配电系统变压器经济运行方式及其最优投切策略研究

摘要

变压器是电力系统中广泛应用的电力设备。由于变压器范围分布广、应用频繁,其有功损耗占到整个电网总损耗的30％之多,故变压器的经济运行对整个电网的节能降耗有着重大的意义。一般来说,变压器的经济运行是指在传输电量相同的条件下,通过择优选取最佳运行方式和调整负载,使变压器电能损失降到最低。其中,择优选取变压器运行方式是经济运行的首要内容,也是本论文研究的重点。择优选取出的运行方式称为经济运行方式,即变压器损耗最小的运行方式。选取变压器的经济运行方式是通过划分经济运行区间实现的,因此在目前针对变压器经济运行的大量文献中,对变压器经济运行区间的划分方法进行研究的内容占到绝大多数。经济运行区间划分后,在临界负荷点作出投切动作即能使得变压器保持在经济运行方式下运行,以此获得节电效益。目前存在的不足是,大量文献往往止于划分出变压器经济运行区间,而经济运行区间仅能提供临界负荷点以及相关的运行方式,并不能与时刻点一一对应。因此,仅仅依靠划分出的经济运行区间,实际操作人员不能明确在何种时刻作出何种投切,故不能有效的指导变压器的经济运行。但是,划分经济运行区间是选取经济运行方式的基础,其意义不容忽略。本学位论文的一系列改进型研究均在此基础上展开。本学位论文首先对配电网变压器经济运行区间的划分方法作了比较全面的研究和介绍,并在此基础上,提出了“处理负荷曲线与临界划分点法相结合”、“变压器投切成本及节电效益”、“变压器的周期内最优投切策略”、“计及无功补偿影响的变压器最优投切策略”等一系列创新内容。“处理负荷曲线与临界划分点法相结合”主要是针对现有的各类变压器经济运行区间划分方法,提出了改进型的思路;“变压器投切成本及节电效益”主要探讨了一次投切动作导致的变压器寿命折损及节电效益的计算方法,为一套投切策略的节电利润提供了计算基础;“变压器的周期内最优投切策略”提出了在未来的投切周期T内,若干种投切策略中能使变压器获得最大节电利润的最优投切策略的概念,并阐述了其基于遗传算法的计算原理;“计及无功补偿影响的变压器最优投切策略”考虑了电容器的无功补偿对原始负荷曲线的影响,并陈述了计及此影响后重新制定最优投切策略的必要性。这四个创新内容作为本毕业论文的重点和创新点,逐层递进、逐步完善,对前人的已有成果起到了补充和细化的作用,对整个电网的节能减排有一定的参考意义。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 本文的主要工作

第2章 变压器经济运行区间划分方法研究现状

2.1 变压器的基本理论

2.1.1 变压器技术参数

2.1.2 变压器的功率损耗

2.2 变压器经济运行区间划分方法研究现状

2.2.1 经济运行区间的临界点（区间）法

2.2.2 经济运行区间的时段控制法

2.2.3 经济运行区间的改善原始数据法

2.2.4 小结与展望

2.3 本章小结

第3章 计及设备寿命折损的变压器经济运行方式研究

3.1 设备投切成本

3.1.1 投切产生的变压器寿命折损

3.1.2 投切产生的断路器寿命折损

3.1.3 投切产生的隔离开关寿命折损

3.1.4 停电成本

3.2 节电效益

3.2.1 拟合负荷曲线

3.2.2 节能效益的计算

3.3 三卷变的节电效益

3.4 节电利润

3.5 算例

3.6 本章小结

第4章 基于遗传算法的周期内变压器最优投切策略

4.1 投切周期内的投切策略

4.2 投切策略的产生及其数目

4.3 个体的产生

4.3.1 三绕组变压器经济运行区间划分流程

4.3.2 双绕组变压器经济运行区间划分流程

4.3.3 变压器经济运行区间计算流程图

4.4 个体的可行域及适应度

4.5 遗传算法的介入

4.5.1 拟合负荷曲线模块

4.5.2 投切点模块

4.5.3 适应度模块

4.5.4 遗传算法模块

4.6 算例

4.7 最优投切次数

4.8 本章小结

第5章 无功补偿对周期内变压器最优投切策略的影响

5.1 变压器的无功补偿

5.1.1 双卷变压器的无功补偿

5.1.2 三卷变压器的无功补偿

5.2 无功补偿后的负荷曲线

5.3 无功补偿后变压器的投切策略

5.4 节电效益的比较

5.4.1 拟合负荷曲线

5.4.2 节电效益的计算

5.5 算例

5.6 本章小结

第6章 全文总结

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文