種方法在臺數不多的變壓并列運行中會有明顯的優(yōu)勢，操作簡單、圖形直觀是其突出的優(yōu)點，這種優(yōu)勢可以應用在負荷及功率輸送平抑的區(qū)域，但卻跟不上現代智能電網的腳步[2]。而在變電區(qū)域的大功率傳輸、智能化控制、綜合經濟運行評估等不斷發(fā)展的當今智能化變電技術方面就更顯不足。因此，亟需更全面更可靠的方法來實現變電變壓器經濟運行。

3 基于決策權重算法的變電變壓器經濟可靠運行研究

決策權重算法建立在對負荷波動較大以及傳輸功率變動較大的多臺變壓器并列運行投切情況，由于變電輸出側功率與區(qū)域電網負荷密切相關，導致為了適應隨機性變動負荷需求而及時配置與投切相應數量的變壓器[3]。在多臺變壓器投切并列運行時，各個變壓器的臨界負載值相互重疊并可能存在控制死區(qū)，同時區(qū)間劃分的復雜化更使得控制時間與計劃調整時間相對縮小，一方面影響控制的準確性與及時性，另一方面更對變電母線輸出端的功率因數、出口側電壓幅值造成消極的影響，不僅不利于變電站正常的電壓無功控制同時也不利于系統(tǒng)穩(wěn)定潮流。

決策權重按照指標的優(yōu)先級別來選擇最優(yōu)的控制變量，進而達到多目標優(yōu)化的目的。在本文中，為了實現變電站內多臺變壓器并列經濟可靠運行，將多優(yōu)化目標設定為日負荷曲線下保證變電站二次側母線功率因數在合格范圍內時出口處電壓幅值偏移最小、變電站在一天內工作變壓器投切次數最少、工作時間最長變壓器運行損耗最小。為了實現優(yōu)化的及時性與精準性，對一天內變電區(qū)域負荷進行評估與預測，以分鐘級為時間預測單元，在負荷高峰期將預測時間間隔縮短至10分鐘之內，在負荷平穩(wěn)期將預測時間間隔設定為30分鐘至60分鐘。通過短期負荷預測變壓器組并列運行與分列運行計劃的提前制定，在動態(tài)負荷變動過程中，實時利用SCADA對負荷數據提取并傳輸至控制中心，再將投切計劃下達給站內各個變壓器。最終實現變電變壓器經濟可靠運行。

實現決策權重算法下的變電變壓器經濟可靠運行具體操作步驟為：（1）制定多目標函數優(yōu)化優(yōu)先級別，從可靠性與經濟性分析，本文設定變電站二次側出口處電壓幅值偏移最小優(yōu)先于變電站在一天內工作變壓器投切次數最少，變電站在一天內工作變壓器投切次數最少優(yōu)先于工作時間最長變壓器運行損耗最小。（2）通過SCADA數據監(jiān)測與采集系統(tǒng)將當前時間變電區(qū)域負荷以及線路傳輸功率大小上傳給控制中心。（3）評估當前負荷波動情況，利用短期負荷預測方法預測變電區(qū)域負荷，并選擇合適的預測間隔。（4）對比當前值與預測值，并引入條件概率函數設定偏差范圍實現預測微控。（5）將以上數據以矩陣形式編程，利用專家決策設定優(yōu)化目標權重求取多目標優(yōu)化函數。（6）確定投切計劃并下達站內變電站從而實現變壓器經濟可靠運行。

4 結論

基于決策權重算法的變電變壓器經濟可靠運行研究建立在對日負荷的短期預測之上，通過構造多目標優(yōu)化函數，并設定優(yōu)先級別實現變電變壓器組的并列分列運行能適應于負荷變動及傳輸功率變動隨機、較大的情況。依據專家選擇的決策權重不僅保證了優(yōu)化目標優(yōu)化級別的合理性與實際性，更有效的從整體上提高了變電變壓器組運行的經濟性與可靠性。

參考文獻：

[1]候文員，張青峰.變壓器經濟運行在變電站的實踐[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010（10）：147-149.

[2]王建元，韓鑫澤.基于模糊決策法的10kV變壓器組經濟運行[J]. 水電能源科學，2013（03）：188-192.

[3]趙志偉，賴佳棟，熊小伏等.基于負荷預測的變壓器經濟運行自動投切裝置[J].計算機工程與應用，2009（05）：210-213.endprint