林安靜

(重慶市電力公司江津供電局，重慶400026)

0 引言

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料的估算:從發(fā)電經(jīng)輸電、變電、供電到用電的過(guò)程中，電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備(包括發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路、電動(dòng)機(jī)等)全部的電能消耗約占總發(fā)電量的(8～9)%。這對(duì)全國(guó)來(lái)說(shuō)一年就有2800～3150億kW·h的電能損耗在運(yùn)行的電氣設(shè)備中，相當(dāng)于四個(gè)云南省所有火電廠發(fā)電量，說(shuō)明節(jié)電潛力非常之大。

由于電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是屬于知識(shí)密集和技術(shù)密集型領(lǐng)域，所以電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是按電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的科學(xué)理論，根據(jù)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式定量計(jì)算得來(lái)的結(jié)果。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的日趨成熟，以及電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與控制系統(tǒng)的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為開(kāi)展電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的安全性和經(jīng)濟(jì)性分析提供了寬廣的平臺(tái)。電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度可以在保證安全、優(yōu)質(zhì)供電前提下，充分利用電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，以電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)為理論基礎(chǔ)，合理調(diào)度，最大限度的降低電網(wǎng)損耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

本文運(yùn)用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，從合理安排系統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行方式入手，通過(guò)變壓器和線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高電壓質(zhì)量和控制用戶負(fù)荷等措施來(lái)加強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是在確保變壓器安全運(yùn)行及滿足供電量和保證供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)擇優(yōu)選取變壓器最佳運(yùn)行方式、負(fù)載調(diào)整的優(yōu)化;變壓器運(yùn)行位置最佳組合以及改善變壓器運(yùn)行條件等技術(shù)措施，從而最大限度地降低變壓器的電能損失和提高其電源側(cè)的功率因數(shù)，所以變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)質(zhì)就是變壓器節(jié)電運(yùn)行。通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可以把變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的優(yōu)化理論及定量化的計(jì)算方法與變壓器各種實(shí)際運(yùn)行工況密切結(jié)合，得出結(jié)論提示調(diào)度人員安排合理的運(yùn)行方式。

1.1 變壓器的效率和效率特性

變壓器的效率與負(fù)載的大小及功率因數(shù)以及空載損耗和短路損耗有關(guān)［3］，既:

式中:η—變壓器的運(yùn)行效率;P1—輸入功率;P2—輸出功率;β—負(fù)載系數(shù);cosφ—負(fù)載的功率因數(shù);p0—變壓器的空載損耗;pkN—變壓器的短路損耗。

由式(1)可作變壓器的效率特性曲線，如圖1所示，可以看出，變壓器的效率η隨著負(fù)載的增加而升高很快直至最大值，然后又略有降低。這是因?yàn)殍F耗是固定損耗，負(fù)載較小時(shí)，鐵耗對(duì)效率的影響很顯著，效率隨負(fù)載增加而很快提高。由于銅耗與電流的平方成正比，負(fù)載加大后，銅耗增加很快，從而使效率隨負(fù)載增加而降低。數(shù)學(xué)分析可以證明，在某一功率因數(shù)下，可變損耗(銅耗)與固定損耗(鐵耗)相等時(shí)，變壓器效率最大值ηmax，既:

為了降低損耗提高效率，負(fù)載系數(shù)大時(shí)控制負(fù)載損耗較為有效，而負(fù)載系數(shù)小時(shí)控制空載損耗較為有效。因此可以根據(jù)負(fù)載情況，靈活的控制變壓器運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

1.2 根據(jù)變壓器效率特性計(jì)算最佳運(yùn)行方式

依據(jù)變壓器的效率特性，按變壓器的容量進(jìn)行負(fù)載調(diào)整。如某站有兩臺(tái)主變，每臺(tái)主變?nèi)萘縎N=31.5MVA，鐵耗p0=0.044MW，額定銅耗為 pkN=0.185 MW。由于正常運(yùn)行方式為兩臺(tái)主變并列運(yùn)行，故其負(fù)載系數(shù)βmax為:

此時(shí)變壓器對(duì)應(yīng)的臨界功率Scr為:

當(dāng)自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算出該站實(shí)時(shí)總負(fù)荷小于21MVA時(shí)，就會(huì)提示調(diào)度人員可以改變運(yùn)行方式、調(diào)整變壓器投入臺(tái)數(shù)等，如負(fù)荷值大于21MVA時(shí)則應(yīng)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行，增加變壓器的負(fù)載率，使變壓器始終在高效率下運(yùn)行，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)調(diào)度的目的。

2 線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的另一個(gè)重要的方面就是供電線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，通過(guò)電力線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和負(fù)載的經(jīng)濟(jì)調(diào)配及變壓器與供電線路運(yùn)行位置的優(yōu)化組合等措施，最大限度地降低變壓器與供電線路的有功損耗和無(wú)功消耗，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可測(cè)得某條線路電流值和變壓器的有功功率值，從而計(jì)算出該線路的線損和變壓器的效率特性，綜合這兩方面，可制定出最經(jīng)濟(jì)有效的運(yùn)行方式(見(jiàn)圖1)。

圖1 調(diào)度員潮流圖

圖1中，各變電站下方值為各站的有功總和，當(dāng)有功總和低于(3)式計(jì)算的臨界功率，則建議一臺(tái)變壓器帶全站負(fù)荷運(yùn)行。主變下方值為變損值，可通過(guò)該數(shù)據(jù)看出變壓器運(yùn)行的損耗大小，及時(shí)更換變壓器，確保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。線路附近值為線損，當(dāng)線損過(guò)高，可以通過(guò)更換線路帶全站負(fù)荷，減小損耗。

3 提高對(duì)用戶負(fù)荷的管理

一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)荷環(huán)境，對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式很重要。如能及時(shí)了解電網(wǎng)的負(fù)荷變化情況，并對(duì)其進(jìn)行合理的分析、統(tǒng)計(jì)，將使調(diào)度人員能更好的安排運(yùn)行方式。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)把重要用戶每天的用電情況進(jìn)行量化，統(tǒng)計(jì)當(dāng)天負(fù)荷是否在正常范圍內(nèi)運(yùn)行。在出現(xiàn)偏差時(shí)對(duì)其偏差負(fù)荷和偏差時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，讓調(diào)度人員及時(shí)掌握系統(tǒng)負(fù)荷的變化情況，指導(dǎo)用戶合理地用電，對(duì)超出范圍的用戶進(jìn)行監(jiān)督，合理調(diào)整他們的用電高峰時(shí)間，避免電網(wǎng)出現(xiàn)巨大的峰谷電量差，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行(見(jiàn)圖2)。

圖2 用戶負(fù)荷限制圖

某供電企業(yè)在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中專(zhuān)門(mén)建立負(fù)荷管理子系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)供電量管理、負(fù)荷率管理、拉路限電管理等應(yīng)用程序，對(duì)各值調(diào)度員的供電量、負(fù)荷率、拉路條次等指標(biāo)，進(jìn)行科學(xué)合理的分解，使工作有標(biāo)準(zhǔn)，考核有依據(jù)，利用自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)算處理結(jié)果進(jìn)行考核，提高電網(wǎng)的供電負(fù)荷率。

4 提高電壓質(zhì)量

合理穩(wěn)定的電壓和較高的功率因數(shù)，也可提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著變電站負(fù)荷的波動(dòng)，其電壓與無(wú)功調(diào)節(jié)的需求非常頻繁，如果由人工進(jìn)行調(diào)節(jié)干預(yù)，一方面增加值班員的負(fù)擔(dān)，另一方面靠值班員去判斷操作很難做到調(diào)節(jié)的合理性和及時(shí)性。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的電壓無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)功能可根據(jù)采集到的遙測(cè)量、狀態(tài)量、保護(hù)信號(hào)等，按照自動(dòng)電壓-無(wú)功控制(AVQC)原理進(jìn)行在線的分析和計(jì)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)輸出控制執(zhí)行命令，自動(dòng)或在人工監(jiān)督模式下調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投退電容器。這些措施都在保證電網(wǎng)良好的電壓質(zhì)量，優(yōu)化電網(wǎng)無(wú)功潮流和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面發(fā)揮了較大的作用。

某供電企業(yè)在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)里面建立了無(wú)功電壓管理子系統(tǒng)，充分利用遠(yuǎn)動(dòng)主站數(shù)據(jù)庫(kù)豐富的資源，對(duì)電壓合格率、無(wú)功負(fù)荷就地平衡以及分變電所、分電壓等級(jí)、分線路的力率考核等管理項(xiàng)目均能進(jìn)行定性定量的運(yùn)算分析。相關(guān)人員可任意定義時(shí)間段來(lái)打印制表，并對(duì)調(diào)度值班員和各級(jí)運(yùn)行管理部門(mén)進(jìn)行責(zé)任制考核，充分調(diào)動(dòng)了各級(jí)運(yùn)行管理部門(mén)的工作責(zé)任心，使其各自根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算分析結(jié)果，隨時(shí)采取有效措施，保證和提高電壓質(zhì)量，使電壓合格率達(dá)到或超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

5 效益

隨著自動(dòng)化系統(tǒng)功能的日益強(qiáng)大，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行的分析、統(tǒng)計(jì)也越來(lái)越全面，這對(duì)調(diào)度人員實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到了很大的促進(jìn)作用。如某供電局2009年售電量為23.35億度，中壓網(wǎng)損率為0.99%左右，網(wǎng)損電量2311.65萬(wàn)度。經(jīng)過(guò)以上措施，在2010年網(wǎng)損率降到0.9%左右，節(jié)約一百萬(wàn)元左右?？梢?jiàn)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，將取得極為明顯的經(jīng)濟(jì)效益，真正實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的“可控、能控、在控”。

6 結(jié)語(yǔ)

電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電技術(shù)就是運(yùn)用優(yōu)化定量化的科學(xué)判定方法，用知識(shí)經(jīng)濟(jì)手段提高電網(wǎng)運(yùn)行中的科技含量，去挖掘電網(wǎng)損耗中的節(jié)電潛力?，F(xiàn)在，應(yīng)充分利用技術(shù)手段，加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)的收集整理、分析，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中的中壓網(wǎng)損等進(jìn)行綜合分析、統(tǒng)計(jì)，加強(qiáng)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究工作，使電網(wǎng)長(zhǎng)期處于最經(jīng)濟(jì)的方式下運(yùn)行。實(shí)踐證明，加強(qiáng)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析是管理好電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效手段之一。

本文運(yùn)用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行了探討，在確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行和提高社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益具有一定的實(shí)際意義。

［1］孫宏斌，郭慶來(lái)，張伯明.大電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制技術(shù)的研究和發(fā)展［J］.電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2007，(1).

［2］北極星電力網(wǎng).調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng) 用 ［EB/OL］.http://tech.bjx.com.cn/html/20090518/119982.shtml，2009-05-18/2010-10-31.

［3］張小蘭.電機(jī)學(xué)［J］.重慶:重慶大學(xué)出版社，2006.