CN104715910A - 一种具有自适应功能的配电变压器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种具有自适应功能的配电变压器，所述配电变压器包括：配电变压器本体及附件、有载调容调压一体式开关、有载调容调压综合控制装置、负载侧电流互感器；所述有载调容调压配电变压器本体及附件，完成升降压、电能传输及有载调容调压操作的实现；所述有载调容调压一体式开关，完成开关调容调压档位的切换；所述有载调容调压综合控制装置，通过实时监测电流采集单元、电压采集单元所获取配电变压器负载侧的电流数据、电压数据，同时对配电变压器运行状态进行监测判断，完成对有载调容调压一体式开关的控制；所述负载侧电流互感器，用以提供配电变压器负载侧的电流数据。

Description

一种具有自适应功能的配电变压器

技术领域

本发明涉及配电领域中的配电变压器，具体涉及一种具有自适应功能的有载调容调压配电变压器。

背景技术

配电变压器作为电力***末端配电网的主要配电设备，其需求量呈较大、较快的增长趋势。配电变压器主要用于农村电网和城市配网，农村电网负荷具有季节性强，用电峰谷差大的特点，而城市电网峰谷差异更加明显，且其峰谷轮换也更加频繁。为了满足高峰负荷时的用电需要，选择变压器时都按照最大负荷配置变压器，这样就导致了配电变压器长期处在轻载或空载状态下，导致目前我国配电变压器损耗相当严重，造成了大量的电能资源浪费。

目前，有载调容配电变压器的理论研究已日趋完善，生产技术也比较成熟。它克服了无载调容配电变压器容量小、实时可控能力低、不能带载调节容量、有短时断电过程、一般只进行季节性负荷调节会严重影响用户供电可靠性的缺点。但因日常运行维护人员的技术水平及工作繁重等因素所限，未能充分发挥有载调容配电变压器的作用。加之负荷预测和负荷跟踪技术手段匮乏，不能对负荷进行准确跟踪，也严重影响了有载调容配电变压器的推广使用。

因此，研制一种具有自适应功能的有载调容调压配电变压器，通过自适应负荷跟踪技术，采用负荷曲线折算、短期节点负荷预测、抗差负荷估计等方法对实时负载进行预测分析，根据实际负载大小进行配电变压器容量的切换，解决配网中存在的“大马拉小车”和严重过载等现象，提高供电可靠性，代替母子变压器，有效降低配电变压器综合损耗和整体造价。同时，根据配电网电压的实际需要，对配电台区电压进行带负荷自动调整，有效解决“低电压”问题，提高受电端电压合格率，保证居民的可靠用电，改善用电质量，进而保证配电变压器的经济可靠运行水平。

发明内容

为突破自适应功能的有载调容调压关键技术，本发明提供了一种具有自适应功能的有载调容调压配电变压器，采用自适应负荷跟踪技术，在带负荷的情况下，对配电变压器进行容量的切换和电压的切换，从而有效降低配电变压器综合损耗和整体造价，提高供电可靠性和受电端电压合格率。

为保证本发明的目的，采用以下技术方案实现：

一种具有自适应功能的有载调容调压配电变压器，所述配电变压器包括配电变压器本体及附件、有载调容调压一体式开关、有载调容调压综合控制装置、负载侧电流互感器。

本发明所述有载调容调压配电变压器本体及附件，完成升降压、电能传输及有载调容调压操作的实现；所述有载调容调压一体式开关，完成开关调容调压档位的切换；所述有载调容调压综合控制装置，通过实时监测电流采集单元、电压采集单元所获取配电变压器负载侧的电流数据、电压数据，同时对配电变压器运行状态进行监测判断，完成对有载调容调压一体式开关的控制。

所述有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述配电变压器本体应包含高压套管和低压套管，高压绕组和低压绕组，高压绕组调容抽头、高压绕组调压抽头及低压绕组调容抽头。

所述有载调容调压一体式开关，其特征在于，所述开关为机械式开关，调容触头与高压绕组调容抽头、低压绕组调容抽头连接；所述开关调压触头与高压绕组调压抽头连接。

所述有载调容调压综合控制装置，其特征在于，所述控制装置分别与所述配电变压器负载侧母线、所述负载侧电流互感器二次侧出线端、所述有载调容调压一体式开关控制端电气联结。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于大容量与小容量的容量比接近为3:1，电压分接范围为±5%、±2×2.5%、±3×2.5%或其他分接。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于在大容量方式下高压绕组联结为角型接法，低压绕组为并联连接；在小容量方式下高压绕组联结为星型接法，低压绕组为串联连接。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于有载调容调压一体式开关与所述配电变压器本体的高压绕组、低压绕组配合完成高压绕组的星角变换、低压绕组的串并联变换及电压档位的切换。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于所述配电变压器具有自适应负荷功能，通过自适应负荷跟踪技术，采用负荷曲线折算、短期节点负荷预测、抗差负荷估计等方法对实时负载进行预测分析。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于有载调容调压综合控制装置具有实时数据采集单元、实时负载生成单元、负载比较单元及调容调压控制单元。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于有载调容调压综合控制装置输出的调容调压信号能够传输给有载调容调压一体式开关，所述开关在接受到输出信号后能完成相应的调容调压切换动作。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述高压绕组包括高压调容6个分接抽头trg1～trg6，所述低压绕组包括低压调容12个分接抽头trd1～trd12。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述高压绕组包括高压调压4个分接抽头tyg1～tyg4（或6个分接抽头tyg1～tyg6或8个分接抽头tyg1～tyg8）。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述的高压调容分接抽头trg1～trg6、低压调容分接抽头trd1～trd12和高压调压分接抽头tyg1～tyg4与所述的有载调容调压一体式开关联结。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述的有载调容调压综合控制装置包含自动控制、手动控制、远程控制等调容调压方式，且上述三种控制方式互为闭锁。

所述的有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述的有载调容调压控制装置包含USB就地、串口232/485、GPRS、光纤、Zigbee短距离无线、Wifi等通信方式。

采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：

1）配电网自适应负荷跟踪技术

配电变压器具有自适应功能，通过自适应负荷跟踪技术，采用负荷曲线折算、短期节点负荷预测、抗差负荷估计等方法对实时负载进行预测分析。通过建立适应于配电网的准确度高的自适应负荷跟踪仿真模型，完成一种配电变压器有载调容调压一体化综合控制策略的制定。

2）有载自动切换

通过有载调容调压综合控制装置控制有载调容调压一体化开关，在配电变压器不停电的情况下，对其进行额定容量的自动切换及分接电压的切换，完成配电变压器高压线圈的星角变换、低压线圈的串并联变换及高压线圈调压分接抽头的变换。

3）节能降损、提高电能质量

根据实际负载、电压大小，有载调容调压综合控制装置控制有载调容调压一体化开关，有载调容调压一体化开关根据控制指令可靠进行开关分接位置切换，完成配电变压器容量和电压的调节过程。有效解决配网中存在的“大马拉小车”和严重过载等现象，提高供电可靠性，有效降低配电变压器综合损耗和整体造价。使配电变压器在始终满足负荷需求及供电电压合格的情况下以经济方式运行。

附图说明

图1为本发明提供具有自适应功能的有载调容调压配电变压器的流程图。

图2为本发明提供具有自适应功能的有载调容调压配电变压器结构原理示意图。

图3为本发明提供的具有自适应功能的有载调容调压配电变压器内部高、低压绕组调容的连接示意图。

图4A-图4B为本发明提供的具有自适应功能的有载调容调压配电变压器内部高压绕组调压分接的示意图。

图5为本发明提供的自适应负荷跟踪技术原理框图。

图6本本发明提供的整体方案通信网络示意图。

具体实施方式

下面是本发明的具体实施方式，以下结合本发明实现的技术方案进一步说明。

本发明提供了一种具有自适应功能的有载调容调压配电变压器，流程图如图1所示，具有自适应功能的有载调容调压配电变压器包括配电变压器本体及附件、有载调容调压一体式开关、有载调容调压综合控制装置、负载侧电流互感器。

所述有载调容调压配电变压器本体及附件，完成升降压、电能传输及有载调容调压操作的实现；

所述有载调容调压一体式开关，完成开关调容调压档位的切换用以控制有载调容调压配电变压器本体及附件，完成升降压、电能传输及有载调容调压操作的实现；

所述有载调容调压综合控制装置，通过实时监测电流采集单元、电压采集单元所获取配电变压器负载侧的电流数据、电压数据，同时对配电变压器运行状态进行监测判断，完成对有载调容调压一体式开关的控制；

所述负载侧电流互感器，用以提供配电变压器负载侧的电流数据。

本发明提供了一种具有自适应功能的有载调容调压配电变压器，结构原理示意图如图2所示，具有自适应功能的有载调容调压配电变压器包括配电变压器本体及附件、有载调容调压一体式开关、有载调容调压综合控制装置、负载侧电流互感器。

配电变压器本体应包含高压套管和低压套管，高压绕组和低压绕组，高压绕组调容抽头、高压绕组调压抽头及低压绕组调容抽头。有载调容调压一体式开关包含调压触头、调容触头、分接位置、控制电路。有载调容调压综合控制装置包含电压电流采集接口、遥信输入接口、遥控输出接口。

高压套管和低压套管分别与10kV、0.4kV供电线路相连接；有载调容调压一体式开关的调压触头与高压绕组的调压分接抽头相连接，调容触头与高压绕组的调容分接抽头、低压绕组的调容分接抽头相连接；有载调容调压一体式开关的分接位置和控制电路分别与有载调容调压综合控制装置的遥信输入接口和遥控输出接口相连接；有载调容调压综合控制装置的电压电流采集接口分别与配电变压器0.4kV负载侧母线、负载侧电流互感器CT二次侧出线端相连接。

高压绕组包括高压调容6个分接抽头trg1～trg6和高压调压4个分接抽头tyg1～tyg4（或6个分接抽头tyg1～tyg6或8个分接抽头tyg1～tyg8）。所述低压绕组包括低压调容12个分接抽头trd1～trd12。

高压调容分接抽头trg1～trg6、低压调容分接抽头trd1～trd12与有载调容调压一体式开关调容触头连接，高压调压分接抽头tyg1～tyg4与有载调容调压一体式开关调压触头连接。

本发明提供的具有自适应功能的有载调容调压配电变压器具有大小两种容量，且大小容量比接近为3：1，所述的配电变压器在大容量时，高压绕组为三角形联结（K1闭合、K2断开），低压绕组为并联结构（K3、K5闭合、K4断开）；在小容量时，高压绕组为星型联结（K2闭合、K1断开），低压绕组为串联串联结构（K4闭合、K3、K5断开）。所述的配电变压器高压绕组调压分接抽头根据电压波动范围与调整精度来确定（以分接范围为±3×2.5%为例）。绕组联结图如附图3、图4A-图4B所示。所述的有载调容调压配电变压器在完成容量切换时，配电变压器内部高压绕组完成星角变换、低压绕组完成串并联变换。

如图5所示，图5是自适应负荷跟踪技术原理框图。所述具有自适应功能的有载调容调压配电变压器，通过获取实时测量信息、负荷模型信息、用电量信息、配电网络信息、历史负荷数据信息等，利用自适应负荷跟踪技术，采用负荷曲线折算、短期节点负荷预测、抗差负荷估计等方法对实时负载进行预测分析。通过建立适应于配电网的准确度高的自适应负荷跟踪仿真模型，完成一种配电变压器有载调容调压一体化综合控制策略的制定。

有载调容调压一体化综合控制装置通过实时数据采集单元实时采集所述配电变压器出线侧的电压电流数据，结合自适应负荷跟踪技术，将实时获取的电压电流数据生成实时负载，利用负载比较单元，将生成的实时负载与预设的调容、调压整定值进行比较来判断约束条件，若满足有载调容调压一体化综合控制策略的要求，调容调压控制单元则发出调节指令给有载调容调压一体化开关，有载调容调压一体化开关根据指令完成开关位置的切换。保证在不需要停电的状态下，完成变压器容量及电压的调节过程，使配电变压器在始终满足负荷需求及供电电压合格的情况下以经济方式运行。

有载调容调压综合控制装置包含自动控制、手动控制、远程控制等调容调压方式，且上述三种控制方式互为闭锁，保证所述的综合控制装置输出决策控制有序可靠的完成。所述的有载调容调压综合控制装置包含USB就地、串口232/485、GPRS、光纤、Zigbee短距离无线、Wifi等通信方式。可实现就地数据下载、数据查看和参数整定，同时可以将运行数据发送到远方监控中心，实现远程监控功能。通信网络如图6所示。

本发明采用先进的灭弧方式，实现有载调容调压一体式开关切换过程的可靠性与连续性。集成计算机、现代通信、自动控制等技术，提出一种具有自适应功能的有载调容调压配电变压器，有效解决配网中存在的“大马拉小车”和严重过载等现象，提高供电可靠性，有效降低配电变压器综合损耗和整体造价。使配电变压器在始终满足负荷需求及供电电压合格的情况下以经济方式运行。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种具有自适应功能的配电变压器，其特征在于，所述配电变压器包括：配电变压器本体及附件、有载调容调压一体式开关、有载调容调压综合控制装置、负载侧电流互感器；

所述有载调容调压配电变压器本体及附件，完成升降压、电能传输及有载调容调压操作的实现；

所述有载调容调压综合控制装置，通过实时监测电流采集单元、电压采集单元所获取配电变压器负载侧的电流数据、电压数据，同时对配电变压器运行状态进行监测判断，完成对有载调容调压一体式开关的控制；所述有载调容调压一体式开关根据控制，完成开关调容调压档位的切换；

所述负载侧电流互感器，用以提供配电变压器负载侧的电流数据。

2.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述配电变压器本体应包含高压套管和低压套管，高压绕组和低压绕组，高压绕组调容抽头、高压绕组调压抽头及低压绕组调容抽头。

3.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述有载调容调压一体式开关中开关为机械式开关，调容触头与高压绕组调容抽头、低压绕组调容抽头连接；所述开关调压触头与高压绕组调压抽头连接。

4.根据权利要求3所述的配电变压器，其特征在于，所述高压绕组包括高压调容6个分接抽头trg1～trg6，所述低压绕组包括低压调容12个分接抽头trd1～trd12。

5.根据权利要求3所述的配电变压器，其特征在于，所述高压绕组包括高压调压4个分接抽头tyg1～tyg4（或6个分接抽头tyg1～tyg6或8个分接抽头tyg1～tyg8）。

6.根据权利要求3所述的配电变压器，其特征在于，所述高压调容分接抽头trg1～trg6、低压调容分接抽头trd1～trd12和高压调压分接抽头tyg1～tyg4与所述的有载调容调压一体式开关联结。

7.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述有载调容调压综合控制装置分别与所述配电变压器负载侧母线、所述负载侧电流互感器二次侧出线端、所述有载调容调压一体式开关控制端电气联结。

8.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述配电变压器大容量与小容量的容量比接近为3:1，电压分接范围为±5%、±2×2.5%、±3×2.5%或其他分接。

9.根据权利要求8所述的配电变压器，其特征在于，所述在大容量方式下高压绕组联结为角型接法，低压绕组为并联连接；在小容量方式下高压绕组联结为星型接法，低压绕组为串联连接。

10.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述有载调容调压一体式开关与所述配电变压器本体的高压绕组、低压绕组配合完成高压绕组的星角变换、低压绕组的串并联变换及电压档位的切换。

11.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述有载调容调压综合控制装置具有实时数据采集单元、实时负载生成单元、负载比较单元及调容调压控制单元；

所述实时数据采集单元，用以实时采集所述配电变压器出线侧的电压电流数据；

所述实时负载生成单元，用以结合自适应负荷跟踪技术，将实时获取的电压电流数据生成实时负载；

所述负载比较单元，用以将生成的实时负载与预设的调容、调压整定值进行比较来判断约束条件；

所述调容调压控制单元，用以根据负载比较单元比较结果，发出调节指令给有载调容调压一体化开关。

12.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述有载调容调压综合控制装置输出的调容调压信号能够传输给有载调容调压一体式开关，所述开关在接受到输出信号后能完成相应的调容调压切换动作。

13.根据权利要求1所述的配电变压器，其特征在于，所述有载调容调压控制装置通信方式包含USB就地、串口232/485、GPRS、光纤、Zigbee短距离无线、Wifi。