有载调容变压器控制策略探讨

罗伟彬,刘树林

（1.广东电网清远清新供电局;2.广东北江开关厂有限公司,广东 清远 511515）

0 引言

在节能减排的国家政策导向下，有载调容变压器（以下简称调容变）的应用逐年增加，如何有效的根据其自身特点，制定实用的、智能的、先进的控制策略，关系到这一新型变压器的使用效果、应用拓展和推广速度，也关系到用户设备和用电的安全。

1 有载调容变压器控制策略探讨

1.1 大、小容量转换控制的策略探讨

1.1.1 大小容量转换功能是调容变的核心，所以什么运行状况时进行容量转换是其控制策略最需优先解决的问题

容量转换的基本目的是为了节能，即控制变损，为了便于理解，我们建立分析模型，把调容变看成是两台容量对应的一大一小的互为备用的变压器，在相同的用户负荷时，投入大容量变压器还是小容量变压器，比较哪一台变压器运行损耗小。

根据运行损耗公式：

P=有功损耗+无功损耗*无功经济当量=△P+C*△Q

上式中，只有用户负荷是变量，其它值都是常量。

P-运行损耗，kW；

SL-实际负荷，kVA；

Se-额定容量，kVA；

C-无功经济当量，取0.1，kW/kVAR；

P0-额定空载有功损耗, kW；

Pk-额定负载有功损耗，kW；

Q0=额定空载无功损耗, kVAR；

Qk-额定负载无功损耗，kVAR。

只要找出运行损耗相等的负荷值SLD（以下简称等损负荷），就可以据此设定转换值的区域。为便于理解，以下以S13-M.ZT有载调容配电变压器系列计算为例。

表1 S13-M.ZT调容变大、小容量下运行损耗相等时负荷值计算表（表内数据采取相关标准[1]，实际值可能不同，括号内为小容量时的参数）

200（63）0.24（0.11）2.73（1.04）1.4（0.7）4.0（4.0）2.8（0.441）8.0（2.52）39.3/19.6%（62.3%）250（80）0.29（0.13）3.2（1.25）1.2（0.6）4.0（4.0）3.0（0.48）10.0（3.2）48.1/19.2%（60.1%）315（100）0.34（0.15）3.83（1.50）1.2（0.6）4.0（4.0）3.78（0.6）12.6（4.0）60.5/19.2%（60.5%）400（125）0.41（0.17）4.52（1.80）1.0（0.5）4.0（4.0）4.0（0.625）16.0（5.0）72.8/18.2%（58.2%）500（160）0.48（0.20）5.41（2.2）1.0（0.5）（4.0） 5.0（0.8） 20.0（6.4）4.092.8/18.6%（58%）630（200）0.57（0.24）6.2（2.6）0.8（0.4）4.5（4.5）5.04（0.8）28.35（9.0）107.9/17%（54%）

1.1.2 大、小容量转换控制策略

（1）最佳调容点（区间）的确定：按上述计算出等损负荷SLD后，下一步就是分析小调大的定值和大调小的定值。为便于分析，按1%的负荷变化率计算大小容量状态下的实际运行损耗曲线，见下图。

S13-M.ZT-200(63) 大、小容量状态下运行损耗曲线图

理想状态下，最佳调容点就是等损负荷SLD，负荷大于此值，调为大容量，反之，调为小容量，则运行损耗最小。但考虑到将负荷波动的影响降到最小，设定区间控制最为适宜，要根据台区实际负荷曲线来定，在保证调容动作不频繁的前提下，区间越小越节能。

（2）采用三相电流总和作为控制值：根据使用习惯，将等损负荷SLD转变为方便使用的电流值，基于三相电流不平衡是实际运行中的现实问题，有些还偏差非常大，建议采用三相电流总和作为控制值，避免常规采用单相电流作为控制值的不足。

（3）要设定每天小容量切换次数限值，避免每天切换次数过多导致调容开关绝缘油检测和开关本身检查维护周期缩短。在设置技巧上，经应用总结，应只限制调小次数，调大次数不限，或者调大次数大于调小限制次数2次以上，比要求达到限制次数后强制调到大容量更实用。建议调小次数限制在每天3次，这样调容次数每天控制在6次以下，每年约2000次，达到每年检测一次油样，3年检查维护一次开关的效果。

1.2 专家系统功能的控制策略探讨

为更好的体现智能产品的作用，特别是在批量管理、数据分析方面的作用，代替烦琐的人工管理、分析，使不可能的工作变成可能，需要在监控平台上开发专家子系统。

专家系统功能及其控制策略简述如下：

（1）最优切换点管理。根据电量数据和变压器容量状态历史记录，自动生成组合曲线图，包括视在功率、大容量运行损耗、小容量运行损耗、实际运行损耗4条曲线，直观了解当前的设置定值是否合理。

（2）检修维护预警。自动生成调容次数月报表和年报表，达到设定的调容开关绝缘油检测和开关检修次数发出预警。在调容开关位置和油位状态不正常时，发出预警信息提示检修辅助开关。

（3）自定义控制方案。可根据用户的控制需求，自定义调容控制方案，例如：春节期间大容量运行方式确定，为消除容量切换造成的可能影响，制定10-30天均为大容量运行的控制方案，并下发到前端控制器执行（实现方式是修改为远程控制模式，设定时间到后再自动修改为本地自动控制模式）。又如，自动分析上周的负荷情况，给出减少调容次数的方案建议。要求具备专家方案执行情况记录功能，达到管理的先进和实用要求。

1.3 防误操作的控制策略探讨

防误操作的控制策略主要包括以下几点。

（1）取消前端设备的手动控制功能，即使为了现场调试方便也不行，杜绝现场手动调到小容量后未恢复到自动控制时，过载损坏变压器。

（2）远程调容操作时严格控制调小容量的权限，并在程序设计上先查询目标的负荷信息，若负荷超过小容量运行负荷，禁止远程调小容量操作。

（3）远程调容操作时要先查询调容开关位置和油位状态，当油位低时禁止任何调容操作。

2 控制系统功能配置要求探讨

管理批量的调容变，控制系统应具备的功能配置如下。

前端设备配置智能型有载调容测控装置和GPRS通讯设备。

测控装置能实时测量基本电量和电度数据，并具有设定值的判断功能，以实现容量转换和电量异常时输出保护动作，有信号开入处理功能，能检测调容开关位置、油位等非电量信息，并进行逻辑运算处理，统计开关切换次数；具备开出控制功能，实现容量转换控制和一次回路总开关分/合闸控制和报警信号输出功能，高级功能还应根据小容量状态自动调整预警定值和保护定值，防止小容量运行时过载损坏；对三相运行电流偏差进行计算和预警，提高调容变使用效能。简单的比喻就是智能型有载调容变压器测控装置=配网监测仪+微机保护装置，需要根据调容变的测控需求进行专门开发。

GPRS通讯设备承担前端设备与后端监控平台的数据通信和控制指令的传递。

后端配置智能型有载调容变压器监控系统平台。基本功能包括调容变的批量档案管理，远程在线监测和控制，远程修改各种参数和定值，分析运行数据，生成实际运行曲线（包括运行损耗曲线），高级应用包括专家功能，分析台区负荷特点，给出专家方案供用户参考，紧急情况下远程实时干预，控制调容变的投入和退出，提供批量变压器的巡维预警等，这些功能均要根据调容变的特点进行专门开发。

3 结语

当你拥有1台调容变，你该如何使用和管理它，当你拥有一批调容变，又该如何使用和管理呢？任何新型设备，都应充分考虑其核心功能如何实现，才能有针对性的进行技术和设备开发研究。

本文以智能性、先进性、实用性为导向，对有载调容变压器的控制策略进行了探讨，涉及了容量转换控制、专家系统功能、防误操作方面，其中不少论点来自于作者对节能设备和智能设备应用管理的工作实践，有一定的借鉴意义。

[1]《有载调容配电变压器选型导则》（Q/GDW 731-2012），国家电网公司企业标准[S].2012年03月02日发布实施.