本申請涉及變壓器載荷評估，尤其涉及一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的高速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等大量清潔型新能源廣泛接入各地區(qū)電網(wǎng)，如何準(zhǔn)確評估新能源外送變壓器的載荷能力，實現(xiàn)接納新能源與電網(wǎng)建設(shè)投資的經(jīng)濟折中，是電網(wǎng)建設(shè)部門面臨的一個現(xiàn)實問題。

2、對于變壓器的載荷能力評估方法，目前主要存在以下兩方面問題：一是傳統(tǒng)情況下變壓器的載荷能力以壽命損失為約束，以長期運行在最高熱點溫度時為條件，在高濕度、高溫度、高輻射等惡劣氣象環(huán)境下計算得到，此方法本質(zhì)上將長期最大允許溫度條件轉(zhuǎn)化為對電流約束。由以上分析可知，變壓器最大載荷能力是建立在長期最高熱點溫度和保守的氣象條件下得到的，而這種重載運行情況和氣象條件在實際中出現(xiàn)的概率極低，給變壓器的載荷能力評估帶來偏差。二是變壓器熱點溫度的變化顯著滯后于電流，由于新能源出力的波動性及變壓器熱慣性均較強，因此外送新能源變壓器短時的高負(fù)荷運行并不一定引發(fā)過高的運行溫度，傳統(tǒng)情況下以電流為約束的載荷能力評估方法忽略了熱慣性過程中的載荷潛力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝艘环N新能源外送變壓器載荷能力評估方法、設(shè)備及介質(zhì)，用以解決上述問題。

2、一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N新能源外送變壓器載荷能力評估方法，所述方法包括：獲取新能源發(fā)電場的氣象數(shù)據(jù)，利用新能源出力模型計算外送電流；其中，新能源包括風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電；基于所述外送電流，計算新能源外送輸出電流時間序列；構(gòu)建熱點溫度—底層油熱路模型，計算底層油溫解和熱點溫度解；基于變壓器的熱點溫度曲線，判斷熱點溫度是否達到國標(biāo)變壓器溫升導(dǎo)則溫度限制，如果達到溫度限制，則載荷過大需要進行棄風(fēng)或者棄光，設(shè)定容量因子為δp，令p＝p-δp，將拋棄出力后的新能源發(fā)電場數(shù)據(jù)再次推入熱路模型；如若未達到溫度限制，則存在載荷潛力，令p＝p+δp，將增加后的載荷功率后的新能源發(fā)電場數(shù)據(jù)推入熱路模型；反復(fù)進行溫度條件循環(huán)判斷，直至滿足熱點溫度精準(zhǔn)度校驗θhs-θlimit≤ε，輸出變壓器在運行過程中能夠承載的最大功率時間曲線。

3、在本申請的一種實現(xiàn)方式中，風(fēng)電場輸出功率時間序列為：p＝m·pi·ρ，pi是單臺風(fēng)機有功輸出功率時間序列，m是風(fēng)機臺數(shù)，ρ為尾流系數(shù)；跟風(fēng)電的隨機特性建模相似，光伏電池的輸出是與光照強度成正比的隨機輸出，單位面積的光伏電源輸出功率為：pi＝σsqi[1-0.005(θ+25)]，式中：σ為光伏電源轉(zhuǎn)換效率；s為光伏電源的面積；qse為光照強度；θ為環(huán)境溫度；

4、新能源外送輸出電流時間序列為：

5、

6、式中：u為母線電壓，為功率因數(shù)。

7、在本申請的一種實現(xiàn)方式中，將變壓器的溫升動態(tài)過程分為環(huán)境溫度-底層油溫、底層油溫-熱點溫度兩個熱傳遞過程，根據(jù)基爾霍夫定律，得到下式：

8、

9、式中：為底層油熱容；為底層油與外部環(huán)境間熱阻；為底層油溫；為鐵損耗；為負(fù)載損耗；為繞組熱容；為熱點與底層油間熱阻；為熱點溫度；為繞組損耗；

10、底層油溫解為：

11、

12、在本申請的一種實現(xiàn)方式中，熱點溫度解為：

13、

14、式中：為底部油時間系數(shù)；為油粘度；為底部油溫與外界額定溫差；η和η’為系數(shù)；yl為負(fù)載損耗與空載損耗的比；kl,t負(fù)載電流百分比；p為負(fù)載損耗系數(shù)；為額定繞組時間系數(shù)；繞組損耗系數(shù)；為熱點與底部油額定溫差。

15、本申請還提供了一種新能源外送變壓器載荷能力評估設(shè)備，所述設(shè)備包括：

16、至少一個處理器；以及，

17、與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，

18、所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠完成前述的一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法。

19、本申請還提供了一種新能源外送變壓器載荷能力評估的非易失性計算機存儲介質(zhì)，存儲有計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行以用于實現(xiàn)前述的一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法。

20、本申請?zhí)峁┑囊环N新能源外送變壓器載荷能力評估方法、設(shè)備及介質(zhì)，考慮了新能源發(fā)電的波動性和不確定性，結(jié)合新能源出力特性獲得輸出功率，以變壓器的熱物理本質(zhì)為核心思想，充分發(fā)掘了變壓器熱動態(tài)過程中蘊含的載荷潛力，摒棄了傳統(tǒng)情況下以電流為載荷能力限制的保守條件，提供了一種更為精確和深入變壓器載荷能力評估方法，實現(xiàn)變壓器載荷能力最大化。實例結(jié)果表明本實施例的評估方法能夠有效提高變壓器的載荷容量，對新能源外送的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、可靠性評估和消納能力等方面提供了參考信息。

技術(shù)特征：

1.一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法，其特征在于，所述方法包括：獲取新能源發(fā)電場的氣象數(shù)據(jù)，利用新能源出力模型計算外送電流；其中，新能源包括風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電；基于所述外送電流，計算新能源外送輸出電流時間序列；構(gòu)建熱點溫度—底層油熱路模型，計算底層油溫解和熱點溫度解；基于變壓器的熱點溫度曲線，判斷熱點溫度是否達到國標(biāo)變壓器溫升導(dǎo)則溫度限制，如果達到溫度限制，則載荷過大需要進行棄風(fēng)或者棄光，設(shè)定容量因子為δp，令p＝p-δp，將拋棄出力后的新能源發(fā)電場數(shù)據(jù)再次推入熱路模型；如若未達到溫度限制，則存在載荷潛力，令p＝p+δp，將增加后的載荷功率后的新能源發(fā)電場數(shù)據(jù)推入熱路模型；反復(fù)進行溫度條件循環(huán)判斷，直至滿足熱點溫度精準(zhǔn)度校驗θhs-θlimit≤ε，輸出變壓器在運行過程中能夠承載的最大功率時間曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法，其特征在于，風(fēng)電場輸出功率時間序列為：p＝m·pi·ρ，pi是單臺風(fēng)機有功輸出功率時間序列，m是風(fēng)機臺數(shù)，ρ為尾流系數(shù)；光伏電池的輸出是與光照強度成正比的隨機輸出，單位面積的光伏電源輸出功率為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法，其特征在于，將變壓器的溫升動態(tài)過程分為環(huán)境溫度-底層油溫、底層油溫-熱點溫度兩個熱傳遞過程，根據(jù)基爾霍夫定律，得到下式：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法，其特征在于，熱點溫度解為：

5.一種新能源外送變壓器載荷能力評估設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：

6.一種新能源外送變壓器載荷能力評估的非易失性計算機存儲介質(zhì)，存儲有計算機可執(zhí)行指令，其特征在于，所述計算機可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行以用于實現(xiàn)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種新能源外送變壓器載荷能力評估方法、設(shè)備及介質(zhì)，考慮了新能源發(fā)電的波動性和不確定性，結(jié)合新能源出力特性獲得輸出功率，以變壓器的熱物理本質(zhì)為核心思想，充分發(fā)掘了變壓器熱動態(tài)過程中蘊含的載荷潛力，摒棄了傳統(tǒng)情況下以電流為載荷能力限制的保守條件，提供了一種更為精確和深入變壓器載荷能力評估方法，實現(xiàn)變壓器載荷能力最大化。實例結(jié)果表明本文的評估方法能夠有效提高變壓器的載荷容量，對新能源外送的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、可靠性評估和消納能力等方面提供了參考信息。

技術(shù)研發(fā)人員：周生遠,高琦,胡旭冉,呂平,王思源,竇昊寧,丁昊,楊廣輝,張甲輝,鮑新
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28