一种基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法与流程

本发明涉及变压器电量测量方法，具体涉及一种基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法，该测量方法属于变压器计量
技术领域：
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背景技术：
：在电力系统中，配电变压器作为承担电压、电流和功率转换的主要设备，其数量十分庞大，并呈逐年上升趋势。尽管每台变压器的损耗较小，但由于其庞大的基数以及长时间处于运行状态，所以配电变压器每年造成的总损耗十分惊人。同时，部分地区仍然使用型号较老的变压器，其损耗明显高于新型变压器，因此，通过更换新型配电变压器来提高电网整体能效水平、降低能量损耗成为必然选择。而为了能够有序、合理的进行变压器更换，分析更换项目的经济效益，同时指导电力变压器更换的规划设计，需要对变压器更换前后的节约电量进行测量、计算。变压器更换节约电力电量的测量目前尚无统一的参考标准。申请公布号为CN103018584A的中国发明专利申请公开了一种用于电力升压改造节约电力及电量的测量与验证方法，该发明专利通过在变压器两侧装设计量装置，测量变压器改造前后的运行参数，计算节约电力电量。申请公布号为CN104698269A的中国发明专利申请公开了一种变压器改造前后节约电力电量测算装置及测算方法，该发明专利通过在变压器单侧安装测量装置，通过计算变压器更换前后平均电流、电压来计算节约电力电量。由于电网中普遍使用单端测量方式，使用两端测量的方法，需要在另一侧安装测量装置，由于两端测量装置的测量误差会叠加，因此对测量精度要求极高，实用性差。使用单端测量的方法，有利于简化测量流程，节约测量成本。但使用单端测量方法的同时，需考虑结果的准确性，从能量等效的角度分析，采用基于平均值的参数计算电力电量，在变压器峰谷差较大时可能造成较大误差，不适用于需要准确的节能量评估值作为结算依据的节能改造项目。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法，该测量方法只需要在变压器一侧装设计量装置便可以实现。本发明的目的通过以下技术方案实现：一种基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法，包括以下步骤：S1.确定节能更换项目边界、项目基期、统计报告期以及典型工作周期T；S2.在变压器一侧安装电压互感器、电流互感器以及可设置参数和计算节约电力电量的专用表计；S3.变压器更换项目实施前，测量基期典型工作周期内变压器电流电压、空载损耗P0、负载损耗Pk、额定容量SN、最大负荷功率SIM等参数；S4.变压器更换项目实施后，测量统计报告期典型工作周期内变压器电流电压、空载损耗P′0、负载损耗P′k、额定容量S′N、最大负荷功率S′IM等参数；S5.专用表计启动持续计算模块，根据测量所得数据计算均方根电压影响系数Ku以及均方根电流影响系数Ki；S6.专用表计根据测量所得数据以及计算所得参数计算节约电力电量。步骤S1中所述的边界条件仅指变压器本体，即更换后变压器本体损耗减少而节约的电力电量，包括空载损耗和负载损耗，忽略与其相连电网相应的损耗减少量。所述的基期指变压器更换项目实施前，用于确定更换项目能耗基准的时间段。所述的统计报告期指用于确定变压器更换项目节约电力电量的时间段。所述的典型工作周期指能够反映变压器真实工作情况并且计算变压器运行参数的时间段。步骤S2中所述的电压互感器和电流互感器等仪器，应满足JJG313-2010测量用电流互感器检定规程和JJG314-2010测量用电压互感器检定规程的相关规定。在合理控制成本的前提下，尽量提高测量精度。使用条件应满足国标《电流互感器》、《电压互感器》内相关规定，日最高气温不超过40℃，日最低温度不低于-25℃，日平均气温不超过30℃；使用地点海拔低于1000m；大气中应无严重污染。步骤S2所述的专用表计应具备均方根值的计算能力。同时包含接收电压互感器、电流互感器测量数据功能，基期、统计报告期、典型工作周期的设定功能，节约电力电量的计算功能，其中以及数据存储功能。步骤S3、S4中，在变压器更换前后，专用电表通过接收电压互感器、电流互感器测得的变压器电压、电流数据，进行空载损耗、负载损耗、额定容量和最大负荷功率等参数的计算，并进行储存。步骤S5中所述的均方根电压影响系数Ku指典型工作周期T内电压均方根值与电压额定值的比，表征实际运行中电压偏离额定电压的程度，可根据公式计算而得；所述的均方根电流影响系数Ki指典型工作周期T内电流均方根值与电流额定值的比，表征实际运行中电流偏离额定电流的程度，可根据公式计算而得；专用表计具有求取均方根的功能，能够根据互感器测得的数据计算上述参数，并且能够根据测量时间的推移，持续对参数进行计算。步骤S6中所述的变压器更换节约电力电量指变压器更换前后本体损耗减少而节约的电力电量，仅考虑空载损耗PFe和负载损耗PCu，其他杂散损耗，例如引线、外壳、风扇等所引起的损耗比例相对较小，因此不予考虑。所述节约电力指变压器更换后的节电力是指更换前后，变压器负荷最大时，变压器功率损耗差值。所述节约电量指在可比情况下，节电措施实施后与实施前相比，消耗电能减少的数量。所述专用表计能够根据互感器测得的电流电压数据计算最大负荷功率SIM、额定容量SN、额定空载损耗功率P0、额定负载损耗功率Pk，若不具备现场测试条件，P0、Pk、SN的参数亦可在变压器铭牌上获得。所述变压器更换节约电力可根据公式计算而得。所述变压器更换节约电量包括空载损耗电量ΔEFe以及负载损耗电量ΔECu两部分，空载损耗电量可根据公式计算而得，负荷损耗电量可根据公式计算而得，变压器更换节约电量可根据公式计算而得。考虑到变压器运行电压基本在额定电压附近波动，因此可近似认为均方根电压影响系数Ku＝1，空载损耗电量可简化为ΔEFe＝P0T。在这种情况下，变压器更换节约电量可表示为本发明的基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法主要包括：确定项目边界、基期、统计报告期、典型工作周期；在变压器一侧安装电压互感器、电流互感器，以及专用表计；专业表计具备求取均方根值、运行参数、电力电量的高级计算功能；通过互感器测量，专用表计计算获得变压器更换前后的空载损耗、负载损耗、额定容量、最大符合功率等运行参数，并进行储存；通过收集到的数据，专用表计持续计算均方根电压影响系数、均方根电流影响系数等运行参数；根据各项运行参数，专用表计计算变压器更换所节约的电力电量。本发明的方法仅需在变压器一侧安装测量装置，简化测量流程，节约测量成本；通过电压均方根电流影响系数计算电力电量，测量结果精确，适用于需要准确的节能量评估值作为结算依据的节能改造项目。本发明相对于现有技术具有如下的优点和有益效果：(1)本发明提出一种基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法，仅需在变压器的一侧安装测量装置，适用于电网中普遍的单端计量方式，有利于节约成本，简化测量流程，具有良好的经济效益和实用价值。(2)本发明提出的一种基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法，通过均方根电压影响系数Ku、均方根电流影响系数Ki计算节约电力电量，从能量等效的角度分析，使用基于均方根的方法相对于基于平均值的方法，理论推导严谨，计量精度更高，适用于需要准确计算变压器能耗的场合。附图说明图1为基于均方根的变压器更换节约电力电量单边测量方法的流程图。图2为本发明的电力变压器更换项目边界示意图。图3为本发明的接线示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：实施例一(1)实施例概况；本实施例中变压器更换项目分为高效变压器等容量更换和高效变压器增容更换，以解决变压器高损耗和变压器容量不足的问题。以等容量的S15、S13型变压器更换S7型变压器为例，计算变压器等容量更换后节约的电力电量，其中原S7型变压器以0.5负载率运行，变压器更换后负荷不变，变压器主要技术参数见表1。表1(2)节约电力计算；步骤如图1所示，首先确定项目边界(如图2所示)，基期、项目统计期、典型工作周期均取720小时。安装互感器、专用电表等设备(如图3所示)。考虑到运行电压一般在额定电压附近，因此均方根电压影响系数Ku近似取为1，利用变压器损耗计算公式为：ΔE=P0T+PkKi2T,]]>式中，额定空载损耗功率P0和负载损耗Pk可从变压器铭牌数据或者现场测量得到。根据变压器的负荷情况，计得均方根电流影响系数为0.6。由于是等容更换，假定更换前后最大负荷下的视在功率SIM＝189kW，按照单边测量节电力公式进行计算：Δ(ΔP)=ΔP-ΔP′=(P0+PkSIM2SN2)-(P0′+Pk′SIM′2SN′2).]]>计算后，得到315kVA容量的S7型变压器更换为等容量的S13型变压器，节约的电力为：Δ(ΔP)=(8621000+49701000×18923152)-(3401000+36501000×18923152)=0.997kW,]]>同样，315kVA容量的S7型变压器更换为等容量的S15型变压器，节约的电力为：Δ(ΔP)=(8621000+49701000×18923152)-(1701000+36501000×18923152)=1.167kW,]]>(3)节约电量计算；按照节电量计算公式：Δ(ΔE)=ΔE-ΔE′=(P0T+PkKi2T)-(P0′×T+Pk′Ki2T),]]>计算后，得到315kVA容量的S7型变压器更换为等容量的S13型变压器，节约的电量为：Δ(ΔE)=(8621000×720+49701000×0.62×720)-(3401000×720+36501000×0.62×720)=718kWh,]]>同样，315kVA容量的S7型变压器更换为等容量的S15变压器，节约的电量为：Δ(ΔE)=(8621000×720+49701000×0.62×720)-(1701000×720+36501000×0.62×720)841kWh,]]>(4)节约电力电量汇总；本实施例节约电力电量汇总如表2所示，表2是315KVAS7型变压器更换为等容量S13或S15变压器节约的电力电量表。表2实施例二(1)实施例概况；本实施例中变压器更换项目为高效变压器等容量更换，以等容量的S13型变压器更换S7型变压器，以解决变压器高损耗问题。变压器主要技术参数见表1。分别使用基于平均电流的方法以及本发明中基于均方根的方法计算更换后节约电量。变压器运行电压在额定电压附近，一天内电流标幺值如表3所示，表3是变压器一天24h电流标幺值表。时间/h01234567电流/p.u.0.350.20.150.140.150.180.250.5时间/h89101112131415电流/p.u.0.590.680.710.610.60.650.680.68时间/h1617181920212223电流/p.u.0.630.530.520.50.490.490.450.4表3(2)节约电量计算；取统计报告期为720小时，根据基于平均电流的方法，得到平均电流的值为I‾=ΣIT=0.46,]]>根据基于平均电流的节约电量计算公式Δ(ΔE)=ΔE-ΔE′=(P0-P0′)T+(Pk-Pk′)I2U2SN2T,]]>计算得到节约电量为：Δ(ΔE)＝(0.862-0.34)×720+(4.97-3.65)×0.462×720＝576.94kWh，根据本发明中基于均方根方法，得到均方根电流影响系数Ki为Ki=∫0Ti2dtTIN=0.50,]]>计算得到节约电量为：Δ(ΔE)＝(0.862-0.34)×720+(4.97-3.65)×0.502×720＝613.71kWh，由于本发明中基于均方根的变压器更换节约电力电量方法是在能量等效的基础上，根据变压器空载损耗电量和负载损耗电量的公式直接推导而得，忽略测量装置的测量误差时，可认为计算结果是准确值，而基于平均电流的计算结果偏少了36.77kWh。由上述分析可以看出，基于平均电流的计算方法会存在一定的误差，当变压器峰谷差进一步增大时，误差也会随之增加。以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。当前第1页1 2 3