考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法技术

本发明专利技术公开了考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，包括以下步骤：基于调度运行与生产管理信息平台进行数据的采集；基于多因素指标的模型建立；模型的性能评价；取前述确定的最大负载率K1、最大负载率K2两者的较小值K，将K作为自变量输入经济盈亏模型中的经济损失、经济收入公式，实现从经济盈亏角度对变压器过负荷性能评价。本发明专利技术所建立的模型综合考虑了影响变压器过负荷性能的热点温度限制、故障率限制以及经济盈亏指标等多元因素，相较于已有的过负荷评价模型约束条件更为全面。改进的热点温度模型相较于传统热传导模型，在评估变压器热点温度方面精度能得到有效提升。

【技术实现步骤摘要】
考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法
本专利技术涉及变压器运行可靠性建模
，特别是涉及考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法。
技术介绍
随着社会经济的高速发展，城乡用电负荷连连攀升，供电形势日益严峻。鉴于电网建设用地成本、设备成本的压力，以及电网规划滞后的问题，输变电设备会在确保系统安全稳定的前提下，进行适当的过负荷运行。目前，已有大量针对输电线路过负荷性能的研究。但油浸式变压器由于其受环境因素影响不大，以及考虑的附件装置更为繁复，现有成果较少。已有的关于变压器过负荷性能评价的国内外研究主要仅从热点温度建模和顶层油温建模等几方面进行。热点温度建模常用的有热传导模型和热电类比模型。热电类比模型，由于两者方程的实验解可通用，将传热量类比为电流、温度类比为电压、热电导热电容类比为电路中的电导电容，进而得出变压器热分布等效电路模型，最终求得绕组热点温度。但是，热点温度或顶层油温建模不能全面准确地评价过负荷性能。综上所述，现有技术中对于变压器过负荷性能评价的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，本专利技术考虑了影响变压器过负荷运行的性能指标包括绕组热点温度限制、设备故障率限制以及经济盈亏指标。通过模型基础分析、模型搭建并介绍建模流程以及各因素建模方式。确立了基于多因素能评价变压器过负荷性能影响的模型，为电网风险评估及工程应用提供理论支撑。考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，包括以下步骤：步骤一：基于调度运行与生产管理信息平台进行数据的采集：获取变压器的环境信息，变压器负载率，变压器设备当前状态，变压器的历史记录，变压器所在电网系统运行工况、变压器售价、售电及上网价格；步骤二：基于多因素指标的模型建立：将采集的数据代入基于热点温度建模及顶层油温建模的传统热传导模型公式中，获得变压器给定时间内稳定运行最大负载率K1，针对传统热传导模型加入修正因子，得到修正后的热点温度模型；建立变压器故障率AWH模型，将采集的数据作为参量输入变压器故障率公式，获得变压器限定时间内稳定运行最大负载率K2，K1与K2相互独立；将采集的数据作为参量输入经济损失、经济收入公式中，两者叠加获得变压器经济盈亏模型；步骤三：模型的性能评价：针对修正后的热点温度模型判断变压器热点温度是否小于限值，若否，则减小K1值，重新修正传统热传导模型，若是，则选择最大负载率K1及最大负载率K2的最小值；针对变压器故障率AWH模型，判断故障率是否小于限值，若否，则减小K2值，重新得到变压器故障率AWH模型，若是，则选择最大负载率K1及最大负载率K2的最小值；取前述确定的最大负载率K1、最大负载率K2两者的较小值K，将K作为自变量输入经济盈亏模型中的经济损失、经济收入公式，实现从经济盈亏角度对变压器过负荷性能评价。其中，步骤一中，采集的数据包括：获取变压器的环境信息，变压器负载率，变压器设备当前状态，变压器的历史记录，变压器所在电网系统运行工况、变压器售价、售电及上网价格；具体的，变压器的环境信息包括覆冰、山火、雷电、微气象等信息，变压器设备当前状态包括产气速率及绕组热点温度等，变压器的历史记录包括变压器的检修、事故记录等，变压器所在电网系统运行工况指变压器潮流、电压、频率、温度等所在电网系统运行工况。进一步的，利用变压器热点温度综合修正因子m，对绕组热点温度进行修正，改进后的热点温度θH(t)表示为：θH(t)＝m·θh(t)。进一步的，变压器的热点温度综合修正因子m的计算公式为：式中，m1为环境信息情况的修正因子，m2为故障预测修正因子，m3为历史统计数据的修正因子。进一步的，所述环境信息情况的修正因子m1所包括的具体因素为：地理信息、极端天气、冷却类型；历史统计数据的修正因子m3所包括的具体因素为：家族缺失、历史缺陷、历史故障。进一步的，所述变压器故障率AWH模型考虑了健康程度和负载率，具体表达式为：式中，B、C和θH是计算期望寿命的参数，根据实际查询行业标准(IEC60076-7—2005Powertransformers-Part7)可得具体参数值；形状参数β和指数关系e表达式系数n通过非序贯MonteCarlo方法对历史数据抽样拟合得出；η为特征寿命参数，θH为修正后的热点温度；健康指数γHI和时间t为自变量，γHI与θH的关系可由统计数据确定。进一步的，所述变压器经济盈亏模型的过负荷运行经济盈亏性指标由过负荷运行一段时间内经济收入和经济损失叠加情况来定量判断。进一步的，所述过负荷运行的经济损失包括过负荷运行产生偶发故障导致系统临时停运的概率损失Ca，概率损失Ca由设备停运后的电费损失Ce及设备临停联合损失Cf组成，即：Ca＝Ce+Cf。进一步的，电费损失Ce表达式如下：式中，SN变压器额定容量，Ki为负载率，cosθ为功率因数，Rout为标准售电价格，Rin为标准上网价格。进一步的，经拟合统计数据的设备临停联合损失数据，得出设备临停联合损失Cf表达式为：Cf＝f·K·SN·cosθf＝e0.0083t-0.01246t-1式中，f为设备临停联合损失函数，t的单位是分钟，f的单位是元/千瓦。进一步的，变压器的过负荷运行总损失Call为：其中：式中，Rt为变压器的价格，Pk、P0为变压器的负载及空载损失。进一步的，避免部分重要设备停运断供的机会收入Iw，其表达式根据历史数据拟合如下：Iw＝(K-1)·(-0.0015t2+3.3432t+849.8)·SN·cosθ式中，t的单位为分钟。进一步的，变压器的过负荷运行总收入Iall为：式中，SN为额定容量，K为负载率，cosθ为功率因数，Rout为标准售电价格，Rin为标准上网价格，t的单位是分钟，过负荷运行的收入主要源于高负载率下的额外电费Ie。进一步的，经济盈亏指标Z表达式为：Z＝Iall-Call。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所建立的模型综合考虑了影响变压器过负荷性能的热点温度限制、故障率限制以及经济盈亏指标等多元因素，相较于已有的过负荷评价模型约束条件更为全面。改进的热点温度模型相较于传统热传导模型，在评估变压器热点温度方面精度能得到有效提升。考虑概率损失的经济盈亏指标可更为全面精确地评价变压器过负荷性能，在工程应用中可实用性大。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本专利技术的总体建模架构流程图；图2是本专利技术的热点温度修正框架图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在变压器过负荷性能评价模型不够全面本文档来自技高网...

【技术保护点】
考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一：基于调度运行与生产管理信息平台进行数据的采集；步骤二：基于多因素指标的模型建立：将采集的数据代入基于热点温度建模及顶层油温建模的传统热传导模型公式中，获得变压器给定时间内稳定运行最大负载率K1，针对传统热传导模型加入修正因子，得到修正后的热点温度模型；建立变压器故障率AWH模型，将采集的数据作为参量输入变压器故障率公式，获得变压器限定时间内稳定运行最大负载率K2，K1与K2相互独立；将采集的数据作为参量输入经济损失、经济收入公式中，两者叠加获得变压器经济盈亏模型；步骤三：模型的性能评价：针对修正后的热点温度模型判断变压器热点温度是否小于限值，若否，则减小K1值，重新修正传统热传导模型，若是，则选择最大负载率K1及最大负载率K2的最小值；针对变压器故障率AWH模型，判断故障率是否小于限值，若否，则减小K2值，重新得到变压器故障率AWH模型，若是，则选择最大负载率K1及最大负载率K2的最小值；取前述确定的最大负载率K1、最大负载率K2两者的较小值K，将K作为自变量输入经济盈亏模型中的经济损失、经济收入公式，实现从经济盈亏角度对变压器过负荷性能评价。...

【技术特征摘要】
1.考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一：基于调度运行与生产管理信息平台进行数据的采集；步骤二：基于多因素指标的模型建立：将采集的数据代入基于热点温度建模及顶层油温建模的传统热传导模型公式中，获得变压器给定时间内稳定运行最大负载率K1，针对传统热传导模型加入修正因子，得到修正后的热点温度模型；建立变压器故障率AWH模型，将采集的数据作为参量输入变压器故障率公式，获得变压器限定时间内稳定运行最大负载率K2，K1与K2相互独立；将采集的数据作为参量输入经济损失、经济收入公式中，两者叠加获得变压器经济盈亏模型；步骤三：模型的性能评价：针对修正后的热点温度模型判断变压器热点温度是否小于限值，若否，则减小K1值，重新修正传统热传导模型，若是，则选择最大负载率K1及最大负载率K2的最小值；针对变压器故障率AWH模型，判断故障率是否小于限值，若否，则减小K2值，重新得到变压器故障率AWH模型，若是，则选择最大负载率K1及最大负载率K2的最小值；取前述确定的最大负载率K1、最大负载率K2两者的较小值K，将K作为自变量输入经济盈亏模型中的经济损失、经济收入公式，实现从经济盈亏角度对变压器过负荷性能评价。2.如权利要求1所述的考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，其特征是，利用变压器热点温度综合修正因子m，对绕组热点温度进行修正，改进后的热点温度θH(t)表示为：θH(t)＝m·θh(t)。3.如权利要求2所述的考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，其特征是，变压器的热点温度综合修正因子m的计算公式为：式中，m1为环境信息情况的修正因子，m2为故障预测修正因子，m3为历史统计数据的修正因子。4.如权利要求3所述的考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，其特征是，所述环境信息情况的修正因子m1所包括的具体因素为：地理信息、极端天气、冷却类型；历史统计数据的修正因子m3所包括的具体因素为：家族缺失、历史缺陷、历史故障。5.如权利要求1所述的考虑多因素的变压器过负荷性能评价模型建模方法，其特征是，所述变压器故障率AWH模型考虑了健康程度和负载率，具体表达式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：白万建，韩克存，吴强，陈玉峰，郭志红，杨祎，杜修明，郭创新，于立涛，王大鹏，周加斌，朱孟兆，夏伊乔，田大伟，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国网山东省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37