0引言

农电系统中，变压器是最主要的耗能设备。在整个农电网中，由于所用变压器数量众多，总容量很大，其耗能也相当可观。据统计，在整个农电系统中，变压器损耗要占到农电网损耗的 60%70%.

因此，研究变压器的经济运行、降低变压器的损耗对整个农电系统的“降损节能”意义重大，同时对缓解农村电力供需紧张状况也有其积极的意义。农用变压器经济运行是在确保农用变压器安全运行及传输电量相同的基础上，充分利用现有设备，通过择优选取变压器的经济运行方式、变压器位置的优化组合以及调节变压器运行电压等技术措施，最大限度地降低变压器的电能损耗和提高电源侧的功率因数。

目前，我国农用变压器大都是在自然状态下运行的，即使一些已开展了变压器经济运行的农村变电站，其节能运行效果并不十分令人满意。这是因为该经济运行方式都是基于对农用变压器的历史运行数据进行手工分析计算，由于手工计算难度大、耗时多，而且效率低，尤其是农电系统负荷受季节性的影响很大，使得数据的采集选择具有偶然性，不利于进行正确的分析和判定;同时，由于所有计算都是离线进行的，确定的变压器运行方式需经运行方式管理部门下达给调度部门，再由调度员下令农电站进行变压器的操作，这使得计算结果不能得到及时执行;另外，由于农电站运行人员的频繁操作，容易引起误操作，从而影响了农电站的安全运行。为此，笔者开发了农电变压器经济运行实时监控系统。该系统通过实时采集变压器的电压、电流等现场数据，对变压器的损耗及运行电压进行分析、计算和判断，从而挑选出损耗最小的运行方式(即经济运行方式)，并自动投切变压器及调节分接头，从而达到实时控制的目的。

1 农用变压器经济运行判定原则

1.1 经济运行方式的计算和判定

变压器经济运行就是通过不同的运行方式组合，寻求降低变压器有功功率损耗和无功功率损耗的途径。因变压器综合功率损耗既考虑了有功功率损耗，又考虑了因其消耗无功功率而使电网增加的有功功率损耗，所以农电变压器的综合功率损耗计算式常作为农电系统中变压器经济运行的基础计算式。农电变压器综合功率损耗随负载的增加而呈非线性变化。因变压器间技术参数的不同和制造工艺的差异，导致了各变压器间或多个变压器组合间(并列或分列运行)在供应相同负载的情况下综合功率损耗有高有低，则农电变压器经济运行方式的判定原则是：在供应相同负载的条件下，在可供选择的所有方式中，选定综合功率损耗最小的运行方式即为经济运行方式。

1.2 主变运行电压调节

农用变压器总损耗的固定部分(空载损耗)与农电网运行电压的平方成正比。由于农电网中负荷的性质和数量波动很大，高峰时电网末端电压严重不足，低谷时电网末端电压升高，这将使主变的空载损耗大幅度增加。因变压器空载损耗占据了变压器总损耗的主要部分，所以通过调节主变运行电压来保证末端用户电压偏移在允许范围内，对降低主变损耗、提高变压器经济运行水平具有积极的意义。

本文所开发的变压器经济运行实时监控系统通过实时监测主变的母线电压，自动控制主变分接头位置，以升高或降低输出电压，使母线电压维持在额定电压附近，并实时显示有载调压变压器的输出电压、分接头的档位及自动记录有载分接开关动作的累计次数。当有载分接开关处于上、下两个极限分接位置时，可进行升、降压闭锁。调压精度可在1%～5%内分 9 档连续可调。为便于操作，除“自动”方式之外，还可选择“手动”方式。在“手动”方式下，用按钮即可进行升压与降压操作。

2 变压器经济运行实时监控系统设计

2.1 系统组成

变压器经济运行实时监控系统由分布式智能测控单元和主机两部分组成，主机和测控单元是通过Profibus-DP 现场总线相连。主机采用 IDC610 型工控机，配西门子公司的CP5613 网络通信适配卡。智能测控单元由以80C196KC 为核心的测量控制部分和以网络协议芯片 SPC3 为核心的 Profibus-DP 接口部分组成。两部分相互配合可完成对 8 条线路的测量计算，同时对各开关闭合、断开状态进行巡回检测，以掌握当前变压器的运行方式、运行电压及分接头位置;并把所得到的变压器运行信息通过 Profibus-DP 总线上传给主机。主机通过计算和判断以得出变压器当前的经济运行方式和最佳运行电压，并通过Profibus-DP 总线下传给智能测控单元，测控单元通过其开关量输出回路完成对变压器的投切和分接头位置的调节。

2.2 智能测控单元设计

智能测控单元的核心部件是 80C196KC 单片机和 Profibus 协议芯片 SPC3.单片机 80C196KC 主要完成数据采集、处理及控制输出;SPC3 负责将主站送来的数据拆包并将其送往 80C196KC，同时将80C196KC 传来的数据打包上传给主站。变压器两侧的三相电流和电压信号及母线电压经二次电流、电压互感器变成 05V 的交流信号，再经调理电路进入单片机的 A/D 转换通道。