劉劍寧 馮媛媛

(國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司,山東東營 257000)

基于監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的變壓器能效分析系統(tǒng)

劉劍寧 馮媛媛

(國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司,山東東營 257000)

借助變壓器運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的建立,對(duì)配電變壓器能效進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)分析和評(píng)估,評(píng)判變壓器的實(shí)際運(yùn)行效率情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器運(yùn)行異常,為變壓器的維修策略優(yōu)化、老化狀況判斷甚至電網(wǎng)的重新規(guī)劃提供依據(jù)。

監(jiān)測數(shù)據(jù)庫 配電變壓器 能效分析

配電變壓器作為配電網(wǎng)運(yùn)行的核心設(shè)備之一，在配電網(wǎng)正常運(yùn)行方面起著關(guān)鍵作用，如何保障其安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是電力系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)與管理者不斷探索和深入研究的焦點(diǎn)問題[1]。近年來，主變壓器維修策略優(yōu)化研究成為新的熱點(diǎn)課題，以可靠性為中心的維修便是其中重要的方法。這種方法是建立在設(shè)備的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、運(yùn)行功能、運(yùn)行模型和后果分析的基礎(chǔ)上，以最大限度提高設(shè)備的可靠性。然后得知相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，判斷零部件與子系統(tǒng)處于何種臨界狀態(tài)，哪些需要改進(jìn)和修復(fù)，對(duì)維修要求進(jìn)行重新評(píng)估，最終制訂出科學(xué)合理的維修方案。它最大特點(diǎn)是基于故障后果的嚴(yán)重程度考慮，盡可能減輕或避免故障后果，改變了以往根據(jù)故障的技術(shù)特性對(duì)故障本身進(jìn)行預(yù)防的傳統(tǒng)觀念。

實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一種基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它在體系構(gòu)架設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)等方面有其優(yōu)勢甚至是獨(dú)創(chuàng)之處。實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，旨在更好地應(yīng)用和共享SCADA/EMS、變電站綜合自動(dòng)化、在線監(jiān)測、負(fù)荷控制等系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)，建立起統(tǒng)一的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)，為電網(wǎng)運(yùn)行管理、技術(shù)管理、經(jīng)營管理等崗位的人員提供有力的分析手段，有效提高技術(shù)決策、經(jīng)營決策的效率和效果。

對(duì)主變壓器負(fù)荷情況這一重要指標(biāo)，由于其具有動(dòng)態(tài)性和統(tǒng)計(jì)特性，靠人為判斷顯得較為困難和缺乏依據(jù)，因此利用實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫資源實(shí)現(xiàn)主變壓器負(fù)荷量化評(píng)價(jià)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 變壓器能效列表頁

圖2 關(guān)鍵字排序分析

1 主變壓器能效分析數(shù)據(jù)模型

建立配電變壓器實(shí)際容量利用小時(shí)數(shù)概念。其定義為[2]：

圖3 表達(dá)式編輯頁面

圖4 數(shù)據(jù)趨勢圖

其中，TM為配電變壓器容量利用小時(shí)數(shù)，單位為h。TM定義為：某一臺(tái)配電變壓器在某一時(shí)間段內(nèi)交換電能量與該變壓器最大容量之比。其中S(t)變壓器實(shí)時(shí)交換的視在功率，Smax為變壓器最大容量。TM具有顯著的能效意義，反映了變壓器在某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的使用效率，數(shù)據(jù)越大說明該變壓器使用能效越高，也越值得去關(guān)注，而過量使用則應(yīng)實(shí)時(shí)報(bào)警，并可作為電網(wǎng)規(guī)劃、電源改造和優(yōu)化檢修策略的分析依據(jù)。

2 具體實(shí)現(xiàn)

以東營智能園區(qū)為例，利用Datalink建立變電所配電變壓器的運(yùn)行能效列表，包括主變壓器容量、投運(yùn)時(shí)間、受電量數(shù)據(jù)。能效分析頁實(shí)現(xiàn)按能效、受電量、變壓器容量等數(shù)據(jù)的升序、降序排列功能，并提供變壓器平均能效數(shù)據(jù);開放表達(dá)式頁面實(shí)現(xiàn)對(duì)表達(dá)式的增加、刪除、修改功能;實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)查詢、計(jì)算等功能;提供配電變壓器有功、無功、視在功率、功率因數(shù)趨勢圖的鏈接。

建立配電變壓器有功、無功、視在功率、功率因數(shù)趨勢圖。

3 詳細(xì)功能及使用說明

3.1 選擇時(shí)間段進(jìn)行配電變壓器能效計(jì)算

變壓器能效列表頁如圖1所示。

點(diǎn)擊“配電變壓器能效列表初始頁”界面上方“開始時(shí)間”、“結(jié)束時(shí)間”控件進(jìn)行時(shí)間選擇;點(diǎn)擊“查詢”，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算變壓器受電量及能效;刷新列表獲得計(jì)算結(jié) 果。

3.2 選擇關(guān)鍵字進(jìn)行排序分析

選中“變壓器能效分析初始頁”第4行;點(diǎn)擊菜單欄“數(shù)據(jù)”，選擇“排序”;彈出“排序警告”窗口，選擇“擴(kuò)展選定區(qū)域”，點(diǎn)擊“排序(S)…”;彈出“排序”窗口，按需要選定“主要關(guān)鍵字”、“次要關(guān)鍵字”、“第三關(guān)鍵字”以及各自的排序規(guī)則，選擇“有標(biāo)題行(R)”，點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)行排序;獲得排序結(jié)果，即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。如圖2所示。

3.3 表達(dá)式的修改

點(diǎn)擊“主變壓器能效列表初始頁”中進(jìn)入“表達(dá)式”頁表，雙擊選中要修改的表達(dá)式;對(duì)相應(yīng)的測點(diǎn)名稱進(jìn)行修改;保存修改結(jié)果。如圖3所示。

3.4 主變壓器有功、無功、視在功率、功率因數(shù)趨勢圖

點(diǎn)擊“變壓器能效列表初始頁”中的變電所名稱來打開該變電所趨勢圖;在頁面中瀏覽變電所主變壓器有功、無功、視在功率、功率因數(shù)趨勢圖。如圖4所示。

4 分析

經(jīng)驗(yàn)證，基于實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的變壓器負(fù)荷計(jì)算分析結(jié)果與實(shí)際一致。從負(fù)荷利用率可以看出部分配電變壓器負(fù)荷利 用率已超過75%，屬于最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)域。

通過基于實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主變壓器能效分析，充實(shí)了檢修策略中對(duì)變壓器重要性的評(píng)估方法。依據(jù)主變能效分析，獲取了影響變壓器這一設(shè)備重要性的信息量，如各變電所主變壓器在配電網(wǎng)中的地位、電壓等級(jí)、負(fù)荷情況、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、產(chǎn)品可靠性等，然后確定各個(gè)信息量的權(quán)重系數(shù)，最后用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出設(shè)備重要性分值，來決定設(shè)備的檢修策略。

本系統(tǒng)有利于提高對(duì)重要設(shè)備的關(guān)注程度，從而以科學(xué)的方法和手段對(duì)配電網(wǎng)中各個(gè)變壓器檢修的先后次序進(jìn)行編排，合理分配資源，提高檢修的科學(xué)性和合理性，最終實(shí)現(xiàn)提高檢修效益的目的。

當(dāng)然，目前我們所實(shí)現(xiàn)的基于實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的配電變壓器能效分析，還沒有涉及到依據(jù)該分析結(jié)果給出精確化的解決方案，其他的內(nèi)容需要在今后的工作中逐步深化。

[1]姜益民.配電變壓器能效探析[J].上海電力,2006年第6期：617-620.

[2]周勝.配電變壓器損耗評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用[J].電氣時(shí)代,1999年第11期：13-14.

劉劍寧,本科學(xué)歷,國網(wǎng)山東省電力公司東營供電公司,營銷部主任,經(jīng)濟(jì)師。