智能电网经济运行在线控制OES系统.docx
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智能电网经济运行在线控制OES系统
智能电网经济运行在线控制OES系统(简称:
智能OES系统)通过EMS/SCADA系统接收数据,在确保变压器安全、稳定、经济运行和保证供电量的基础上充分利用现有设备和原有资金条件下,通过电网实际运行数据,对电网所允许的各种运行方式进行计算,与实际运行方式进行比较,得出降低电网有功损耗的策略,如满足损耗减少的裕度和投切次数的要求,则给出变压器最佳经济运行方式,并指出调整后可降低的有功、无功损耗。
系统意义:
变压器经济运行是电力系统经济运行的重要环节,也是降低电力系统网损的重要措施。
变压器在变换电压及传递功率的过程中,自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。
变压器的有功功率和无功功率损耗与变压器的技术特性有关,同时随着负载的变化而产生非线性的变化。
因此,根据变压器的有关技术参数,通过合理地选择运行方式,加强变压器的运行管理,充分利用现有的设备条件,以达到节约电能的目的。
创新点:
支持IEC61970-CIM/CIS标准化技术,完全自主开发的解析引擎和显示引擎,采用独特的脚本支持,可作为组件应用到其他系统。
采用连续潮流法来计算变压器最佳经济运行区(最佳区)、经济运行区(经济区)、最劣运行区(非经济运行区),并且精确计算变压器损耗与负荷、功率因数之间的关系。
结合短期和超短期负荷预测功能,在线提出变压器和线路的运行方式优化决策方案,并对预决策方案进行校验,避免变压器运行方式频繁调整。
变压器经济运行闭环控制。
变压器的经济运行,是一个全面、综合性的技术问题,没有一个简单的公式可以表示。
变压器容量的选择与负荷种类和特性、负荷率、需要率、功率因数、变压器有功损耗和无功损耗、电价(包括基本电价)、基建投资、(包括变压器价格及安装土建费用和供电贴费)、使用年限、变压器折旧、维护费以及将来的计划等因数有关。
(一)、变压器容量的基本估算变压器容量的基本估算主要有以下三种方面。
1、利用计算负荷法估算先求出变压器所要供电的总计算负荷,然后按下式估算。
变压器总容量=总计算负荷+考虑将来的增容裕量。
2、利用最经济运行效果法估算所选择的变压器,其最佳经济负荷和实际使用负荷相等或接近,即:
变压器容量约等于S/贝塔m,式中S--实际使用负荷,KVA;贝塔m--所选择变压器最高效率时的负荷率。
按上式选择的变压器容量往往偏大,按最高效率相应的的负荷率贝塔m所选择的变压器在最高效率的工况下运行,不一定会使企业得到最好的经济效益。
这是由于没有综合考虑影响经济选择企业变压器的各种因数的缘故。
3、按年电能损耗最小法选择变压器该方法适用于不同的企业性质和生产班制及负荷曲线的场合,它是根据年电能损耗最小为原则来选择变压器容量的,因此,从节能角度看较合理。
计算结果表明,变压器容量应在使用负荷和最高经济负荷之间进行选择。
一班制企业,可按使用负荷选择变压器容量,也可略留裕量;二班间断和三班间断的企业,可分别按比例使用负荷高一级和二级左右的容量选择变压器;三班连续制企业,可按最经济负荷选择变压器。
然而该方法只考虑年电能损耗最小这一点,还未考虑其他因数,因此,还是不全面的。
按变压器年电能损耗最小和运行费用最低、并综合考虑变压器装设的投资来确定变压器安装容量,才是经济合理的。
如果是指效率最高,即额定容量/(额定容量+空载损耗+负载损耗)则效率的最高点在(空载损耗/负载损耗)的(1/2)次方处。
假定该变压器的空载损耗为1kW,负载损耗为4kW,则最高效率出现在负荷为50%的地方。
于对供电可靠性要求越来越高,多数变电站已具备两回线及以上的多回供电线路,并较早地在110kV变电站安装进线备自投装置来提高可靠性。
经过了几年的运行情况,总结并分析了备用投装置在设计时应该注意的几个问题。
一、进线备自投跳闸回路的设计问题
进线备自投的跳闸回路一般可通过保护跳闸或手跳两种方式实现,但两种方式都有各自需要注意的问题。
(1)采用保护跳闸方式在设计中必须要考虑闭锁重合闸问题,因为采用保护跳开工作线路开关后,保护装置会误认为开关偷跳而启动重合闸将原已被分开的线路开关又重新合上,导致无法隔离有故障的原工作线路,备自投也因此无法正常工作,因此必须用另一副跳闸输出接点去闭锁该线路保护的重合闸。
建议设计按此方法接线,由于有一些厂家的备自投在设计时跳闸输出接点只有一副,这就要求我们设计人员在审图时要注意要求厂家多配一付跳闸出口接点来实现此功能。
(2)采用手跳方式就可以不用再考虑闭锁重合闸的问题,因为手动跳闸、遥控跳闸的操作回路已经考虑闭锁重合闸了,而且这种设计方式比较简单,但这种设计方式不能加入“手分闭锁备自投”的功能。
因为按备自投的设计原则,在人为手分工作线路开关时(如变电站需要全停时)备自投不应该合备用线路开关,实现这种功能是靠保护合后继电器接点接入备自投装置实现的。
因此设计中一般要加入“手分闭锁备自投”的回路。
但如果备自投采用手跳方式时也加入“手分闭锁备自投”的回路,将会造成备自投通过手跳回路跳开工作线路后,“手分闭锁备自投”回路又闭锁备自投,导致无法合备用线路的矛盾逻辑,因此手跳方式的设计不能加入“手分闭锁备自投”回路,即取消保护合后继电器接点接入备自投装置,这样备自投装置能正确动作。
但是,为了防止人为手分工作线路开关时备自投误投备用线路,应在备自投的现场运行规程里要求在人工断开工作线路开关前将备自投退出。
二、进线备自投合闸回路的设计问题
进线备自投的合闸回路可接在手合或不经手合(如接在重合闸回路)两种方式实现,备自投合闸的接法是根据保护装置实际进行选取的。
(1)在取保护装置的合后继电器来实现“手分闭锁备自投”的功能时,备自投合闸一定要接入手合回路,因为保护装置的合后继电器是接在手合回路中的,是通过手合来起动合后继电器的,备自投在收到保护的合后继电器动作信号才具备其动作条件。
(2)比较早期的微机保护,在厂家设计时并没考虑合后继电器的采用,当备自用装置应用于这些保护时,备自投将无法实现“手分闭锁备自投”的功能。
此时,备自投的合闸回路可接在手合或不经手合(如接在重合闸回路)均可,但要注意用电源将备自投装置的后合继电器输入接点短接,否则,备自投装置将因为无法满足条作而闭锁装置。
三、备自投装置开关位置的接入应取开关机构箱的接点
多数备自投装置只需要取开关位置的一个常闭接点。
我们在图纸设计时可通过开关机构箱的开关常闭接点和保护装置的TWJ接点来取得,通常情况下,设计人员为了施工方便(施工方便也是设计人员必须考虑的问题之一)经常会取保护装置的TWJ继电器接点,因为保护装置与备自投装置都是集中在一起放置在继保室的,施工接线时电缆短并且易于施工,相比取安装在开关场的开关机构箱,这一方法就大大降低施工的工作量,这就是取TWJ继电器接点的重要原因。
还有,多数备自投装置厂家图纸在开关量输入端都标取进线TWJ接点,这也是误导设计人员取TWJ接点的原因之一。
下面介绍一下取TWJ接点备自投动作时将闭锁备自投的一个实例。
当运行A线路发生永久故障时,运行A线路的光纤纵差保护动作不经延时跳开A线路两侧开关1DL和3DL,这时1DL重合成功,3DL则因重合于故障线路再次跳开,母线I因此而失压,这时备自投满足动作要求(母线失压,运行A线路无流),将再次发跳开1DL命令,1DL即被再次跳开,此时因1DL保护TWJ继电器动作回路串联开关储能接点(通常TWJ用来监视合闸回路的正常性,而合闸回路是与开关储能接点是串联在一起的),只有当储能机构储能完成时储能接点接通TWJ继电器才动作,所以当运行A线路保护重合闸动作成功后,1DL开关机构处于合闸储能过程中(这一过程大约要8—10秒的时间),储能接点没有接通,此时备投装置动作跳A线路开关1DL后,没有及时收到开关分位信号,而闭锁投备用线B开关信号,从而造是备自投装置不能正常动作,全站失压的事故。
所以备自投装置开关位置的接入应取开关机构箱的接点,这样才能够第一时间且正确地反映开关的合分位状态,而不受其它因素的影响,从而保证备自投的正确动作性。
四、结语
随着备自投在电力系统的推广使用,各种不同的实际问题在所难免,因此在技术协议、设计、整定中尽量将各种可能发生的情况都考虑在内,并通过制定现场运行规程来规范备自投的运行管理。
其次备自投的调试工作也是一个很重要的环节,试验(有条件的可带开关出口)是一种很好的检验手段。
通过各种措施,来确保备自投对提高110kV及以下电网的供电可靠性起到实质性的作用。
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(1)合理计算变压器经济负载系数,使变压器处于最佳的经济运行区。
变压器并非在额定时最经济,当负荷的铜损和铁损相等时才最经济,即效率最高。
两台以上主变压器的变电所应绘出主变压器经济运行曲线,确定其经济运行区域,负荷小于临界负荷时,一台运行。
负荷大于临界负荷时两台运行。
(2)平衡变压器三相负荷,降低变压器损耗。
变压器不平衡度越大,损耗也越大,因此,一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%,低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。
(3)合理调配变压器的并列与分列的经济运行方式。
按备用变、负载变化规律、台数组合等因素,优先考虑技术特性优及并、分列经济的变压器运行方式。
(4)变压器运行电压分接头优化选择。
在满足变压器负载侧电压需要的前提下,用定量计算方法,按电源侧电压的高低和按工况负载的大小,对变压器运行电压分接头进行优化选择,从而降低变压器损耗,提高其运行效率。
(5)合理考虑变压器的特殊经济运行方式,降低损耗。
变压器由于使用范围较广,根据不同的运行方式与电网结构,需要考虑一些特殊的运行方式,以达到经济运行。
如三绕组与双绕组并列、两侧并列与另一侧分列及负载有备用电源等等不同的组合运行方式,达到最佳的经济运行。
变压器及其供电系统经济运行降损的社会效益有:
节约资金,即节约电容器的投资和减少变压器的投资;减少电压损耗,提高供电质量,进一步降低线损,改善环境;节约资源,为子孙后代造福。
由此可见,电网的损耗是可以通过一些有效的措施来减低,使电网达到最优的经济运行,提高社会的经济效益,促进电网运行管理走向定量化、择优化、有序化的现代化管理。
因此在电力系统中推广电网经济运行降损措施,其节电潜力巨大,经济效益显著,具有现实意义。
合理调整电网运行电压
1.1变压器的损耗
变压器的损耗主要由铜损和铁损组成。
变压器的铜损和绕组中的电流平方成正比,与运行电压的平方成反比。
因此,称为可变损耗,用△PK表示。
变压器的铁芯损耗(铁损)与铁芯中的感应磁通有关,也即与变压器的运行电压有关,变压器铁损与电网运行电压的平方成正比,与绕组中的电流无关。
由于系统的运行电压,基本保持稳定,因此铁损的变化也很小,称为不可变损耗,用△P0表示。
1.2输电导线的损耗
输电导线的损耗用△PL表示。
导线的损耗和导线中的电流平方成正比,与电网运行电压的平方成反比。
因此导线的损耗也是可变损耗。
由此可知,电网的总损耗为:
∑△P=△PK+△P0+△PL
其中变压器铁损△P0(不可变损耗)在电网运行电压提高,变压器分接头作相应调整后,可接近不变。
而变压器铜损及线路损耗的和△PK+△PL(可变损耗)与电网的运行电压的平方成反比。
当△PK+△PL(可变损耗)占电网总损耗∑△P的比例大于50%时,适当提高电网运行电压可明显降低电网损耗。
当∑△P0(不可变损耗)占电网总损耗∑△P的比例大于50%时,应适当降低电网运行电压,才能降低电网的损耗。
通过以上分析,由于变压器供电负荷较大,电网可变损耗占的比例一般大于50%,因此地区调度(地调)可以采用以下方法组织电网的经济运行,适当提高电网的运行电压水平:
(1)在系统无功充足的情况下,地调适时调整220kV变电所主变分接头档位,适当提高1lOkV母线电压,以提高1lOkV电网运行电压。
(2)地调适时调整管辖范围内1lOkV各变电所主变分接头档位,提高各所lOkV母线电压,并控制在电压合格范围,从而提高1lOkV配电网的电压水平。
(3)地调应加强管辖变电所电容补偿装置的投退,在负荷高峰期,尽量投入电容器,在负荷低谷期,适当退出电容器,使各所lOkV母线电压维持在较高的合格水平。
(4)在年负荷高峰期,应要求各供电公司(所)及时调整配网变压器台档位,适当提高lOkV变压器低压侧380V配电网的运行电压。
(5)地调应要求各统调发电厂以功率因数0.8为标准发电,尽量多发无功功率,以提高1lOkV电网电压水平。
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