【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及變壓器組運行優化方法領域，具體涉及考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法。
技術介紹
1、電力變壓器是發電系統中的核心設備，起到電能轉移與電壓變換的作用。油浸式自冷變壓器因其結構簡單、效率高、維護量小等優點在發電系統中得到廣泛應用，許多與發電廠直接連接的區域變電站都安裝了油浸式自冷變壓器。該類變壓器主要通過發揮油的自然對流的作用，將變壓器產生的熱量帶動到油箱壁表面和散熱管的位置，之后在空氣對流以及空氣熱量傳導的作用下將熱量進行散發。
2、近年來，隨著國民經濟與電網運行方式的改變，電力部門要求提升特定區域變壓器的負載能力以保證充足的電力供應。然而，變壓器負載率的增加會導致負載損耗和發熱功率的增加。此時如果變壓器的冷卻散熱能力不足，就可能會導致變壓器過熱，這不僅會加速其老化過程，還可能影響其穩定運行，甚至縮短其預期使用壽命。以部分地區為例，部分油浸式自冷變壓器由于制造工藝和外部運行環境的影響，在高溫和高負荷條件下出現了運行溫度超過警戒線的情況，這暴露了油浸式自冷變壓器冷卻系統散熱能力不足的問題。為此，工程現場人員通常通過采用安裝高轉速散熱風扇這一措施對油浸式自冷變壓器的冷卻系統進行改造，以降低變壓器在高負載條件下的運行溫度并改善其運行狀態。
3、然而，目前針對變壓器的冷卻系統改造(即散熱風扇安裝)主要依賴于現場運行人員的經驗方法，缺乏準確有效的數學模型對散熱風扇的影響進行分析和評價。這一不足使得無法客觀量化安裝散熱風扇對于變壓器運行狀態的改善效果。尤其是當某個變壓器組需要集中進行冷卻系
4、目前，在變壓器冷卻系統改造功效建模方面，現有方法通常依賴現場運行人員的專家經驗來判斷所需加裝的散熱風扇數量及轉速設置。然而，由于缺乏定量描述變壓器運行溫度下降程度與散熱風扇數量和風扇轉速類型之間的數學模型，導致無法深入分析不同散熱風扇數量及轉速選擇對變壓器運行溫度改善效果的影響。
5、在考慮冷卻系統改造的變壓器運行狀態評估方面，變壓器的運行狀態及性能老化程度通常由其運行溫度決定。然而，由于缺乏定量描述變壓器運行溫度下降程度與散熱風扇數量和風扇轉速類型之間的數學模型，現有方法無法在變壓器運行狀態及老化程度評估中考慮冷卻系統改造的影響。
6、在考慮冷卻系統改造的變壓器運行狀態優化方面，現有方法通常以個體變壓器為分析對象，逐一確定各臺變壓器的改造方案。然而，這種方法在有限的投資成本下，難以確定變壓器組的整體改造方案，從而可能無法實現整個變壓器組運行狀態的最優提升。
技術實現思路
1、本專利技術意在提供一種考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，以解決現有方法無法確定冷卻系統改造后對變壓器影響的問題。
2、本方案中的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，包括以下步驟：
3、s1，基于多參數sigmoid型函數確定散熱風扇數量、風扇轉速類型、負載率與油浸式自冷變壓器運行溫度下降值之間的數學映射關系，建立基于數據驅動的變壓器冷卻系統改造功效模型；
4、s2，根據現場運行數據，采用引入了elastic?net正則化方法的最小化殘差方法確定s1中建立的變壓器冷卻系統改造功效模型中的未知參數；
5、s3，根據各臺變壓器歷史負載率數據，采用接受拒絕采樣方法生成變壓器在未來規劃期內的負載率數據；然后建立變壓器運行溫度與其老化因子間的精確數學關系，提出了考慮冷卻系統改造影響的變壓器運行狀態評估方法；
6、s4，基于s1建立的變壓器冷卻系統改造功效模型、s2的變壓器負載率生成方法以及變壓器運行狀態評估方法，形成考慮成本約束的變壓器組冷卻系統改造方案優化決策方法，以確定各臺變壓器的冷卻系統改造方案。
7、本方案的有益效果是：
8、將變壓器的冷卻系統中的風扇相關的多個參數與變壓器的溫度進行數學映射，建立相應的模型，定量評估加裝不同散熱風扇數量及選擇不同風扇轉速類型對變壓器運行溫度的影響，進而可以開展冷卻系統改造后的變壓器組運行狀態評估及優化決策，能夠實現對于冷卻系統改造的有效量化，滿足了工程實際對于變壓器組運行狀態有效評估和高效優化的實際需求；以變壓器老化因子為描述其運行狀態的特征量，建立了變壓器運行溫度與其老化因子間的精確數學關系，以變壓器組中各臺變壓器加裝的散熱風扇數量、選定的風扇轉速類型為決策變量，獲得變壓器組中各臺變壓器的具體改造方案，精確評估冷卻系統在不同的改造狀況下對變壓器的影響情況，讓變壓器的冷卻系統改造更符合實際。
9、進一步，所述s1中變壓器冷卻系統改造功效模型的建立過程包括：
10、s1.1，獲取已進行冷卻系統改造的油浸式自冷變壓器的現場運行數據作為數據輸入，現場運行數據包括：散熱風扇數量n、各臺散熱風扇的額定轉速v、變壓器負載數據pop、變壓器運行溫度top；
11、s1.2，基于變壓器負載數據計算獲取變壓器負載率數據，計算公式表示為：
12、
13、式中，pop為變壓器在第h小時的實際負載，prate為變壓器的額定容量；
14、s1.3，基于變壓器負載率數據計算變壓器在未進行冷卻系統改造時的最高運行溫度thst，第h小時的最高運行溫度thst,h計算公式為：
15、thst,h＝θe,h+δθo,h+δθy,h；
16、式中，thst,h為第h小時變壓器的熱點溫度；δθe,h為第h小時的環境溫度；δθo,h和δθy,h分別為變壓器頂層油溫對環境溫度的溫升和繞組熱點溫度對頂層油溫的溫升；
17、s1.4，結合變壓器實際運行溫度和繞組虛擬最高運行溫度，計算進行冷卻系統改造后變壓器運行溫度的下降值，計算公式為：
18、tdec,h＝thst,h-top,h；
19、式中，thst,h為第h小時變壓器的虛擬最高運行溫度，top,h為變壓器實際運行溫度；tdec,h為由于改造冷卻系統造成的變壓器運行溫度下降值；
20、s1.5，基于sigmoid函數建立變壓器散熱風扇數量n、風扇轉速類型v、負載率lop與油浸式自冷變壓器運行溫度下降值tdec之間的數學方程，表示為：
21、
22、式中，為待估計的調節溫度下降的靈敏度系數；wh為考慮散熱風扇數量、風扇額定轉速以及負載率三個因素交互影響后的時變耦合因子；其中均為待估計的參數。
23、有益效果是：將變壓器中改造的冷卻系統的各個參量進行關聯，能夠量化在設計不同參量的前提下對變壓器的影響。
24、進一步，所述s1.3中變壓器頂層油溫對環境溫度的溫升δθo,h和δθy,h的計算公式分別為：
25、
26、
27、式中，帶符號init和ulti的標識分別表示第h小時的開始和結束時刻；δθo,r和δθy,r分別本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S1中變壓器冷卻系統改造功效模型的建立過程包括：
3.根據權利要求2所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S1.3中變壓器頂層油溫對環境溫度的溫升ΔΘO,h和ΔΘY,h的計算公式分別為：
4.根據權利要求2所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S2中未知參數的估計包括：
5.根據權利要求4所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S3包括：
6.根據權利要求5所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S3.3中，對數正態分布的均值和標準差參數，利用負荷均值標準差為SD％*Krate兩個參數由下式計算得到：
7.根據權利要求5所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S4中確定各臺變壓器
8.根據權利要求7所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S4.2中的約束條件分別表示為：
9.根據權利要求7所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述S4.3中的模擬退火準則表示為：
...【技術特征摘要】
1.考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述s1中變壓器冷卻系統改造功效模型的建立過程包括：
3.根據權利要求2所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述s1.3中變壓器頂層油溫對環境溫度的溫升δθo,h和δθy,h的計算公式分別為：
4.根據權利要求2所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所述s2中未知參數的估計包括：
5.根據權利要求4所述的考慮冷卻系統改造的變壓器組運行狀態評估及優化方法，其特征在于：所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃威，陳亮，肖長春，燕寧江，李翀，蔣章明，何國慶，向健，
申請(專利權)人：國家電投集團重慶合川發電有限公司，
類型：發明
國別省市：
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