电力系统节能优化软件控制过程仿真分析

摘要： 大型电力系统运行过程中，需要消耗的非必要能源比例较高。为了降低电力能源消耗，提出了一种大型电力系统节能优化软件控制方法。建立大型电力系统能源损耗软件模型，用来描述大型电力系统运行过程中需要消耗的能源。利用电路转换方法，对大型电力系统进行节能处理，从而完成大型电力系统节能设计。实验结果表明，这种软件控制方法能够有效减少大型电力系统需要消耗的电力能源，取得了令人满意的结果。

关键词： 电力系统； 节能设计； 非必要能源； 软件控制方法

中图分类号： TN919⁃34； F127文献标识码： A文章编号： 1004⁃373X（2014）08⁃0145⁃03

Simulation analysis of software control process for power system energy⁃saving optimization

ZHANG Jie， WANG Yan⁃na， TIAN Jing

（Cangzhou Medical College， Cangzhou 061001， China）

Abstract： The unnecessary energy consumption has higher proportion in the large power system operation process. In order to reduce electricity consumption， an energy⁃saving optimization software control method for large⁃scale power systems is put forward. The model of large⁃scale power system energy⁃loss software was established to describe the energy consumption which may occur in the operation process of large⁃scale power system. The energy⁃saving processing for the large⁃scale power system was conducted with a circuit switching method， with which the energy⁃saving design of large⁃scale power systems was completed. Experimental results show that the software control method can effectively reduce the energy consumption which may occur in large⁃scale power systems. The satisfactory results were obtained by the method.

Keywords： power system； energy⁃saving design； unnecessary energy source； software control method

0引言

随着世界范围内的能源紧缺，我国的电力能源也在不断告急[1]。为了缓解生产和生活上的用电困难，需要将节能措施普及到不同的用电领域中[2]。利用传统算法进行大型电力系统节能设计，假设电力系统的实际用电情况变化率较高，则系统无法实时根据用电实际情况对电路进行调整，从而耗费了大量的非必要电力能源。

为了避免上述缺陷，提出了一种大型电力系统节能软件设计方法。建立大型电力系统能源损耗模型，用来描述大型电力系统运行过程中需要消耗的能源。利用电路转换方法，对大型电力系统进行节能处理，从而完成大型电力系统节能设计。实验结果表明，这种软件算法能够有效减少大型电力系统需要消耗的电力能源，取得了令人满意的结果。

1大型电力系统节能软件设计方法

大型电力系统节能软件设计方法，是电力领域研究的核心问题。利用传统软件调度方法进行大型电力系统节能设计，无法避免由于实际用电情况变化率较高造成的非必要能源消耗增加的缺陷，从而降低了大型电力系统节能设计方法的性能。因此急需改进[3⁃5]。

1.1建立大型电力系统能源损耗软件模型

在大型电力系统运行过程中，需要消耗大量的电力能源。利用下述公式能够计算大型电力系统不运行时的能源损耗参数和运行时的能源损耗参数：

[Rf=Eg⋅X2f⋅h，Gf=Rf⋅v] （1）

式中：[Eg]是大型电力系统运行过程中的电容；[Xf]是同一时刻电力系统中的电压；[h]是大型电力系统中的电流变换频率；[v]是大型电力系统运行时间。

设置大型电力系统中的电气元件数目是[p]，这些元件中的电流构成的数据集合是[{X1,X2,…,Xp}]，元件电阻构成的数据集合是[{h1,h2,…,hp}]。利用下述公式能够计算在电压是[Xk]时大型电力系统需要耗费的电力能源：

[Gf=j=1pRf⋅vj=j=1pEg⋅Xj⋅hj⋅vj]（2）

式中：[vj]是大型电力系统第[j]次运行时的持续时间；[Xj]是这段时间中的电压；[hj]是大型电力系统中元件电流的变换频率。

利用式（3）可以计算大型电力系统的必要能源消耗参数：

[h=(NfMe)-1((1+M1)Xf+M2Xd-X1)χ] （3）

式中：[χ]是大型电力系统操作系统参数，通常情况下的取值是小于0.35的正数；[Nf]是电力系统空间位置参数，其余参数都是与电力系统操作系统无关的常数。利用下述公式能够计算大型电力系统非必要能源损耗：

[Rn=Xf⋅Ku+Xd(Kl+Kd)]（4）

式中：[Ku]是大型电力系统不运行时的电流；[Xd]是大型电力系统不运行时的电压。

利用下述公式，能够建立大型电力系统能源损耗模型：

[η=(NfMe)-1((1+M1)Xf+M2Xd-X1)χ+ Xf⋅Ku+Xd(Kl+Kd)] （5）

根据上述方法，可以建立大型电力系统能源损耗模型，为大型电力系统节能设计提供准确的数据基础。

1.2电路转换软件设计方法

在大型电力系统运行过程中，利用二进制对运行电路进行转换，转换函数能够用[i(z)]进行描述。在指定时间段中，大型电力系统电流从0变换为1的频率可以用[qi(V)]表示。

利用公式（6）可以计算大型电力系统运行时的置1系数：

[R(i)=limV∞12V-V+Vi(v)dv] （6）

大型电力系统需要损耗的电力能源中必要损耗所占的比重能够利用公式（7）进行计算：

[χ=hη] （7）

设置大型电力系统的必要能源消耗和非必要能源消耗相同，则此时的运行效率达到极大值，这种关系能够利用公式（8）进行描述：

[δ2RM=R0] （8）

通过上面的阐述可以得知，大型电力系统运行效率最大时，必要能源消耗与[χ]关系密切，二者的关系能够利用式（9）进行描述：

[δ=1χ] （9）

根据式（10）能够计算大型电力系统运行效率极大值：

[μmax=IQsinηUQsinη+2Rnh×100%] （10）

根据式（11）可以计算大型电力系统运行效率最大时的必要能源消耗和非必要能源消耗：

[h′=h+MS0=h+K0⋅UQ⋅MRn′=Rn+MSM=RM+K0⋅UQ⋅M] （11）

式中：[h]是大型电力系统运行过程中的必要能源消耗；[Rn]是大型电力系统运行过程中的非必要能源消耗；[K0]是大型电力系统不运行时的电流；[TP]是与其对应的电容；[L]是与其对应的电阻。

通过上面阐述的方法，能够建立大型电力系统能源损耗模型，用来描述大型电力系统运行过程中需要消耗的能源。利用电路转换方法，对大型电力系统进行节能处理，从而完成大型电力系统节能设计。

2实验结果分析

为了验证本文方法的有效性，需要进行一次实验，实验环境是Visual C++6.0。设置大型电力系统中元件数目是[m]，必要能源消耗是[f]，非必要能源消耗是[g]，大型电力系统运行过程中的电流变化率是[φ]。利用下述公式能够计算大型电力系统节能参数：

[ω=m-fg2-φ2-1]（12）

根据上述大型电力系统节能系数，能够准确衡量利用不同方法进行大型电力系统节能的效果。在实验过程中，需要进行10次相关实验。对大型电力系统中电气元件相关数据进行整理分析，能够得到表1如下所示。

表1 电气元件数据表

利用动态调节方法进行大型电力系统节能设计，获取的结果能够用图1进行描述。

图1 动态调节方法节能设计结果

利用多核嵌入式方法进行大型电力系统节能设计，获取的结果能够用图2进行描述。

图2 多核嵌入式方法节能设计结果

利用动态平衡方法进行大型电力系统节能设计，获取的结果能够用图3进行描述。

图3 动态平衡方法节能设计结果

利用电路转换方法进行大型电力系统节能软件设计，获取的结果能够用图4进行描述。根据图1~图4能够得知，利用本文方法进行大型电力系统节能设计，节能的效果远远高于传统方法。利用不同方法进行大型电力系统节能设计，对获取的结果进行整理分析，能够得到表2。根据表2能够得知，利用本文方法进行大型电力系统节能设计，能够有效提高大型电力系统的节能效果。

表2 节能设计结果数据表

图4 电路转换方法节能软件设计结果

3结语

本文提出了一种大型电力系统节能软件设计方法。建立大型电力系统能源损耗模型，用来描述大型电力系统运行过程中需要消耗的能源。利用电路转换方法，对大型电力系统进行节能处理，从而完成大型电力系统节能设计。实验结果表明，这种软件设计方法能够有效减少大型电力系统需要消耗的电力能源，取得了令人满意的结果。

参考文献

[1] 邵治涛.基于动态程控功率因数优化的电力系统节能模型[J].科技通报，2013，29（2）：172⁃174.

[2] 单晓红，曾令通，王亚忠.节能型变压器节能运行方式的探讨[J].电力系统保护与控制，2009（8）：104⁃106.

[3] 董渝涛.配电变压器节能措施的研究[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2009（2）：186⁃189.

[4] 林树.配电变压器的节能测算[J].建筑电气，2009（9）：21⁃29.

[5] 黄强，冯然.嵌入式系统节能自动调节技术仿真研究[J].计算机仿真，2011（3）：361⁃364.

[6] 武仁杰.基于ZigBee的矿井监测节能系统设计[J].计算机测量与控制，2012（7）：1818⁃1820.