关于运用调度自动化系统实现电网经济调度的探讨

林安静

(重庆市电力公司江津供电局，重庆400026)

0 引言

根据统计资料的估算:从发电经输电、变电、供电到用电的过程中，电力系统中的各种电气设备(包括发电机、变压器、电力线路、电动机等)全部的电能消耗约占总发电量的(8～9)%。这对全国来说一年就有2800～3150亿kW·h的电能损耗在运行的电气设备中，相当于四个云南省所有火电厂发电量，说明节电潜力非常之大。

由于电网经济调度是属于知识密集和技术密集型领域，所以电网经济调度是按电网经济运行的科学理论，根据电网经济运行方式定量计算得来的结果。随着电力系统自动化技术发展的日趋成熟，以及电力系统中数据自动采集与控制系统的普及和计算机技术的飞速发展，为开展电力系统运行管理的安全性和经济性分析提供了宽广的平台。电网经济调度可以在保证安全、优质供电前提下，充分利用电力系统自动化技术和计算机技术，以电网经济运行技术为理论基础，合理调度，最大限度的降低电网损耗，提高企业的经济效益。

本文运用调度自动化系统，从合理安排系统电网运行方式入手，通过变压器和线路的经济运行、提高电压质量和控制用户负荷等措施来加强电网的运行管理，实现电网的经济运行。

1 变压器的经济运行

变压器经济运行是在确保变压器安全运行及满足供电量和保证供电质量的基础上，通过择优选取变压器最佳运行方式、负载调整的优化;变压器运行位置最佳组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数，所以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。通过调度自动化系统，可以把变压器经济运行的优化理论及定量化的计算方法与变压器各种实际运行工况密切结合，得出结论提示调度人员安排合理的运行方式。

1.1 变压器的效率和效率特性

变压器的效率与负载的大小及功率因数以及空载损耗和短路损耗有关［3］，既:

式中:η—变压器的运行效率;P1—输入功率;P2—输出功率;β—负载系数;cosφ—负载的功率因数;p0—变压器的空载损耗;pkN—变压器的短路损耗。

由式(1)可作变压器的效率特性曲线，如图1所示，可以看出，变压器的效率η随着负载的增加而升高很快直至最大值，然后又略有降低。这是因为铁耗是固定损耗，负载较小时，铁耗对效率的影响很显著，效率随负载增加而很快提高。由于铜耗与电流的平方成正比，负载加大后，铜耗增加很快，从而使效率随负载增加而降低。数学分析可以证明，在某一功率因数下，可变损耗(铜耗)与固定损耗(铁耗)相等时，变压器效率最大值ηmax，既:

为了降低损耗提高效率，负载系数大时控制负载损耗较为有效，而负载系数小时控制空载损耗较为有效。因此可以根据负载情况，灵活的控制变压器运行台数。

1.2 根据变压器效率特性计算最佳运行方式

依据变压器的效率特性，按变压器的容量进行负载调整。如某站有两台主变，每台主变容量SN=31.5MVA，铁耗p0=0.044MW，额定铜耗为 pkN=0.185 MW。由于正常运行方式为两台主变并列运行，故其负载系数βmax为:

此时变压器对应的临界功率Scr为:

当自动化系统计算出该站实时总负荷小于21MVA时，就会提示调度人员可以改变运行方式、调整变压器投入台数等，如负荷值大于21MVA时则应两台主变并列运行，增加变压器的负载率，使变压器始终在高效率下运行，从而达到经济调度的目的。

2 线路的经济运行

电网经济运行的另一个重要的方面就是供电线路的经济运行，通过电力线路经济运行方式和负载的经济调配及变压器与供电线路运行位置的优化组合等措施，最大限度地降低变压器与供电线路的有功损耗和无功消耗，从而达到经济的目的。调度自动化系统可测得某条线路电流值和变压器的有功功率值，从而计算出该线路的线损和变压器的效率特性，综合这两方面，可制定出最经济有效的运行方式(见图1)。

图1 调度员潮流图

图1中，各变电站下方值为各站的有功总和，当有功总和低于(3)式计算的临界功率，则建议一台变压器带全站负荷运行。主变下方值为变损值，可通过该数据看出变压器运行的损耗大小，及时更换变压器，确保经济运行。线路附近值为线损，当线损过高，可以通过更换线路带全站负荷，减小损耗。

3 提高对用户负荷的管理

一个稳定的负荷环境，对电网实现经济运行方式很重要。如能及时了解电网的负荷变化情况，并对其进行合理的分析、统计，将使调度人员能更好的安排运行方式。调度自动化系统把重要用户每天的用电情况进行量化，统计当天负荷是否在正常范围内运行。在出现偏差时对其偏差负荷和偏差时间进行统计，让调度人员及时掌握系统负荷的变化情况，指导用户合理地用电，对超出范围的用户进行监督，合理调整他们的用电高峰时间，避免电网出现巨大的峰谷电量差，确保电网的稳定运行(见图2)。

图2 用户负荷限制图

某供电企业在调度自动化系统中专门建立负荷管理子系统，开发供电量管理、负荷率管理、拉路限电管理等应用程序，对各值调度员的供电量、负荷率、拉路条次等指标，进行科学合理的分解，使工作有标准，考核有依据，利用自动化系统的运算处理结果进行考核，提高电网的供电负荷率。

4 提高电压质量

合理稳定的电压和较高的功率因数，也可提高电网的经济运行。随着变电站负荷的波动，其电压与无功调节的需求非常频繁，如果由人工进行调节干预，一方面增加值班员的负担，另一方面靠值班员去判断操作很难做到调节的合理性和及时性。调度自动化系统的电压无功自动调节功能可根据采集到的遥测量、状态量、保护信号等，按照自动电压-无功控制(AVQC)原理进行在线的分析和计算，通过计算机网络输出控制执行命令，自动或在人工监督模式下调节变压器分接头和投退电容器。这些措施都在保证电网良好的电压质量，优化电网无功潮流和电网经济运行等方面发挥了较大的作用。

某供电企业在调度自动化系统里面建立了无功电压管理子系统，充分利用远动主站数据库丰富的资源，对电压合格率、无功负荷就地平衡以及分变电所、分电压等级、分线路的力率考核等管理项目均能进行定性定量的运算分析。相关人员可任意定义时间段来打印制表，并对调度值班员和各级运行管理部门进行责任制考核，充分调动了各级运行管理部门的工作责任心，使其各自根据自动化系统的统计运算分析结果，随时采取有效措施，保证和提高电压质量，使电压合格率达到或超过规定标准。

5 效益

随着自动化系统功能的日益强大，能够对电网运行情况进行的分析、统计也越来越全面，这对调度人员实现经济调度和电网的经济运行起到了很大的促进作用。如某供电局2009年售电量为23.35亿度，中压网损率为0.99%左右，网损电量2311.65万度。经过以上措施，在2010年网损率降到0.9%左右，节约一百万元左右。可见，如果能够实现经济调度，将取得极为明显的经济效益，真正实现电力系统设备运行的“可控、能控、在控”。

6 结语

电网经济运行节电技术就是运用优化定量化的科学判定方法，用知识经济手段提高电网运行中的科技含量，去挖掘电网损耗中的节电潜力。现在，应充分利用技术手段，加强电网运行的历史数据的收集整理、分析，通过对电网运行中的中压网损等进行综合分析、统计，加强电网经济运行研究工作，使电网长期处于最经济的方式下运行。实践证明，加强电网的经济运行分析是管理好电网经济运行的有效手段之一。

本文运用调度自动化系统对实现电网经济调度进行了探讨，在确保电网安全稳定运行的情况下，对电网的经济稳定运行和提高社会的经济效益具有一定的实际意义。

［1］孙宏斌，郭庆来，张伯明.大电网自动电压控制技术的研究和发展［J］.电力科学与技术学报，2007，(1).

［2］北极星电力网.调度自动化系统在优化电网调度中的应 用 ［EB/OL］.http://tech.bjx.com.cn/html/20090518/119982.shtml，2009-05-18/2010-10-31.

［3］张小兰.电机学［J］.重庆:重庆大学出版社，2006.