一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法技術

本發明專利技術公開了一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法，包括以下步驟：(1)計算變壓器故障后變電站負荷削減量；(2)建立變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型；(3)求解最優潮流模型的目標函數；(4)計算變壓器故障后總負荷削減量，確定變壓器重要程度。本發明專利技術通過對變電站電氣連通性的分析，計算變壓器故障后引發變電站的負荷削減量，此外建立最優負荷削減模型，計算變壓器故障停運后可能造成電網負荷的削減量，求解出變壓器故障后電力系統總負荷削減量，確定變壓器的重要程度，計算簡單，高效，不僅對變壓器的風險控制具有參考價值，也對電網供電可靠性的評估有重要意義。

A method of transformer importance evaluation considering accident load curtailment

The invention discloses a method for considering the transformer load decrement accident important degree evaluation method, which comprises the following steps: (1) after the fault calculation of transformer substation load reduction; (2) to establish transformer fault power grid load shedding optimal power flow model; (3) the objective function for solving the optimal power flow model; (4) calculation transformer fault after total load reduction, determine the importance of transformer. Through the analysis of continuity of electrical substation, transformer substation fault calculation caused after load reduction, in addition to establish the optimal load shedding model, calculation of transformer fault outage caused by the reduction of the load, calculate the total load of transformer fault of power system after reduction, the important degree, determine the transformer has the advantages of simple calculation, high efficiency not only to control risk, the transformer has the reference value, also has important significance to evaluate the reliability of power supply.

【技術實現步驟摘要】
一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法
本專利技術屬于變壓器風險評估
，具體涉及一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法。
技術介紹
電網中變壓器所在的位置不同故障停運后對電網的威脅程度不同，快速有效地估算變壓器故障后可能導致的電網負荷削減量，是評估電網中不同變壓器的重要程度的基礎，對變壓器運行維護和風險識別具有重要意義。目前，針對變壓器風險評估，不管是發達國家和地區的還是國內電力企業，普遍認為變壓器風險為故障發生的可能性與嚴重程度的集合。其中，對于變壓器故障所引起的后果，國內外研究人員從設備的不同角度展開了研究，如故障的嚴重程度和故障對設備本身的威脅程度等，但設備故障的后果相當復雜，其也受設備本身的狀態約束，對其進行客觀的估算相當困難。針對此種情況，近年來，隨著設備在線監測系統的興起，國內很多學者利用變壓器的在線監測數據，結合變壓器的歷史運行數據和離線實驗數據，提出了一系列變壓器故障診斷的方法，如油中溶解氣體分析法和局部放電的檢測和定位等，并且根據國家電網出具的變壓器狀態評價導則，對變壓器的狀態評價方法進行了研究，實現了變壓器運行狀態的動態評價。此外，針對不同變壓器的經濟特性，國內的一些學者也提出了一些基于經濟特性的變壓器運行維護和維修策略，如考慮變壓器的經濟價值制定變壓器運行維護策略。但對于變壓器停運導致電網結構改變，或者是引發電網安全問題(線路過載等)的分析，上述研究還缺乏有效的方法，此外，變壓器故障后可能引發的負荷削減的風險，上述研究也缺乏相關的計算，基于電網供電可靠性的變壓器重要程度評估還未形成有效的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法，該方法能夠克服現有技術的缺點與不足，可以從電網供電可靠性的角度上評估變壓器的重要程度。為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案來實現：一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法，包括以下步驟：1)計算變壓器故障后變電站負荷削減量Cs；2)建立變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型；3)采用求解線性規劃問題的方法求解步驟2)中變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型，得到變壓器故障后電網最優的負荷削減量Cp；4)綜合步驟1)和步驟3)得到的變壓器故障后變電站負荷削減量Cs和變壓器故障后電網最優的負荷削減量Cp，計算變壓器故障后總的負荷削減量Ca；5)根據步驟4)得到的變壓器故障后總的負荷削減量Ca，確定變壓器重要程度。本專利技術進一步的改進在于，步驟1)中，包含以下實現步驟：101)建立變電站主接線拓撲的關聯矩陣A：變電站主接線中一個母線段是一個節點，其余設備有兩個節點，位于該設備兩端；矩陣的行和列號對應變電站中每個節點，矩陣A中元素aij表示節點i與節點j間的連通性：102)對關聯矩陣A進行自乘運算直到矩陣元素不再發生改變，記此矩陣為Ak；Ak表示自乘k次后矩陣A中元素不再發生改變，運算規則如式(1)-(2)，其中a和b表示關聯矩陣A中的元素：103)檢索每個負荷節點，記錄變壓器故障后變電站負荷削減量Cs：當一個負荷側節點所在行的元素除對角線上元素其余元素全是0時，則表明其與電源節點之間沒有連接，這個負荷節點發生失效，記錄此變電站中變壓器故障后變電站負荷削減量Cs。本專利技術進一步的改進在于，步驟2)中，建立變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型的，包含以下方程：模型的目標函數：線性約束條件：0≤Cn≤PDn(n∈NG)(7)|Ps|≤Pmax(8)該模型的目標是基于線性約束方程組(4)-(8)求解變壓器故障后電網最優負荷削減的目標函數(3)，使變壓器故障后電網負荷削減量最小，Cn是節點n的負荷削減量；其中，方程(4)為線路和節點功率平衡約束，方程(5)為節點注入功率平衡約束，方程(6)為發電機組有功功率約束，方程(7)為電網負荷削減量約束，方程(8)為線路功率傳輸約束，PG和PD分別是節點發電機組注入的有功功率向量和有功負荷向量，PGmax和PGmin是PG的約束向量，Ps表示變壓器故障后支路s傳送的有功功率，Pmax表示線路傳送有功功率的極限值，L和NS分別是電網中線路和變電站節點的總數，tk是線路有功功率向量和節點注入功率間的關聯矩陣T中元素。本專利技術進一步的改進在于，線路有功功率向量和節點注入功率間的關聯矩陣T由下式確定：矩陣T的行號對應電網中的每條線路，第m行的元素：其中，te和tf是僅考慮線路電抗的節點導納矩陣B的逆矩陣B-1中加入平衡節點后矩陣Y的第e行和第f行的元素，xm是線路m的電抗。本專利技術進一步的改進在于，矩陣B，Y中的元素由下式計算：矩陣B為n×n階矩陣，n表示電網中不包含平衡節點的電網總節點數，其中，xij表示線路i-j的電抗，i＝1,2,...,n，平衡節點相角為0，矩陣Y：本專利技術進一步的改進在于，步驟3)中，具體包含以下步驟：301)由步驟1)中變壓器故障后變電站負荷削減量Cs作為其所在節點有功負荷向量的修改依據，對正常運行時電網變電站節點的有功負荷向量PD進行修正：其中，PDs為變壓器故障后變電站負荷削減量Cs所在的節點有功負荷向量；302)由電網中每條線路電抗x帶入權利要求4和權利要求5的方程(9)-(12)，求解得到矩陣T；303)根據電網運行參數，節點發電機組注入的有功功率向量PG，PG的約束向量PGmax和PGmin，線路傳送有功功率的極限值Pmax，電網中線路和變電站節點的總數L和NS，結合修正后的節點有功負荷向量PD和計算得到的矩陣T，帶入權利要求3中建立的線性約束條件，求解變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型的目標函數(3)。本專利技術進一步的改進在于，步驟3)中，變壓器故障后電網最優的負荷削減量Cp由下式確定：本專利技術進一步的改進在于，步驟4)中，變壓器故障后總的負荷削減量Ca由下式計算：Ca＝Cs+Cp(15)。本專利技術進一步的改進在于，步驟5)中，確定變電站的重要程度的方法如下：501)計算電網中不同變壓器故障后總的負荷削減量Ca；502)確定變壓器的重要程度，變壓器故障后總的負荷削減量Ca越大，此變壓器在電網中就越重要。本專利技術具有如下優點：本專利技術廣泛適用于電網中不同位置變壓器之間的重要程度評估，并且可以得到電網中不同類型變壓器故障后的事故負荷削減量，有利于定量的識別變壓器的運行安全風險。進一步，通過對建立的變電站節點編號關聯矩陣的計算和處理，可以快速識別出變電站中失效的負荷功率，得到變壓器故障后變電站負荷削減量，有利于清晰明確的反應出變壓器故障后對變電站負荷的影響。進一步，變壓器故障后會對電網潮流分布產生影響，引發電網運行安全問題，本專利技術建立的變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型，考慮了電網運行安全的約束條件，并綜合電網的各項約束條件，求解變壓器變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型的目標函數，得到符合電網運行安全的變壓器故障后電網最小的負荷削減量，有利于制定變壓器故障后的電網優化策略。進一步，本專利技術建立的最優潮流模型是一種線性的最優化問題，便于求解最有潮流的目標函數，有利于現場中變壓器重要程度的快速評估。綜上所述，本專利技術綜合變壓器故障后對變電站負荷的供電影響和對電網運行安全的影響，提出了變壓器重要程度評估的方法，克服了傳統變壓器重要程度評估方法中缺少考慮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法，其特征在于，包括以下步驟：1)計算變壓器故障后變電站負荷削減量Cs；2)建立變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型；3)采用求解線性規劃問題的方法求解步驟2)中變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型，得到變壓器故障后電網最優的負荷削減量Cp；4)綜合步驟1)和步驟3)得到的變壓器故障后變電站負荷削減量Cs和變壓器故障后電網最優的負荷削減量Cp，計算變壓器故障后總的負荷削減量Ca；5)根據步驟4)得到的變壓器故障后總的負荷削減量Ca，確定變壓器重要程度。

【技術特征摘要】
1.一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法，其特征在于，包括以下步驟：1)計算變壓器故障后變電站負荷削減量Cs；2)建立變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型；3)采用求解線性規劃問題的方法求解步驟2)中變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型，得到變壓器故障后電網最優的負荷削減量Cp；4)綜合步驟1)和步驟3)得到的變壓器故障后變電站負荷削減量Cs和變壓器故障后電網最優的負荷削減量Cp，計算變壓器故障后總的負荷削減量Ca；5)根據步驟4)得到的變壓器故障后總的負荷削減量Ca，確定變壓器重要程度。2.根據權利要求1所述的一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法，其特征在于，步驟1)中，包含以下實現步驟：101)建立變電站主接線拓撲的關聯矩陣A：變電站主接線中一個母線段是一個節點，其余設備有兩個節點，位于該設備兩端；矩陣的行和列號對應變電站中每個節點，矩陣A中元素aij表示節點i與節點j間的連通性：102)對關聯矩陣A進行自乘運算直到矩陣元素不再發生改變，記此矩陣為Ak；Ak表示自乘k次后矩陣A中元素不再發生改變，運算規則如式(1)-(2)，其中a和b表示關聯矩陣A中的元素：103)檢索每個負荷節點，記錄變壓器故障后變電站負荷削減量Cs：當一個負荷側節點所在行的元素除對角線上元素其余元素全是0時，則表明其與電源節點之間沒有連接，這個負荷節點發生失效，記錄此變電站中變壓器故障后變電站負荷削減量Cs。3.根據權利要求2所述的一種考慮事故負荷削減量的變壓器重要程度評估方法，其特征在于，步驟2)中，建立變壓器故障后電網負荷削減最優潮流模型的，包含以下方程：模型的目標函數：線性約束條件：0≤Cn≤PDn(n∈NG)(7)|Ps|≤Pmax(8)該模型的目標是基于線性約束方程組(4)-(8)求解變壓器故障后電網最優負荷削減的目標函數(3)，使變壓器故障后電網負荷削減量最小，Cn是節點n的負荷削減量；其中，方程(4)為線路和節點功率平衡約束，方程(5)為節點注入功率平衡約束，方程(6)為發電機組有功功率約束，方程(7)為電網負荷削減量約束，方程(8)為線路功率傳輸約束，PG和PD分別是節點發電機組注入的有功功率向量和有功負荷向量，PGmax和PGmin是P...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李元，徐堯宇，劉寧，溫嘉燁，張冠軍，劉曄，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61