本發(fā)明屬于變壓器風險評估
技術(shù)領(lǐng)域：
，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。
背景技術(shù)：
：電網(wǎng)中變壓器所在的位置不同故障停運后對電網(wǎng)的威脅程度不同，快速有效地估算變壓器故障后可能導(dǎo)致的電網(wǎng)負荷削減量，是評估電網(wǎng)中不同變壓器的重要程度的基礎(chǔ)，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(fā)達國家和地區(qū)的還是國內(nèi)電力企業(yè)，普遍認為變壓器風險為故障發(fā)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(nèi)外研究人員從設(shè)備的不同角度展開了研究，如故障的嚴重程度和故障對設(shè)備本身的威脅程度等，但設(shè)備故障的后果相當復(fù)雜，其也受設(shè)備本身的狀態(tài)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(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的興起，國內(nèi)很多學(xué)者利用變壓器的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合變壓器的歷史運行數(shù)據(jù)和離線實驗數(shù)據(jù)，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(jù)國家電網(wǎng)出具的變壓器狀態(tài)評價導(dǎo)則，對變壓器的狀態(tài)評價方法進行了研究，實現(xiàn)了變壓器運行狀態(tài)的動態(tài)評價。此外，針對不同變壓器的經(jīng)濟特性，國內(nèi)的一些學(xué)者也提出了一些基于經(jīng)濟特性的變壓器運行維護和維修策略，如考慮變壓器的經(jīng)濟價值制定變壓器運行維護策略。但對于變壓器停運導(dǎo)致電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變，或者是引發(fā)電網(wǎng)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(fā)的負荷削減的風險，上述研究也缺乏相關(guān)的計算，基于電網(wǎng)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(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明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(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，可以從電網(wǎng)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，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)：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(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型；3)采用求解線性規(guī)劃問題的方法求解步驟2)中變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型，得到變壓器故障后電網(wǎng)最優(yōu)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(wǎng)最優(yōu)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(jù)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。本發(fā)明進一步的改進在于，步驟1)中，包含以下實現(xiàn)步驟：101)建立變電站主接線拓撲的關(guān)聯(lián)矩陣a：變電站主接線中一個母線段是一個節(jié)點，其余設(shè)備有兩個節(jié)點，位于該設(shè)備兩端；矩陣的行和列號對應(yīng)變電站中每個節(jié)點，矩陣a中元素aij表示節(jié)點i與節(jié)點j間的連通性：102)對關(guān)聯(lián)矩陣a進行自乘運算直到矩陣元素不再發(fā)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(fā)生改變，運算規(guī)則如式(1)-(2)，其中a和b表示關(guān)聯(lián)矩陣a中的元素：103)檢索每個負荷節(jié)點，記錄變壓器故障后變電站負荷削減量cs：當一個負荷側(cè)節(jié)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(jié)點之間沒有連接，這個負荷節(jié)點發(fā)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。本發(fā)明進一步的改進在于，步驟2)中，建立變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型的，包含以下方程：模型的目標函數(shù)：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(wǎng)最優(yōu)負荷削減的目標函數(shù)(3)，使變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減量最小，cn是節(jié)點n的負荷削減量；其中，方程(4)為線路和節(jié)點功率平衡約束，方程(5)為節(jié)點注入功率平衡約束，方程(6)為發(fā)電機組有功功率約束，方程(7)為電網(wǎng)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(jié)點發(fā)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(wǎng)中線路和變電站節(jié)點的總數(shù)，tk是線路有功功率向量和節(jié)點注入功率間的關(guān)聯(lián)矩陣t中元素。本發(fā)明進一步的改進在于，線路有功功率向量和節(jié)點注入功率間的關(guān)聯(lián)矩陣t由下式確定：矩陣t的行號對應(yīng)電網(wǎng)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(jié)點導(dǎo)納矩陣b的逆矩陣b-1中加入平衡節(jié)點后矩陣y的第e行和第f行的元素，xm是線路m的電抗。本發(fā)明進一步的改進在于，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(wǎng)中不包含平衡節(jié)點的電網(wǎng)總節(jié)點數(shù)，其中，xij表示線路i-j的電抗，i＝1,2,...,n，平衡節(jié)點相角為0，矩陣y：本發(fā)明進一步的改進在于，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(jié)點有功負荷向量的修改依據(jù)，對正常運行時電網(wǎng)變電站節(jié)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(jié)點有功負荷向量；302)由電網(wǎng)中每條線路電抗x帶入權(quán)利要求4和權(quán)利要求5的方程(9)-(12)，求解得到矩陣t；303)根據(jù)電網(wǎng)運行參數(shù)，節(jié)點發(fā)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(wǎng)中線路和變電站節(jié)點的總數(shù)l和ns，結(jié)合修正后的節(jié)點有功負荷向量pd和計算得到的矩陣t，帶入權(quán)利要求3中建立的線性約束條件，求解變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型的目標函數(shù)(3)。本發(fā)明進一步的改進在于，步驟3)中，變壓器故障后電網(wǎng)最優(yōu)的負荷削減量cp由下式確定：本發(fā)明進一步的改進在于，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)。本發(fā)明進一步的改進在于，步驟5)中，確定變電站的重要程度的方法如下：501)計算電網(wǎng)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(wǎng)中就越重要。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明廣泛適用于電網(wǎng)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(wǎng)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(jié)點編號關(guān)聯(lián)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(yīng)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(wǎng)潮流分布產(chǎn)生影響，引發(fā)電網(wǎng)運行安全問題，本發(fā)明建立的變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型，考慮了電網(wǎng)運行安全的約束條件，并綜合電網(wǎng)的各項約束條件，求解變壓器變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型的目標函數(shù)，得到符合電網(wǎng)運行安全的變壓器故障后電網(wǎng)最小的負荷削減量，有利于制定變壓器故障后的電網(wǎng)優(yōu)化策略。進一步，本發(fā)明建立的最優(yōu)潮流模型是一種線性的最優(yōu)化問題，便于求解最有潮流的目標函數(shù)，有利于現(xiàn)場中變壓器重要程度的快速評估。綜上所述，本發(fā)明綜合變壓器故障后對變電站負荷的供電影響和對電網(wǎng)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(tǒng)變壓器重要程度評估方法中缺少考慮變壓器故障后對電網(wǎng)供電可靠性影響的缺陷，使本發(fā)明不僅對變壓器的風險控制具有參考價值，而且對電網(wǎng)供電可靠性的評估亦有重要意義。附圖說明圖1為某地區(qū)220kv電網(wǎng)的局部接線拓撲；圖2為本發(fā)明總體評估流程圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。圖1為某地區(qū)220kv電網(wǎng)的局部接線拓撲，包含三個變電站節(jié)點，各變電站內(nèi)編號相互獨立，每個變電站都包含一個負荷節(jié)點，節(jié)點參數(shù)和線路參數(shù)如表1和表2所示，基準電壓230kv，基準容量100mw，變電站節(jié)點3為平衡節(jié)點，假設(shè)變電站節(jié)點1內(nèi)變壓器t1故障，計算變壓器t1故障后總的負荷削減量ca1；表1變電站節(jié)點參數(shù)(mw)表2線路參數(shù)線路編號線路兩端節(jié)點線路電抗(p.u.)70℃下線路傳送功率極限(mw)11-20.0049722421-30.0055128932-30.00504251具體來說，本發(fā)明提出的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，包含以下實現(xiàn)步驟：101)建立變電站節(jié)點1主接線拓撲的關(guān)聯(lián)矩陣a：102)對關(guān)聯(lián)矩陣a進行自乘運算直到矩陣元素不再發(fā)生改變，記此矩陣為a5(a5表示自乘5次后矩陣a中元素不再發(fā)生改變)：103)檢索每個負荷節(jié)點，記錄變壓器故障后變電站負荷削減量cs：變電站1中負荷側(cè)節(jié)點6所在行的元素除對角線上元素其余元素全是0，表明其與電源節(jié)點之間沒有連接，這個負荷節(jié)點發(fā)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＝230mw；2)建立變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型，包含以下步驟：201)根據(jù)權(quán)利要求5中式(10)-(12)，求解矩陣b，y：202)根據(jù)權(quán)利要求4中式(9)，求解矩陣t：203)根據(jù)權(quán)利要求6中式(13)，修正電網(wǎng)變電站節(jié)點的有功負荷向量pd：204)根據(jù)權(quán)利要求3中式(3)-(8)建立變壓器t1故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型：目標函數(shù)：min(c1+c2+c3)線性約束條件：3)采用求解線性規(guī)劃問題的方法求解步驟2)中變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型，得到變壓器故障后電網(wǎng)最優(yōu)的負荷削減量cp，其中包含以下步驟：301)變壓器故障后電網(wǎng)負荷削減最優(yōu)潮流模型的目標函數(shù)：c1＝0mw，c2＝15mw，c3＝0mw；302)變壓器故障后電網(wǎng)最優(yōu)的負荷削減量cp：cp＝c1+c2+c3＝0+15+0＝15mw4)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(wǎng)最優(yōu)的負荷削減量cp，計算變壓器故障后總的負荷削減量ca1：ca1＝cs+cp＝230+15＝245mw5)根據(jù)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，包含以下步驟：501)計算電網(wǎng)中不同變壓器故障后總的負荷削減量ca：t1變壓器故障后總的負荷削減量ca1＝245mw，同理求得t2變壓器故障后總的負荷削減量ca2＝580mw，同理求得t3變壓器故障后總的負荷削減量ca3＝296mw；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(wǎng)中就越重要：變壓器故障后總的負荷削減量比較：ca2>ca3>ca1；變壓器重要程度比較：t2>t3>t1。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施示例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12