專(zhuān)利名稱(chēng)：一種油浸式電力變壓器可載性指標(biāo)的評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)器件性能評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油浸式電力變壓器可載性指標(biāo)的評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，區(qū)域負(fù)荷增長(zhǎng)和舊有電網(wǎng)輸變電能力不足的問(wèn)題日益突出。新增變壓器等輸變電設(shè)施需要巨大的資金，同時(shí)建設(shè)耗時(shí)長(zhǎng)，尤其是在大中城市擴(kuò)建變電站、開(kāi)辟新的線路走廊都會(huì)受到土地資源以及生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題的制約。與此同時(shí)，日常電力生產(chǎn)運(yùn)行的停電檢修、負(fù)荷預(yù)測(cè)失準(zhǔn)、停運(yùn)事故、應(yīng)急負(fù)荷等情況會(huì)造成輸變電設(shè)備的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，若設(shè)備具有一定過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的能力，則能夠避免設(shè)備因過(guò)載而損壞，并為調(diào)度調(diào)整運(yùn)行方式預(yù)留一定的時(shí)間。因此，如何充分利用現(xiàn)有輸變電設(shè)備，如油浸式變壓器中客觀存在的隱性容量，科學(xué)、安全地提高現(xiàn)有設(shè)備的變電能力，也成為了電力工作者迫切需要解決的課題。目前針對(duì)油浸式變壓器可載性評(píng)估的理論研究與實(shí)踐操作都有一些，但仍然有一定的不足。在現(xiàn)有調(diào)度運(yùn)行的規(guī)程中，變壓器廠商以設(shè)備運(yùn)行溫度為約束，給出了環(huán)境溫度、起始負(fù)載率、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行負(fù)載率和允許運(yùn)行時(shí)間之間的參考關(guān)系表，用于應(yīng)對(duì)短時(shí)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的調(diào)度運(yùn)方調(diào)整。但是關(guān)系表中，各個(gè)因素間以區(qū)間范圍的形式給出，調(diào)度策略不夠清晰準(zhǔn)確，邊界處的調(diào) 度策略存在模糊的問(wèn)題。另一方面，公開(kāi)號(hào)為CN202362089U的中國(guó)專(zhuān)利提出了一種變壓器過(guò)負(fù)荷預(yù)警系統(tǒng)，其依據(jù)油浸式變壓器熱點(diǎn)溫度模型建立了變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的趨勢(shì)預(yù)報(bào)警機(jī)制，但是沒(méi)能給出在不達(dá)到上限預(yù)警值前能提高的負(fù)載率上限值。公開(kāi)號(hào)為CN102879696A的中國(guó)專(zhuān)利提出了一種變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可行性自動(dòng)判斷方法對(duì)變壓器的過(guò)負(fù)荷能力進(jìn)行分析，其僅依靠調(diào)度運(yùn)行的規(guī)程中熱點(diǎn)溫度值與負(fù)載率值間的表格關(guān)系確定，負(fù)載率上限值的獲得不夠精確和靈活，沒(méi)能從設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)考慮負(fù)載率上限值。此外，也少有學(xué)者從故障率、經(jīng)濟(jì)損益等角度對(duì)超銘牌的運(yùn)行后果進(jìn)行評(píng)估，均未能綜合地評(píng)估油浸式電力變壓器的動(dòng)態(tài)可載能力。以上現(xiàn)有方法對(duì)變壓器可載性的上限值研究，多依靠變壓器運(yùn)行規(guī)程中的允許運(yùn)行時(shí)間與負(fù)載率之間的溫度約束參考關(guān)系表，沒(méi)能精細(xì)地按照設(shè)備當(dāng)前的環(huán)境溫度、負(fù)載率和冷卻方式，從多個(gè)角度動(dòng)態(tài)地評(píng)估下個(gè)時(shí)間段內(nèi)特定時(shí)間區(qū)間的負(fù)載率上限值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種油浸式電力變壓器可載性指標(biāo)的評(píng)估方法，從溫度極限約束、故障率約束和經(jīng)濟(jì)損益約束三個(gè)方面綜合評(píng)估變壓器的可載性，為未來(lái)時(shí)段的負(fù)載率升降策略提供調(diào)度依據(jù)。一種油浸式電力變壓器可載性指標(biāo)的評(píng)估方法，包括如下步驟:(I)獲取當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器的負(fù)載率曲線、環(huán)境溫度曲線以及冷卻類(lèi)型參數(shù)；根據(jù)所述的負(fù)載率曲線確定提升負(fù)載率的起始時(shí)刻、結(jié)束時(shí)刻、負(fù)載率下限、負(fù)載率上限以及掃描間隔；(2)采用負(fù)載率逐點(diǎn)掃描法提升電力變壓器的負(fù)載率，根據(jù)所述的負(fù)載率曲線、環(huán)境溫度曲線以及冷卻類(lèi)型參數(shù)通過(guò)油浸式變壓器熱點(diǎn)溫度模型，擬合出當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器在各掃描點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線；進(jìn)而根據(jù)預(yù)設(shè)的熱點(diǎn)溫度約束值，從各掃描點(diǎn)中確定出關(guān)于熱點(diǎn)溫度的最佳掃描點(diǎn)Dl ；(3)將各掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線通過(guò)Arrhenius-Weibull-HI (基于健康狀態(tài)的老化失效)故障率模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器在各掃描點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的故障率離散曲線；進(jìn)而根據(jù)預(yù)設(shè)的故障率約束值，從各掃描點(diǎn)中確定出關(guān)于故障率的最佳掃描點(diǎn)D2 ；(4)計(jì)算出各掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力變壓器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的單位時(shí)間運(yùn)行利潤(rùn)，進(jìn)而從各掃描點(diǎn)中確定出關(guān)于運(yùn)行利潤(rùn)的最佳掃描點(diǎn)D3 ；(5)從三個(gè)掃描點(diǎn)Dl D3對(duì)應(yīng)的三個(gè)負(fù)載率中取最小值作為電力變壓器當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)提升負(fù)載率的可載性指標(biāo)。電力變壓器的負(fù)載率曲線由調(diào)度部門(mén)依據(jù)歷史負(fù)載率數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)獲得，電力變壓器的環(huán)境溫度曲線由微型氣象站提供，電力變壓器的冷卻類(lèi)型參數(shù)由電力變壓器型號(hào)、冷卻方式確定。所述的步驟(2)中，采用負(fù)載率逐點(diǎn)掃描法提升電力變壓器的負(fù)載率的方法為:根據(jù)掃描間隔對(duì)所述的負(fù)載率下限至負(fù)載率上限的負(fù)載率區(qū)間進(jìn)行η等分，得到η+1個(gè)掃描點(diǎn)，每個(gè)掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)負(fù)載率；對(duì)于任一掃描點(diǎn)，在起始時(shí)刻將電力變壓器的負(fù)載率提升至該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載率直至結(jié)束時(shí)刻止；依此遍歷所有掃描點(diǎn)，η為大于I的自然數(shù)。所述的步驟(2)中，當(dāng)?shù)玫礁鲯呙椟c(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線后，根據(jù)預(yù)設(shè)的熱點(diǎn)溫度約束值，取熱點(diǎn)溫度曲線不超過(guò)熱點(diǎn)溫度約`束值且對(duì)應(yīng)負(fù)載率最大的掃描點(diǎn)為關(guān)于熱點(diǎn)溫度的最佳掃描點(diǎn)Dl。所述的步驟(3)中，對(duì)于任一掃描點(diǎn)，通過(guò)以下方法將該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線轉(zhuǎn)換為故障率離散曲線:首先將當(dāng)前時(shí)間段平均劃分成m個(gè)區(qū)間時(shí)段，m為大于I的自然數(shù)；然后根據(jù)以下算式計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器在該掃描點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的故障率離散曲線./廣1X{t.)= -1-- __
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7=權(quán)利要求
1.一種油浸式電力變壓器可載性指標(biāo)的評(píng)估方法，包括如下步驟: (1)獲取當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器的負(fù)載率曲線、環(huán)境溫度曲線以及冷卻類(lèi)型參數(shù)；根據(jù)所述的負(fù)載率曲線確定提升負(fù)載率的起始時(shí)刻、結(jié)束時(shí)刻、負(fù)載率下限、負(fù)載率上限以及掃描間隔； (2)采用負(fù)載率逐點(diǎn)掃描法提升電力變壓器的負(fù)載率，根據(jù)所述的負(fù)載率曲線、環(huán)境溫度曲線以及冷卻類(lèi)型參數(shù)通過(guò)油浸式變壓器熱點(diǎn)溫度模型，擬合出當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器在各掃描點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線；進(jìn)而根據(jù)預(yù)設(shè)的熱點(diǎn)溫度約束值，從各掃描點(diǎn)中確定出關(guān)于熱點(diǎn)溫度的最佳掃描點(diǎn)Dl ； (3)將各掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線通過(guò)Arrhenius-Weibull-HI故障率模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器在各掃描點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的故障率離散曲線；進(jìn)而根據(jù)預(yù)設(shè)的故障率約束值，從各掃描點(diǎn)中確定出關(guān)于故障率的最佳掃描點(diǎn)D2 ； (4)計(jì)算出各掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力變壓器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的單位時(shí)間運(yùn)行利潤(rùn)，進(jìn)而從各掃描點(diǎn)中確定出關(guān)于運(yùn)行利潤(rùn)的最佳掃描點(diǎn)D3 ； (5)從三個(gè)掃描點(diǎn)Dl D3對(duì)應(yīng)的三個(gè)負(fù)載率中取最小值作為電力變壓器當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)提升負(fù)載率的可載性指標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，采用負(fù)載率逐點(diǎn)掃描法提升電力變壓器的負(fù)載率的方法為:根據(jù)掃描間隔對(duì)所述的負(fù)載率下限至負(fù)載率上限的負(fù)載率區(qū)間進(jìn)行η等分,得到η+1個(gè)掃描點(diǎn),每個(gè)掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)負(fù)載率；對(duì)于任一掃描點(diǎn)，在起始時(shí)刻將電力變壓器的負(fù)載率提升至該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載率直至結(jié)束時(shí)刻止；依此遍歷所有掃描點(diǎn)，η 為大于I的自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，當(dāng)?shù)玫礁鲯呙椟c(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線后，根據(jù)預(yù)設(shè)的熱點(diǎn)溫度約束值，取熱點(diǎn)溫度曲線不超過(guò)熱點(diǎn)溫度約束值且對(duì)應(yīng)負(fù)載率最大的掃描點(diǎn)為關(guān)于熱點(diǎn)溫度的最佳掃描點(diǎn)DI。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的步驟(3)中，對(duì)于任一掃描點(diǎn)，通過(guò)以下方法將該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)溫度曲線轉(zhuǎn)換為故障率離散曲線:首先將當(dāng)前時(shí)間段平均劃分成m個(gè)區(qū)間時(shí)段，m為大于I的自然數(shù)；然后根據(jù)以下算式計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間段電力變壓器在該掃描點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的故障率離散曲線；/γ~ι 雄)=-色--—T-^-— Lr\ *L“.Ua Iυa I e —I V e —I J /=1
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的步驟(3)中，當(dāng)?shù)玫礁鲯呙椟c(diǎn)對(duì)應(yīng)的故障率離散曲線后，根據(jù)預(yù)設(shè)的故障率約束值，取故障率離散曲線不超過(guò)故障率約束值且對(duì)應(yīng)負(fù)載率最大的掃描點(diǎn)為關(guān)于故障率的最佳掃描點(diǎn)D 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的步驟(4)中，對(duì)于任一掃描點(diǎn)，根據(jù)以下公式計(jì)算該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力變壓器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的單位時(shí)間運(yùn)行利潤(rùn): Bprofit — R-Clifg-Cp 其中=Bprafit為該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力變壓器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的單位時(shí)間運(yùn)行利潤(rùn)，R為該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力變壓器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的單位時(shí)間電費(fèi)收益，Clife為該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力變壓器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的單位時(shí)間壽命損耗成本，Cp為該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)電力變壓器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的單位時(shí)間阻抗損耗成本。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的單位時(shí)間電費(fèi)收益R根據(jù)以下算式求得:
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的單位時(shí)間壽命損耗成本Clife根據(jù)以下算式求得:
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的單位時(shí)間阻抗損耗成本Cp根據(jù)以下算式求得:Cp = (P0+K2.Pk) -Pin-T 其中:κ為該掃描點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載率，T為單位時(shí)間，P0和Pk分別為電力變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗，Pin為電力變壓器所屬電網(wǎng)公司的上網(wǎng)電價(jià)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評(píng)估方法，其特征在于:所述的步驟(4)中，當(dāng)?shù)玫礁鲯呙椟c(diǎn)對(duì)應(yīng)的單位時(shí)間運(yùn)行利潤(rùn)后，取單位時(shí)間運(yùn)行利潤(rùn)大于零且對(duì)應(yīng)負(fù)載率最大的掃描點(diǎn)為關(guān)于運(yùn)行利潤(rùn)的最佳掃描 點(diǎn)D3。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種油浸式電力變壓器可載性指標(biāo)的評(píng)估方法，其從溫度極限約束、故障率約束和經(jīng)濟(jì)損益約束三個(gè)方面來(lái)探討油浸式變壓器在未來(lái)時(shí)間段的帶負(fù)載能力。在溫度極限約束方面，本發(fā)明采用了預(yù)測(cè)的負(fù)載率、環(huán)境溫度來(lái)評(píng)估滿(mǎn)足安全運(yùn)行時(shí)間的最大負(fù)載率，克服了現(xiàn)有調(diào)度運(yùn)行的規(guī)程中只能給出過(guò)負(fù)荷負(fù)載率建議區(qū)間的不足，解決了邊界處的策略模糊問(wèn)題；在故障率約束方面，本發(fā)明提出了從設(shè)備發(fā)生故障概率的角度約束設(shè)備的帶載幅度，在提升負(fù)載率的同時(shí)也預(yù)防了從設(shè)備級(jí)導(dǎo)致故障停運(yùn)和電網(wǎng)瓦解的發(fā)生；在經(jīng)濟(jì)損益約束方面，本發(fā)明在傳統(tǒng)只考慮電費(fèi)收益、阻抗損耗成本的基礎(chǔ)上，添加了壽命損耗成本的核算，使損益計(jì)算更適合于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的過(guò)程。
文檔編號(hào)G01R31/00GK103245857SQ20131014455
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者郭創(chuàng)新, 張翔, 張金江, 王力成, 王逸飛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)