一种并列运行三绕组变压器的母联开关位置状态辨识方法

1.本发明涉及电力系统状态估计技术领域，更具体的，涉及为一种并列运行三绕组变压器的母联开关位置状态辨识方法。


背景技术：

2.电力系统状态估计是现代化电力调度系统的重要功能之一，拓扑错误的辨识一直是状态估计的难点和重点，现有研究以调度中心的全网数据为基础已有多种拓扑错误辨识方法。传统的静态状态估计方法辨识拓扑错误，需将断路器等效成零阻抗支路进行潮流迭代，但状态估计速度慢且无法辨识母联开关位置状态；现有的新息向量采用神经网络法辨识断路器的状态识别速度快，但对量测冗余度要求高且效率低且无法辨识母联开关位置状态；结合零阻抗支路模型与新息图法能够识别出母联开关的错误状态，但是需要事先知道可疑母线的物理模型，不够灵活与便捷。为此，我们提出一种并列运行三绕组变压器的母联开关位置状态辨识方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种并列运行三绕组变压器的母联开关位置状态辨识方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，采用的技术方案包括以下步骤：
5.1.获得电网的基础数据，电网的基础数据包括变电站的一次接线方式、三绕组变压器参数及变压器高压侧有功功率的历史量测值与实时量测值；
6.2.对电网的基础数据进行预处理，基于变电站一次接线方式建立两台三绕组变压器并列运行时的等值电路模型，并采用环形网络潮流分布计算方法推导出两台三绕组变压器高、中压侧并列运行时的变压器高压侧有功功率分配关系；
7.3.对电网的基础数据进行预处理，基于变电站一次接线方式建立三台三绕组变压器并列运行时的等值电路模型，并结合环形网络潮流分布计算方法与ward等值法推导出三台三绕组变压器高、中压侧并列运行时的变压器高压侧有功功率分配关系；
8.4.根据推导出的分配关系，获得三绕组变压器高压侧有功功率各历史量测值的计算结果，并根据3σ原则获得计算结果的分布区间，同时获得实时量测值的计算结果；
9.5.判断实时量测值的计算结果是否在历史量测值的计算结果分布区间内，若计算结果在分布区间内，则三绕组变压器并列运行，母联开关位置应为合位置；否则，三绕组变压器分列运行，母联开关位置应为分位置。
10.优选的，所述步骤2中的具体步骤为：a、当两台三绕组变压器并列运行时，不考虑变压器励磁支路，其等值电路图为单一环网，而且将节点1拆分，可得到一个等值两端供电
网络的等值电路图，如图1所示。b、根据令其中,中,推导出c、由于变压器的r《《x，令r
1h
＝r
2h
＝r
1m
＝r
2m
＝0，则g
∑
＝0，b
∑
＝1/x
∑
，推导出d、根据重庆地区现有500kv变电站一次接线方式可知，其低压侧除站用变外只有电容器或电抗器回路，故低压侧有功负荷近似为0。在这种情况下，令p2＝p4＝0，推导出式中：x
1h
、x
1m
分别表示1号主变高、中压侧的电抗；x
2h
、x
2m
分别表示2号主变高、中压侧的电抗。
11.优选的，所述步骤3中的具体步骤为：a、当三台三绕组变压器并列运行时，不考虑变压器励磁支路，其等值电路为双环网，将1号变压器等值电路当成内部网络，2号变压器与3号变压器的并联电路当成外部网络，以三绕组变压器高、中压侧母线为边界条件，采用ward等值法将等值电路转化为单一环网，如图2所示，并计算出转移导纳b、根据令其中,其中,推导出c、由于变压器的r《《x，令r
1h
＝r
2h
＝r
1m
＝r
2m
＝0，则g
∑
＝0，b
∑
＝1x
∑
，推导出d、根据重庆地区现有500kv变电站一次接线方式可知，其低压侧除站用变外只有电容器或电抗器回路，故低压侧有功负荷近似为0。在这种情况下，令p7＝0，推导出同理，式中：x
1h
、x
1m
分别表示1号主变高、中压侧的电抗；x
2h
、x
2m
分别表示2号主变高、中压侧的电抗；x
3h
、x
3m
分别表示3号主变高、中压侧的电抗。
12.优选的，所述步骤4中的具体步骤为：a、根据推导出的功率分配关系计算历史量测值的功率比值。a1、当变电站配置两台三绕组变压器并列运行时，根据计算1号主变与2号主变高压侧有功功率各历史量测值的比值样本；a2、当变电站配置三台三绕组变压器
并列运行时，根据计算三台变压器高压侧有功功率各历史量测值的比值样本。b、计算各样本的均值与方差，并根据(μ-3σ，μ+3σ)获得比值区间。c、根据推导出的功率分配关系计算实时量测值的功率比值。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
14.本发明结合并列运行的三绕组变压器等值电路模型与环形网络潮流分布计算方法及ward等值法，首次推导了两台或者三台三绕组变压器并联运行的有功分配规律，具有一定的创新性。同时，该发明具有一定的通用性，对于所有高中压侧并列运行的两台或者三台三绕组变压器，在满足电阻很小近似为0且低压侧有功负荷为0的条件时，并列运行的变压器高压侧有功功率与变压器高中压侧电抗之和成反比。而且，该发明具有简洁性与便捷性，所需数据量少，在结合历史量测数据与推导出的功率分配关系计算出变压器高压侧有功功率比值的取值区间后，只需要根据变压器高压侧有功率量测值以及变压器阻抗值就可以实时判断变压器是否并列运行，从而实现母联开关位置状态的辨识。
附图说明
15.图1为两台三绕组变压器并列运行等值电路图；
16.图2为三台三绕组变压器并列运行等值电路图；
17.图3为两台三绕组变压器并列运行仿真示意图；
18.图4为三台三绕组变压器并列运行仿真示意图；
19.图5为cjq变电站k1样本分布直方图；
20.图6为cjq变电站k2样本分布直方图；
21.图7为cjq变电站k3样本分布直方图；
22.图8为并列运行三绕组变压器的母联开关位置状态辨识方法流程图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.为了验证本发明的正确性，一方面通过psasp仿真系统分别建立仿真模型，通过潮流计算得到不同负荷情况下变压器高压侧有功功率，并计算出有功功率比值进行数据对比分析；另一方面采集变电站实际量测数据根据本发明对母联开关位置状态进行判断。具体步骤如下：
25.1.两台三绕组变压器并列运行仿真分析
26.建立两台三绕组变压器高中压侧并列运行的仿真模型，模型中所有变压器参数设置均一致，且设置低压侧有功负荷为0，各种仿真方案如表1所示，其中负荷大小根据其额定容量百分比设置。
27.表1两台三绕组变压器并列运行的各种仿真方案
[0028][0029]
如表2所示，当主变中压侧总有功负荷及低压侧无功负荷均为定值且无论各主变低压侧无功负荷是否相等时，随着主变中压侧功率因数在0.9至1的范围内变化，无论中压侧负载是偏容性还是偏感性，或者是纯电阻性负载，高压侧有功功率比值均近似为1。因此，中压侧功率因数及负载特性对两台高中压侧并列运行的三绕组变压器高压侧有功功率比值影响可以忽略。
[0030]
表2 m1与m2仿真方案的高压侧有功功率比值
[0031][0032]
如表3与表4所示，当中压侧总有功负荷和无功负荷为定值时，随着低压侧无功负荷的变化，高压侧有功功率比值均近似为1。而且，对比m3与m4仿真方案可知，当中压侧总负荷变化时，高压侧有功功率比值也均近似为1。因此，中低压侧负荷的变化对两台高中压侧并列运行的三绕组变压器高压侧有功功率比值影响均可以忽略。
[0033]
表3 m3仿真方案的高压侧有功功率比值
[0034][0035]
表4 m4仿真方案的高压侧有功功率比值
[0036]
[0037]
2.三台三绕组变压器并列运行仿真分析
[0038]
建立三台三绕组变压器高中压侧并列运行的仿真模型，模型中所有变压器参数设置均一致，且设置低压侧有功负荷为0，各种仿真方案如表5所示，其中负荷大小根据其额定容量百分比设置。
[0039]
表5三台三绕组变压器并列运行的各种仿真方案
[0040][0041]
表6m5与m6仿真方案的高压侧有功功率比值
[0042][0043]
如表6所示，当主变中压侧总有功负荷及低压侧无功负荷均为定值且无论各主变低压侧无功负荷是否相等时，随着主变中压侧功率因数在0.9至1的范围内变化，无论中压侧负载是偏容性还是偏感性，或者是纯电阻性负载，任意一台主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值均近似为0.5。因此，中压侧功率因数及负载特性对三台高中压侧并列运行的三绕组变压器高压侧有功功率比值影响可以忽略。
[0044]
根据m7仿真方案得到仿真结果如下：#1主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值如表7所示，#2主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值如表8所示，#3主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值如表9所示。
[0045]
表7 m7仿真方案的#1主变与另两台并列主变高压侧有功功率比值
[0046][0047]
表8 m7仿真方案的#2主变与另两台并列主变高压侧有功功率比值
[0048][0049]
表9 m7仿真方案的#3主变与另两台并列主变高压侧有功功率比值
[0050][0051]
根据m8仿真方案得到#3主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值如表10所示。
[0052]
表10 m8仿真方案的#3主变与另两台并列主变高压侧有功功率比值
[0053][0054]
对比m7与m8仿真结果可知，当中压侧总有功负荷和无功负荷为定值时，随着低压侧无功负荷的变化，任意一台主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值均近似为0.5。因此，低压侧负荷的变化对三台高中压侧并列运行的三绕组变压器高压侧有功功率比值影响可以忽略。
[0055]
根据m9仿真方案得到#3主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值如表11所示。对比m7与m8仿真结果可知，当中压侧负荷变化时，任意一台主变高压侧有功功率与另两台主变高压侧有功功率之和的比值均近似为0.5。因此，中压侧负荷的变化对三台高中压侧并列运行的三绕组变压器高压侧有功功率比值影响可以忽略。
[0056]
表11 m9仿真方案的#3主变与另两台并列主变高压侧有功功率比值
[0057][0058]
3.仿真结论
[0059]
综上所述，当低压侧有功负荷为0时，对于高中压侧并列运行的三绕组变压器，若并列运行的变压器参数一致，可以得到以下结论：
[0060]
(1)当两台主变并列运行时，随着中低压侧负荷的变化，两台主变高压侧有功功率量测值的比值均近似为1。
[0061]
(2)当三台主变并列运行时，随着中低压侧负荷的变化，任意一台主变高压侧有功功率量测值与其他两台主变高压侧有功功率量测之和的比值均近似为0.5。
[0062]
4.实际应用
[0063]
(1)配置两台三绕组变压器的变电站有功比值分析
[0064]
抽样采集6座配置了两台三绕组变压器的500千伏变电站的量测值，并计算各变压器高压侧有功比值。同时，根据各变压器参数计算阻抗值，发现同一变电站内的变压器电抗比值均近似为1。故根据本发明推导的两台并列运行主变高压侧有功分配与主变电抗值的关系可知，当各变电站内的两台三绕组变压器并列运行时，其高压侧有功比值应近似为1。
[0065]
如表12所示，除sy变电站外，其余5座变电站变压器高压侧有功比值均近似为1。因此，根据本发明可以直接判断sy变电站连接两台主变的中压侧母联开关应为分位，其余变电站两台主变连接两台主变的中压侧母联开关至少有一个在合位，此判断与各变电站母联开关实际位置状态一致。
[0066]
表12两台三绕组变压器实际高压侧有功比值
[0067][0068]
(2)配置三台三绕组变压器的变电站有功比值分析
[0069]
抽样采集5座配置了三台三绕组变压器的500千伏变电站的量测值，并计算任意一台主变高压侧有功功率量测值与其他两台主变高压侧有功功率量测之和的比值。同时，根据各变压器参数计算阻抗值，发现除cjq变电站外同一变电站内的变压器电抗比值均近似为1。
[0070]
如表13所示，除cjq和bn变电站外，其余3座变电站内任意一台主变高压侧有功功率量测值与其他两台主变高压侧有功功率量测之和的比值均近似为0.5。因此，根据本发明可以直接判断bn变电站的中压侧母联开关至少有一个在分位，bq、sq和sp 3座变电站内连
接三台主变的中压侧母联开关应为合位，此判断与各变电站母联开关实际位置状态一致。
[0071]
表13三台三绕组变压器实际高压侧有功比值
[0072][0073]
而对于cjq变电站，由于新增3号主变的阻抗与前两台变压器的阻抗虽然接近但差别相对较大，无法直接根据有功比值判断母联开关位置。因此，采集大量cjq变电站主变高压侧历史有功量测数据，并根据公式(1.3)分别计算出每组数据中任意一台主变高压侧有功功率与另外两台主变高压侧有功功率之和的比值，从而得到三个比值样本。然后，根据3σ原则计算出各比值的取值区间。最后，如表14所示，cjq变电站变压器高压侧实时有功比值在区间范围内，故三台主变并列运行，从而辨识出cjq变电站连接三台主变的中压侧母联开关应为为合位。
[0074]
表14实时量测比值与取值区间对比表
[0075][0076]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。