基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法技术

本发明专利技术具体涉及基于变压器安全裕度的电网

【技术实现步骤摘要】
基于变压器安全裕度的电网
‑
变压器协同过载控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统安全运行
，具体涉及基于变压器安全裕度的电网
‑
变压器协同过载控制方法。

技术介绍

[0002]电力变压器是电力传输网络中关键且昂贵的核心设备，发挥着电能传输和电压变换的重要作用。在电力需求持续增长的背景下，对已有变压器进行更换、扩容或是在变电站新增布置变压器通常受成本和空间双重因素限制。而在“碳达峰，碳中和”“电能替代”和“以新能源为主新型电力系统建设”的大背景下，电力系统清洁与可再生能源渗透率不断提高，电动汽车等新兴负荷持续接入电网，这些因素使得目前电力系统的负荷波动及峰谷差比历史任何时期都大，变压器过载风险特别是紧急情况下的变压器过载风险随之增加。
[0003]现有变压器过载控制系统一般以高压侧的电流作为判断依据，而没有充分利用变压器的过负荷能力，其中，反映变压器过负荷能力的关键因素是变压器的温度尤其是热点温度。针对现有技术存在的问题，公开号为CN105262050A的中国专利就公开了《一种变压器智能过载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于变压器安全裕度的电网
‑
变压器协同过载控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取目标区域内变压器和控制对象的监测信息；S2：基于控制对象的监测信息实现负荷的聚类，并识别负荷所属的变压器供电台区；S3：基于运行状态的调控紧急程度，将变压器的运行状态划分为对应的安全状态等级；S4：基于变压器的监测信息计算变压器的安全裕度，并根据变压器的安全裕度评估变压器当前运行状态的安全状态等级；S5：基于变压器当前运行状态的安全状态等级采取对应的调控策略，并根据调控策略生成对应的调控方案；所述调控策略包括拓扑优化调整策略、拓扑紧急调整策略、供区优化切负荷策略和温升越限跳闸保护策略中的任意一项或多项。2.如权利要求1所述的基于变压器安全裕度的电网
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变压器协同过载控制方法，其特征在于：步骤S1中，变压器的监测信息包括运行环境温度、实时负载率、油中溶气含量、绝缘含水量、变压器内部压强、顶层油温和热点温度中的任意一项或多项；控制对象包括开关和负荷；开关的监测信息包括馈线开关、支路开关和联络开关的开闭状态信息；负荷的监测信息包括负荷类别和负荷容量。3.如权利要求1所述的基于变压器安全裕度的电网
‑
变压器协同过载控制方法，其特征在于：步骤S2中，实现负荷的聚类时，根据控制对象中负荷的监测信息按资源类别进行负荷聚合，并根据负荷类型及重要性等级生成负荷控制的优先级顺序。4.如权利要求1所述的基于变压器安全裕度的电网
‑
变压器协同过载控制方法，其特征在于：步骤S3中，基于变压器的静态负载安全裕度、动态负载安全裕度和温升安全裕度将变压器的运行状态划分为五个安全状态等级；安全状态等级I：SSM≥0；安全状态等级II：SSM＜0&DSM≥0；安全状态等级III：DSM＜0&TSM≥TSM
rel
；安全状态等级IV：DSM＜0&0≤TSM＜TSM
rel
；安全状态等级V：TSM＜0；式中：SSM表示静态负载安全裕度；DSM表示动态负载安全裕度；TSM表示温升安全裕度；TSM
rel
表示保证温升越限前供区切负荷措施能实施完成而预留的温升安全裕度，其根据负载率大小来整定；TSM
rel
＝k
×
(K
‑
K
d
)；k表示整定斜率；K表示负载率；K
d
表示动态负载能力。5.如权利要求4所述的基于变压器安全裕度的电网
‑
变压器协同过载控制方法，其特征在于：步骤S2中，识别负荷所属的变压器供电台区时，首先根据控制对象中开关的监测信息构建网络拓扑邻接矩阵，然后根据网络拓扑邻接矩阵计算对应的网络可达矩阵，最后根据网络可达矩阵中各元素值来判断个各负荷节点是否处于同一变压器的供电台区；其中，计算公式如下：
式中：G表示网络可达矩阵；A表示目标区域内各负荷节点联接关系的网络拓扑邻接矩阵；N
B
表示目标区域内负荷节点总数；g
ij
表示网络可达矩阵G第i行j列的元素。6.如权利要求1所述的基于变压器安全裕度的电网
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变压器协同过载控制方法，其特征在于，步骤S4中，通过如下步骤计算变压器的安全裕度：S401：基于变压器的温升模型及油纸绝缘热致气泡规律计算变压器的最高热点温度限值；S402：基于变压器的最高热点温度限值计算对应的动态负载能力；S403：基于变压器的静态负载能力、动态负载能力、最高热点温度限值设定对应的安全边界，并建立变压器的负载及温升安全域模型，用以计算静态负载安全裕度、动态负载安全裕度和温升安全裕度；静态负载安全裕度：动态负载安全裕度：温升安全裕度：式中：SSM表示静态负载安全裕度；DSM表示动态负载安全裕度；TSM表示温升安全裕度；Ω
N
表示静态负载安全域；表示静态负载安全边界；Ω
D
表示动态负载安全域；表示动态负载安全边界；Ω
T
表示温升安全域；表示温升安全域边界；K表示负载率；K
d
表示动态负载能力；θ
hs
表示热点温度；θ
hs,max
表示最高热点温度限值；R表示额定负载损耗与空载损耗之比。7.如权利要求6所述的基于变压器安全裕度的电网
‑
变压器协同过载控制方法，其特征在于，通过如下公式计算最高热点温度限值：通过如下公式计算动态负载能力：
式中：θ
hs,max
表示最高热点温度限值；θ
start
表示绝缘热致气泡起始温度；表示温升安全裕量；W表示绝缘含水量；γ表示油中溶气量；P表示变压器内部压强；θ
a
表示环境温度；Δθ
or
、Δθ
hr
分别表示额定负载时的顶层油稳态温升和热点稳态温升；K表示负载率；R表示额定负载损耗与空载损耗之比；x表示变压器油指数；y表示变压器绕组指数；e为自然常数。8.如权利要求5所述的基于变压器安全裕度的电网
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变压器协同过载控制方法，其特征在于：步骤S5中，变压器的运行状态为安全状态等级I或安全状态等级II时，采用拓扑优化调整策略；拓扑优化调整策略的优化目标为Obj1＝max(min{SSM
n
|n∈T})；式中：n为变压器的编号；T表示目标区域内所有变压器编号的集合；SSM
n
为变压器n的静态负载安全裕度；基于拓扑优化调整策略生成调控方案时，其约束包括网络潮流约束、网络拓扑约束、开关动作次数约束和运行安全约束；约束的公式如下：式中：i，j，k为不同形式的节点编号；ij，jk为不同形式的支路编号；P
ij
表示支路ij的有功功率；Q
ij
表示支路ij的无功功率；P
jk
表示支路jk的有功功率；Q
jk
表示支路jk的无功功率；I
ij
表示支路ij的电流；r
ij
表示支路ij的电阻；x
ij
表示支路ij的电抗；P
j
表示负荷节点j处的净流出有功功率；Q
j
表示负荷节点j处的净流出无功功率；U
i
和U
j
分别表示负荷节点i和负荷节点j处的电压；分别表示拓扑调整前后支...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，万易，熊小伏，熊张忞，欧阳金鑫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：