[发明专利]一种电能质量对变压器综合能耗影响的定量分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备能耗监测与节能评估领域，尤其涉及一种电能质量对变压器综合能耗影响的定量分析方法。

背景技术

节能降损是智能电网的发展方向之一，变压器作为电力系统中重要的输配电设备，是电力系统中联系不同电压等级网络不可缺少的电气设备，广泛存在于各级网络中，其工作效率直接关系到电网电能转换的效率，也是用户能否正常使用电能的重要组成部分。一般来说，从发电供电，一直到用电，需要经过三到四次变压过程。因此，不仅变压器的总台数超过发电机的总台数，同时运行变压器的总容量也远超运行发电机总容量，并且也超过运行电动机总容量。由于变压器是一种静止的电气设备，在能耗转换过程中没有机械损耗，所以它的效率比同容量的旋转电机高。但由于变压器是电源设备，通常与负荷增减无关，是连续工作的，所以即使是一点损失，用年做单位计算起来，也就显得格外大。据统计，变压器的总损耗约占去总发电量的8％。因此变压器的节能改造、能耗原因分析等是节能的重要举措之一。

另一方面，随着电网中负载日益复杂多样，谐波、电压偏差、不平衡等电能质量现象已经普遍存在。电能质量的长期研究和分析表明，不同电能质量现象都或多或少会给电气设备(包括变压器)带来额外的能耗，例如谐波电流流入变压器时，增加了变压器的铜损和铁损，随着谐波频率的增高，集肤效应更加严重，铁损也更大；电压偏高会导致变压器铁芯磁滞损耗和涡流损耗增加；三相负荷不平衡时，会造成变压器损耗及线路损耗的增加，还会降低变压器利用率。但由于电能质量和节能是两个相对独立的领域，目前国内外对电能质量数据的应用研究尤其是劣质电能质量导致的设备能耗的研究工作还处于起步阶段，停留在定性分析层面，尚没有研究出直观、准确的定量分析方法和模型；尤其是多项电能质量指标对设备能耗的定量分析方法的研究还处于研究空白。因此实际工作中无法定量计算电能质量对变压器综合能耗的影响，无法评估电能质量治理的直接经济效益，影响到电网设备节能工作的开展。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种通过谐波、电压偏差、不平衡等单电能质量所导致的变压器综合能耗影响的定量分析方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电能质量对变压器综合能耗影响的定量分析方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

(1)测量变压器低压侧谐波数据参数，依据式①计算谐波对变压器能耗的影响：

式①中，P₁表示谐波对变压器造成的日附加能耗，h表示谐波次数，U_Ah、U_Bh、U_Ch分别表示A/B/C相第h次谐波电压幅值，I_Ah、I_Bh、I_Ch分别表示A/B/C相第h次谐波相电流幅值，分别表示A/B/C相第h次谐波电压与谐波电流之间的相位差；

(2)基于变压器Γ型等效电路，通过测量变压器低压侧的三相电压偏差、三相视在功率参数，并结合变压器标称参数计算变压器Γ型等效电路中的等值电阻，依据式②计算电压偏差对变压器能耗的影响：

式②中，P₂表示电压偏差对变压器造成的日附加能耗，U_Ν表示变压器低压侧额定相电压，S_a、S_b、S_c分别表示变压器低压侧的三相视在功率，ΔU_a、ΔU_b、ΔU_c分别表示变压器低压侧的三相电压偏差，ΔP_d表示变压器短路损耗，S_Ν表示变压器额定容量；

(3)测量变压器三相负载电流参数，并结合变压器标称参数，依据式③计算三相不平衡度对变压器能耗的影响：

式③中，P₃表示三相不平衡度对变压器造成的日附加能耗，ΔP_d表示变压器短路损耗，I_A、I_B、I_C表示低压侧负载电流，U_N表示变压器低压侧额定相电压，S_N表示变压器额定容量；

(4)针对所计算得到的谐波、电压偏差、三相不平衡度因素导致的变压器能耗变化情况，分别赋予不同权重，计算电能质量指标同时存在导致的变压器综合能耗。

优选地，所述步骤(1)中的谐波次数h为2到50之间的自然数。