[发明专利]基于风电负荷相关性的配电变压器运行风险评估方法及系统

说明书

随着新型电力系统中新能源渗透率不断提升，风电出力的不确定性以及与负荷的相关性对系统运行的影响日益凸显，传统的确定性变压器风险评估已无法满足现有需求。本发明公开了一种考虑风电‑负荷相关性的变压器运行风险联合概率预测方法，基于Copula函数与Susa模型，计算绝缘劣化概率等指标，利用蒙特卡罗法计算各个风险指标值并对变压器运行风险进行评估。本发明在传统设备评估的基础上引入新能源接入所带来的风力、负荷波动的不确定因素，并考虑区域风电‑负荷的相关性，大大提升了新型电力系统变压器运行风险等级评估准确度。

技术领域

本发明涉及一种变压器运行风险评估方法，属于电力领域，具体是涉及一种基于风电负荷相关性的配电变压器运行风险评估方法。

背景技术

随着电力系统中新能源渗透率不断提高，风电等新能源出力不确定性与间歇性所带来的电力系统安全稳定运行风险日益凸显。而变压器(尤其是新能源送端侧变压器)作为逐步构建的新型电力系统中的关键枢纽设备，易受新能源发电侧出力波动影响，因此，对新型电力系统中的变压器进行运行风险评估具有重大意义。

变压器的老化以及预期寿命主要取决于其热特性，通过计算相对热老化率的相关指标，可以得到变压器老化状况，从而进行风险等级计算。目前国际通用的IEEE油浸式变压器负载导则主要针对传统火电出力的电力系统，采用的是确定性方法，并未考虑在电力系统中新能源接入所带来的风力、负荷波动的不确定因素。同时，在同一区域内，风电出力与负荷受多种因素影响而呈现一定的相关性，如极热无风等现象的出现，二者并非完全独立的随机变量。而在电学领域，国内外对于风电出力与负荷的相关性的研究主要集中于新型电力系统配电网潮流问题，对关键电力设备的风险分析尚未涉及。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供基于风电负荷相关性的配电变压器运行风险评估方法，包含以下步骤：

步骤1，基于某一地区的风电出力数据、负荷和环境温度数据，拟合对应的风电出力概率密度函数变压器用电侧负荷的概率密度分布函数以及变压器所处环境温度概率密度分布函数f_a(θ_a)；

步骤2，根据采用步骤1所得的概率密度函数，计算顶层油温θ_oil与热点油温θ_hst的概率密度分布。实现方式如下：

利用步骤1中风电出力与负荷的概率密度分布函数，代入Copula概率密度函数计算风电与负荷的联合概率密度分布函数，可得：

其中，u表示风电出力概率分布函数v表示负荷的概率密度分布函数ρ为风电出力与负荷相关参数，可由Spearman秩相关系数确定。

由于此模型构建对象是新能源送端变压器，因此，此处风电送出变压器的负载系数与标幺化的风电出力相等，故变压器的负载系数k的概率密度分布

其中，p_w*为风电场出力标幺值，0≤p_w*≤1；为负荷的标幺值，0≤p_l*≤1。在此公式中k＝p_w*。

变压器热路模型是基于热电等效原理的一种半物理模型，以暂态电路的形式模拟变压器热传递过程。其中，被广泛引用的经典模型是D Susa建立的热路模型。图2为其基本原理图。