一种基于配变运行数据的能效评估方法及评估系统

摘要

本发明提供一种基于配变运行数据的能效评估方法及评估系统，属于电力能效经济评价技术领域，根据配电变压器运行场景，确定配电变压器用能类别；结合历史运行数据，计算配电变压器能效费用，得到初步判定结果；根据综合能效费用模型，并基于新建改造综合费用，分别计算不同改造方式的综合能效费用；根据综合能效费用计算结果，给出配电变压器的改造方式。本发明解决了传统方法只能主观判定，缺乏定量指标计算的问题。本方法通过计算可以帮助决策人员合理综合能效最低方案作为新建改造方案，降低了供电企业电能损耗，同时提高了用户电能质量。本发明还提出评估系统，极大提高了工作效率，具有很强的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及属于电力能效经济评价技术领域，具体涉及一种基于配变运行数据的能效评估方法及评估系统。

背景技术

目前，变压器损耗占总发电量的4%以上，配电变压器损耗约占供电损耗的30%。因此，如何根据配电变压器技术参数、负载率、设备运行状况、新建或改造的其他费用等指标客观准确评估能效等级，选择综合能效费用最低方案，提出相应措施，对于供电企业降低损耗，提高供电经济性具有重要意义。

配电变压器是电网运行数量最多的设备，目前能效评估主要由现场人员根据配变运行年限、配变负载率等关键指标主观判定，缺乏科学的客观评价方法，而且由于评价精确度低，容易给系统造成安全隐患，使系统的能效等级较低，还造成运行负载率高等问题。

发明内容

本发明提供一种基于配变运行数据的能效评估方法，能效评估方法能够评价配变综合能效，降低供电企业损耗，提高经济性具有重要意义。

基于配变运行数据的能效评估方法包括：

步骤一、根据配电变压器运行场景，确定配电变压器用能类别；

步骤二、结合历史运行数据，计算配电变压器能效费用，得到初步判定结果；

步骤三、根据综合能效费用模型，并基于新建改造综合费用，分别计算不同改造方式的综合能效费用；

步骤四、根据综合能效费用计算结果，给出配电变压器的改造方式。

进一步需要说明的是，在步骤一中，配电变压器运行场景包括：市中心、城区、城市郊区、农业灌溉以及消防区域。

进一步需要说明的是，在步骤二中，还采用实时数据进行能效计算，结合不同配电变压器用能情况，得到初步改造措施。

进一步需要说明的是，在步骤三中，配电变压器改造措施包括：新建、技改、大修三种，根据综合能效评估模型，计算三种不同方式的综合能效费用。

进一步需要说明的是，方法中的综合能效费用包括：初始费用、运行期内总损耗费用和新建改造综合费用三部分；

CI为设备初始费用，S

综合能效费用模型为三者的代数和，可以用式（1）表示；

上式中S

进一步需要说明的是，空载损耗的计算方法为：

A为变压器空载损耗等效初始费用系数，P

进一步需要说明的是，负载损耗的计算方法为：

其中，B为变压器负载损耗等效初始费用系数，P

空载损耗式中变压器空载损耗等效初始费用系数A，其数据关系为：

其中k

i为年贴现率，n为配电变压器经济使用期年数；

E

H

E

进一步需要说明的是，负载损耗式中变压器负载损耗等效初始费用系数B，数据关系为

其中τ为年最大负载损耗小时数，数值由年最大负载利用小时数T

T

P

E

k

PL为变压器经济使用期的年负载等效系数；在B系数的计算公式中PL

PL²的计算公式按式(10)计算

式中n为变压器经济使用期年数；β

进一步需要说明的是，新建改造综合费用C

式中：

其中，C

增供电量效益C

本发明还提供一种基于配变运行数据的能效评估系统，包括：无线通信单元、显示屏、用户输入单元、存储器、接口模块、处理器和电源模块；

存储器内储存有基于配变运行数据的能效评估方法；

处理器通过用户输入单元获取用户输入的控制指令，调取能效评估方法程序在显示屏上显示；

显示屏上显示配电变压器数据编辑对话框，用户完成对配电变压器数据编辑之后，执行能效评估方法程序实现配变运行数据的能效评估，并输出评估结果。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的基于配变运行数据的能效评估方法中包含新建、技改、大修三种。本发明解决了目前能效评估主要由现场人员根据配变运行年限、配变负载率等关键指标主观判定，缺乏科学的客观评价方法的问题，可以由系统基于预设程序进行自动评价，系统的评价精确度高，降低新建、技改、大修工程的安全隐患，提高系统的能效等级，保障系统稳定运行。

本发明提供的基于配变运行数据的能效评估方法可以客观、全面、准确的评估配变运行数据，可以帮助决策人员合理综合能效最低方案作为新建改造方案，降低了供电企业电能损耗，同时提高了用户电能质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于配变运行数据的能效评估方法流程图；

图2为基于配变运行数据的能效评估方法实施例流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的基于配变运行数据的能效评估方法中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明提供的基于配变运行数据的能效评估方法中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

本发明提供一种基于配变运行数据的能效评估方法，如图1所示，方法包括：

S101、根据配电变压器运行场景，确定配电变压器用能类别；

配电变压器运行场景包括：市中心、城区、城市郊区、农业灌溉以及消防区域。

S102、结合历史运行数据，计算配电变压器能效费用，得到初步判定结果；

采用实时数据进行能效计算，结合不同配电变压器用能情况，得到初步改造措施。

S103、根据综合能效费用模型，并基于新建改造综合费用，分别计算不同改造方式的综合能效费用；

其中，配电变压器改造措施包括：新建、技改、大修三种，根据综合能效评估模型，计算三种不同方式的综合能效费用。

S104、根据综合能效费用计算结果，给出配电变压器的改造方式。

具体来讲，综合能效费用包括初始费用、运行期内总损耗费用和新建改造综合费用三部分。其中，CI为设备初始费用，S

上式中S

空载损耗的计算方法为

本式中A为变压器空载损耗等效初始费用系数，P

表1 K

负载损耗的计算方法为

本式中B为变压器负载损耗等效初始费用系数，P

上述空载损耗式中变压器空载损耗等效初始费用系数A，其数据关系为

其中k

i为年贴现率，n为配电变压器经济使用期年数；

E

H

E

表2 不同运行年限的年贴现率（k

上述负载损耗式中变压器负载损耗等效初始费用系数B，其数据关系为

其中τ为年最大负载损耗小时数，该数值可由年最大负载利用小时数T

T

E为变压器全年输送总电量，kWh；P

P

E

表3 采用三段式年负载曲线时不同Tmax、L值对应的τ值

表4 采用二段式年负载曲线时不同Tmax、L值对应的τ值

k

PL为变压器经济使用期的年负载等效系数。由于变压器负载损耗随变压器负载电流呈平方关系变化，所以在B系数的计算公式中PL

PL²的计算公式按式(10)计算

式中n为变压器经济使用期年数；β

表5 高峰负荷年平均增长率取值范围

电力负荷增长呈“S”形曲线规律，并综合考虑产业结构调整、人口和资源环境约束、能源消费总量控制、技术升级、当地规划等因素。负荷发展初期增长速度较快，经济发达区域初期增长较快，经济欠发达区域负荷增长较慢。饱和期负荷增长均较慢，经济发达区域由于负荷基数较大，增长率较慢，但增量较大。饱和期经济发达区域由于负荷基数较小，增长率较大，但增量较小。

新建改造综合费用C

式中：

其中C

增供电量效益C

新建、技改、大修三种方案采用相同的计算公式，区别为建筑工程费、设备购置费、安装工程费在静态投资估算中的占比不同。新建和技改工程设备购置费投资占比较高，大修工程安装工程费占比较高。

台区新建工程：设备购置费台区新建工程标准化台区造价取费，箱变工程按照箱式变电所造价取费。建筑工程费按照实际浇筑混凝土基础工程量取费。安装工程费按标准化台区造价取费。工程建设其他费用主要考虑新建工程需占用地块造成的青苗补偿等，一般绿地赔偿按照300元/m²、水泥杆按照500元/基费用计列。台区新建工程在施工完成进行接火，具有停电时间较短的特点，同时通过台区新建工程能够从根本上缓解原配变负载率过高问题，结合负荷切改工程，合理划分供电范围，可以根本上解决供电末端低电压等电能质量问题。

技改工程：不需要新建台区，因此计算新建改造综合费用时不考虑设备购置费和土建费。安装工程费按标准化台区造价取费。技改工程不需要额外占用土地，因此工程建设其他费用方面不计列青苗赔偿等费用。技改工程一般是对变压器本体进行改造升级，具有停电时间较长的特点。

大修工程：不需要新建台区，因此计算新建改造综合费用时不考虑设备购置费。本工程如需对混凝土基础进行修补，则建筑工程费按照实际工程量计列，如不存在则不计列此项费用。安装工程费按标准化台区造价取费。大修工程不需要额外占用土地，因此工程建设其他费用方面不计列青苗赔偿等费用。技改工程一般是对变压器本体进行改造升级，具有停电时间长的特点。

大修工程与技改工程相似，但是大修工程相比技改工程维修工程量大，停电时间长，费用更高。

基于上述方法本发明还提供一种基于配变运行数据的能效评估系统，系统包括：无线通信单元、显示屏、用户输入单元、存储器、接口模块、处理器和电源模块；

存储器内储存有基于配变运行数据的能效评估方法；处理器通过用户输入单元获取用户输入的控制指令，调取能效评估方法程序在显示屏上显示；显示屏上显示配电变压器数据编辑对话框，用户完成对配电变压器数据编辑之后，执行能效评估方法程序实现配变运行数据的能效评估，并输出评估结果。

示例性的讲，如图2所示，当配变运行存在供电质量、负载高等问题，运行人员调取历史运行数据，饼将其输入计算软件中。计算模型结合负载率、运行年限等指标分别计算三种方案综合能效费用，并推荐合理方案。

配电变压器在供电企业中数量众多，具有点多面广的特点，逐个计算单个配电变压器能效指标对于工作人员是一项任务繁重的工作，为此本发明建立了能效评估系统。操作人员可将全部配变信息一次性导入评估系统，评估系统可以根据配电变压器参数与数据库进行比对，选择相近变压器参数进行模拟计算，并得出综合能效费用，推荐建议方案。

评估系统选择相近变压器参数计算能够极大提升工作人员效率，但是如果变压器参数与数据库参数相差极大的话，存在计算误差较大的问题，评估系统提供了变压器参数、运行年限、负载率等关键指标的手动录入选项，工作人员手动录入后，平台按照实际参数进行运算，计算结果更加准确。手动录入后操作人员可以选择保存至数据库，并完成数据更新，平台计算时自动按照最新数据库进行匹配，提高计算精确度。

评估系统可以基于笔记本电脑、个人数字助理(PDA，Personal DigitalAssistant)、平板电脑(PAD)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端来实现。

作为本发明的一种实施例，本发明中设置的按钮从上至下分别对应图2的流程图，“数据编辑”按钮控制配变数据的导入，按下“数据编辑”按钮，弹出数据编辑对话框，操作人员选择“批量导入”按键，系统自动识别配电变压器关键数据，提示“导入成功”，点击右下角“确定”按钮，完成数据录入。

“数据检查”按钮是对已导入数据格式及内容进行检查，系统提示“数据正确”，则表明录入数据无问题，并且计算机平台能够匹配数据库参数相近变压器关键数据。当变压器关键数据偏差较大时，操作人员需要返回上一步手动录入数据，并更新数据库。

操作人员点击“计算”按钮，计算机平台自动计算并推荐合理方案，操作人员选择存储路径后保存至相应位置。

本发明提供的基于配变运行数据的能效评估方法及评估系统是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明提供的基于配变运行数据的能效评估方法各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

本发明提供的基于配变运行数据的能效评估方法程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。