基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法与流程

1.本发明涉及电力系统安全运行技术领域，具体涉及基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法。


背景技术：

2.电力变压器是电力传输网络中关键且昂贵的核心设备，发挥着电能传输和电压变换的重要作用。在电力需求持续增长的背景下，对已有变压器进行更换、扩容或是在变电站新增布置变压器通常受成本和空间双重因素限制。而在“碳达峰，碳中和”“电能替代”和“以新能源为主新型电力系统建设”的大背景下，电力系统清洁与可再生能源渗透率不断提高，电动汽车等新兴负荷持续接入电网，这些因素使得目前电力系统的负荷波动及峰谷差比历史任何时期都大，变压器过载风险特别是紧急情况下的变压器过载风险随之增加。
3.现有变压器过载控制系统一般以高压侧的电流作为判断依据，而没有充分利用变压器的过负荷能力，其中，反映变压器过负荷能力的关键因素是变压器的温度尤其是热点温度。针对现有技术存在的问题，公开号为cn105262050a的中国专利就公开了《一种变压器智能过载联切控制系统》，其包括主处理模块，主处理模块的输入端连接有交流输入变换模块和测温模块，主处理模块的输出端与输出模块相连，测温模块与变压器相连，用于测量变压器油温，交流输入变换模块的输入端与变压器高压侧及负荷线电流互感器的二次侧相连，用于测量变压器高压侧及负荷线的电流。
4.上述现有方案中的过载联切控制系统考虑了变压器顶层油温和热点温度来判别变压器的过负荷状况，并能够分轮选择负荷切除以消除变压器的过负荷状态。变压器在设计时留有较大的(负载)安全裕度，在安全水平下的变压器过载运行有利于提升电网资源的利用率，紧急情况下也可利用变压器的过载能力为系统调控提供支撑。但是，现有过载控制方法更多的是保证设备安全，而没有考虑保护动作对电网的冲击，对于紧急情况下的潮流转移过载，常为了避免过载保护误动引发连锁跳闸将其闭锁，采用切负荷措施消除变压器过载。然而，现有方法在变压器具有安全裕度的情况下过早切负荷，以牺牲客户供电的连续性来保证系统和设备运行安全，未能充分挖掘和利用变压器的过载能力，以为电网调控提供支撑。因此，如何设计一种能够保证变压器运行安全且能够充分挖掘变压器过载能力的过载控制方法是亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法，以能够保证变压器的运行安全，并充分挖掘变压器过载潜能，以为系统调控提供支撑，从而提升变压器过载保护的效果。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
7.基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法，包括以下步骤：
8.s1：获取目标区域内变压器和控制对象的监测信息；具体包括变压器状态及实时
运行参数、电网拓扑结构和负荷数据。
9.s2：基于控制对象的监测信息实现负荷的聚类，并识别负荷所属的变压器供电台区；
10.s3：基于运行状态的调控紧急程度，将变压器的运行状态划分为对应的安全状态等级；
11.s4：基于变压器的监测信息计算变压器的安全裕度，并根据变压器的安全裕度评估变压器当前运行状态的安全状态等级；
12.s5：基于变压器当前运行状态的安全状态等级采取对应的调控策略，并根据调控策略生成对应的调控方案；所述调控策略包括拓扑优化调整策略、拓扑紧急调整策略、供区优化切负荷策略和温升越限跳闸保护策略中的任意一项或多项。
13.优选的，步骤s1中，变压器的监测信息包括运行环境温度、实时负载率、油中溶气含量、绝缘含水量、变压器内部压强、顶层油温和热点温度中的任意一项或多项；
14.控制对象包括开关、负荷和电网拓扑结构；
15.开关的监测信息包括馈线开关、支路开关和联络开关的开闭状态信息；
16.负荷的监测信息包括负荷类别和负荷容量。
17.优选的，步骤s2中，实现负荷的聚类时，根据控制对象中负荷的监测信息按资源类别进行负荷聚合，并根据负荷类型及重要性等级生成负荷控制的优先级顺序。
18.优选的，步骤s3中，基于变压器的静态负载安全裕度、动态负载安全裕度和温升安全裕度将变压器的运行状态划分为五个安全状态等级；
19.安全状态等级i：ssm≥0；
20.安全状态等级ii：ssm＜0&dsm≥0；
21.安全状态等级iii：dsm＜0&tsm≥tsm
rel
；
22.安全状态等级iv：dsm＜0&0≤tsm＜tsm
rel
；
23.安全状态等级v：tsm＜0；
24.式中：ssm表示静态负载安全裕度；dsm表示动态负载安全裕度；tsm表示温升安全裕度；tsm
rel
表示保证温升越限前供区切负荷措施能实施完成而预留的温升安全裕度，其根据负载率大小来整定；tsm
rel
＝k
×
(k-kd)；k表示整定斜率；k表示负载率；kd表示动态负载能力。
25.优选的，步骤s2中，识别负荷所属的变压器供电台区时，首先根据控制对象中开关的监测信息(结合电网拓扑结构)构建网络拓扑邻接矩阵，然后根据网络拓扑邻接矩阵计算对应的网络可达矩阵，最后根据网络可达矩阵中各元素值来判断个各负荷节点是否处于同一变压器的供电台区；
26.其中，计算公式如下：
[0027][0028]
式中：g表示网络可达矩阵；a表示目标区域内各负荷节点联接关系的网络拓扑邻
接矩阵；nb表示目标区域内负荷节点总数；g
ij
表示网络可达矩阵g第i行j列的元素。
[0029]
优选的，步骤s4中，通过如下步骤计算变压器的安全裕度：
[0030]
s401：基于变压器的温升模型及油纸绝缘热致气泡规律计算变压器的最高热点温度限值；
[0031]
s402：基于变压器的最高热点温度限值计算对应的动态负载能力；
[0032]
s403：基于变压器的静态负载能力、动态负载能力、最高热点温度限值设定对应的安全边界，并建立变压器的负载及温升安全域模，用以计算静态负载安全裕度、动态负载安全裕度和温升安全裕度；
[0033]
静态负载安全裕度：
[0034]
动态负载安全裕度：
[0035]
温升安全裕度：
[0036]
式中：ssm表示静态负载安全裕度；dsm表示动态负载安全裕度；tsm表示温升安全裕度；表示静态负载安全边界；ωd表示动态负载安全域；表示动态负载安全边界；ω
t
表示温升安全域；表示温升安全域边界；k表示负载率；kd表示动态负载能力；θ
hs
表示热点温度；θ
hs,max
表示最高热点温度限值；r表示额定负载损耗与空载损耗之比。
[0037]
优选的，通过如下公式计算最高热点温度限值：
[0038][0039]
通过如下公式计算动态负载能力：
[0040][0041]
式中：θ
hs,max
表示最高热点温度限值；θ
start
表示绝缘热致气泡起始温度；表示温升安全裕量；w表示绝缘含水量；γ表示油中溶气量；p表示变压器内部压强；θa表示环境温度；δθ
or
、δθ
hr
分别表示额定负载时的顶层油稳态温升和热点稳态温升；k表示负载率；r表示额定负载损耗与空载损耗之比；x表示变压器油指数；y表示变压器绕组指数；e为自然常数。
[0042]
优选的，步骤s5中，变压器的运行状态为安全状态等级i或安全状态等级ii时，采用拓扑优化调整策略；
[0043]
拓扑优化调整策略的优化目标为obj1＝max(min{ssmn|n∈t})；
[0044]
式中：n为变压器的编号；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；ssmn为变压器n的静态负载安全裕度；
[0045]
基于拓扑优化调整策略生成调控方案时，其约束包括网络潮流约束、网络拓扑约束、开关动作次数约束和运行安全约束；
[0046]
约束的公式如下：
[0047][0048]
式中：i，j，k为不同形式的节点编号；ij，jk为不同形式的支路编号；p
ij
表示支路ij的有功功率；q
ij
表示支路ij的无功功率；p
jk
表示支路jk的有功功率；q
jk
表示支路jk的无功功率；i
ij
表示支路ij的电流；r
ij
表示支路ij的电阻；x
ij
表示支路ij的电抗；pj表示负荷节点j处的净流出有功功率；qj表示负荷节点j处的净流出无功功率；ui和uj分别表示负荷节点i和负荷节点j处的电压；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；nb表示目标区域内负荷节点总数；ng表示目标区域内电源点数量；u(j)表示以负荷节点j为入负荷节点的各支路首负荷节点集合；v(j)表示以负荷节点j为出负荷节点的各支路末负荷节点集合；z
max
表示最大开关允许动作次数；s
ij,max
表示支路ij允许传输的最大视在功率；u
j,min
和u
j,max
分别表示负荷节点j处电压幅值的下限和上限；b表示所有负荷节点的集合；e表示所有支路的集合；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；e
ws
和e
ns
分别表示具有和不具有开关的支路集合；m为较大的正数，可取m＝10000；n为变压器的编号；ssmn为变压器n的静态负载安全裕度。
[0049]
优选的，步骤s5中，变压器的运行状态为安全状态等级iii时，采用拓扑紧急调整策略；
[0050]
拓扑紧急调整策略的优化目标为
[0051]
式中：i，j为不同形式的节点编号；ij为支路编号；b表示所有负荷节点的集合；e表示所有支路的集合；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；μ为罚因子；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；
[0052]
基于拓扑紧急调整策略生成调控方案时，其约束包括网络潮流约束、网络拓扑约束、开关动作次数约束、负荷削减率约束、负荷控制范围约束和运行安全约束；
[0053]
约束的公式如下：
[0054][0055]
式中：i，j，k为不同形式的节点编号；ij，jk为不同形式的支路编号；p
ij
表示支路ij的有功功率；q
ij
表示支路ij的无功功率；p
jk
表示支路jk的有功功率；q
jk
表示支路jk的无功功率；i
ij
表示支路ij的电流；r
ij
表示支路ij的电阻；x
ij
表示支路ij的电抗；pj表示负荷节点j处的净流出有功功率；qj表示负荷节点j处的净流出无功功率；ui和uj分别表示负荷节点i
和负荷节点j处的电压；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；nb表示目标区域内负荷节点总数；ng表示目标区域内电源点数量；u(j)表示以负荷节点j为入负荷节点的各支路首负荷节点集合；v(j)表示以负荷节点j为出负荷节点的各支路末负荷节点集合；z
max
表示最大开关允许动作次数；s
ij,max
表示支路ij允许传输的最大视在功率；u
j,min
和u
j,max
分别表示负荷节点j处电压幅值的下限和上限；b表示所有负荷节点的集合；e表示所有支路的集合；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；e
ws
和e
ns
分别表示具有和不具有开关的支路集合；m为较大的正数，可取m＝10000；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；αj表示决定负荷是否参与调控的0或1变量；表示在负荷节点j处的可切有功负荷总量；分别表示切负荷前负荷节点j处的总负荷有功和无功；βj表示负荷削减率；β
jmin
和β
jmax
分别表示最小和最大削减率；表示负荷平均功率因数角；n为变压器的编号；sn表示变压器n供区负荷节点的集合；ψ表示负荷调控区域内负荷节点的集合；dsmn为变压器n的动态负载安全裕度。
[0056]
优选的，步骤s5中，变压器的运行状态为安全状态等级iv时，采用供区优化切负荷策略；
[0057]
供区优化切负荷整策略的优化目标为
[0058]
式中：j为节点编号；ψ表示负荷调控区域内负荷节点的集合；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；
[0059]
基于供区优化切负荷策略生成调控方案时，其约束包括网络潮流约束、负荷削减率约束、负荷控制范围约束和运行安全约束；
[0060]
约束的公式如下：
[0061][0062]
式中：i，j，k为不同形式的节点编号；ij，jk为不同形式的支路编号；p
ij
表示支路ij的有功功率；q
ij
表示支路ij的无功功率；p
jk
表示支路jk的有功功率；q
jk
表示支路jk的无功功率；i
ij
表示支路ij的电流；r
ij
表示支路ij的电阻；x
ij
表示支路ij的电抗；pj表示负荷节点j处的净流出有功功率；qj表示负荷节点j处的净流出无功功率；ui和uj分别表示负荷节点i和负荷节点j处的电压；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；u(j)表示以负荷节点j为入负荷节点的各支路首负荷节点集合；v(j)表示以负荷节点j为出负荷节点的各支路末负荷节点集合；s
ij,max
表示支路ij允许传输的最大视在功率；u
j,min
和u
j,max
分别表示负荷节点j处电压幅值的下限和上限；b表示所有负荷节点的集合；e表示所有支路的集合；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；m为较大的正数，可取m＝10000；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；αj表示决定负荷是否参与调控的0或1变量；表示在负荷节点j处的可切有功负荷总量；分别表示切负荷前负荷节点j处的总负荷有功和无功；βj表示负荷削减率；β
jmin
和β
jmax
分别表示最小和最大削减率；表示负荷平均功率因数角；n为变压器的编号；sn表示变压器n供区负荷节点的集合；ψ表示负荷调控区域内负荷节点的集合；dsmn为变压器n的动态负载安全裕度。
[0063]
本发明基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法，具有如下有益效果：
[0064]
本发明通过运行状态的调控紧急程度将变压器的运行状态划分为多个安全状态
等级，进而通过变压器的监测信息计算安全裕度并基于安全裕度评估变压器当前运行状态的安全状态等级，最后基于安全状态等级采取对应的调控策略来生成对应的调控方案，使得能够在保证设备运行安全的前提下，根据变压器的安全裕度充分挖掘变压器负载能力，从而能够提升变压器过载保护的效果。此外，本发明在变压器安全裕度较大时，通过网络拓扑调整提升系统安全裕度储备；在变压器安全裕度较小时，保持变压器不脱网，充分利用其过载能力为电网调控提供支撑，避免对电网带来冲击的同时有效防止连锁过载跳闸发生，也避免过早采取切负荷措施，保证客户供电的连续性；当变压器的温升越限时，通过继电保护动作于跳开变压器高低压侧断路器，使其停止运行，避免对变压器造成不可逆损害，即能够在保证设备运行安全的前提下，根据变压器的安全裕度充分挖掘变压器负载能力，从而能够保证电网-变压器协同过载控制的效果。最后，本发明通过控制对象的监测信息实现负荷的聚类并识别负荷所属的变压器供电台区，使得后续协同调控时能够准确的实现拓扑紧急调整策略和供区优化切负荷策略的实施，从而能够进一步提升变压器过载保护的效果。
附图说明
[0065]
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
[0066]
图1为电网-变压器协同过载控制方法的逻辑框图；
[0067]
图2为电网-变压器协同过载控制方法的原理流程图；
[0068]
图3为“负载率-环境温度-热点温度”坐标系下的变压器安全状态等级划分示意图；
[0069]
图4为环境温度为20℃时的变压器安全状态等级划分示意图；
[0070]
图5为变压器安全裕度评估示意图；
[0071]
图6为基于变压器动态安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法实现流程图。
具体实施方式
[0072]
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
[0073]
实施例：
[0074]
本实施例中公开了一种基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法。
[0075]
如图1和图2所示，基于变压器安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法，包括：
[0076]
s1：获取目标区域内变压器和控制对象的监测信息；
[0077]
s2：基于控制对象的监测信息实现负荷的聚类，并识别负荷所属的变压器供电台区；
[0078]
s3：基于运行状态的调控紧急程度，将变压器的运行状态划分为对应的安全状态等级；
[0079]
s4：基于变压器的监测信息计算变压器的安全裕度，并根据变压器的安全裕度评估变压器当前运行状态的安全状态等级；
[0080]
s5：基于变压器当前运行状态的安全状态等级采取对应的调控策略，并根据调控策略生成对应的调控方案；所述调控策略包括拓扑优化调整策略、拓扑紧急调整策略、供区优化切负荷策略、温升越限跳闸保护策略。
[0081]
本发明通过运行状态的调控紧急程度将变压器的运行状态划分为多个安全状态等级，进而通过变压器的监测信息计算安全裕度并基于安全裕度评估变压器当前运行状态的安全状态等级，最后基于安全状态等级采取对应的调控策略来生成对应的调控方案，使得能够在保证设备运行安全的前提下，根据变压器的安全裕度充分挖掘变压器负载能力，从而能够提升变压器过载保护的效果。此外，本发明在变压器安全裕度较大时，通过网络拓扑调整提升系统安全裕度储备；在变压器安全裕度较小时，保持变压器不脱网，充分利用其过载能力为电网调控提供支撑，避免对电网带来冲击的同时有效防止连锁过载跳闸发生，也避免过早采取切负荷措施，保证客户供电的连续性；当变压器的温升越限时，通过继电保护动作于跳开变压器高低压侧断路器，使其停止运行，避免对变压器造成不可逆损害，即能够在保证设备运行安全的前提下，根据变压器的安全裕度充分挖掘变压器负载能力，从而能够保证电网-变压器协同过载控制的效果。最后，本发明通过控制对象的监测信息实现负荷的聚类并识别负荷所属的变压器供电台区，使得后续协同调控时能够准确的实现拓扑紧急调整策略和供区优化切负荷策略的实施，从而能够进一步提升变压器过载保护的效果。
[0082]
具体实施过程中，变压器的监测信息包括运行环境温度、实时负载率、油中溶气含量、绝缘含水量、变压器内部压强、顶层油温和热点温度。通过现有的线监测装置采集变压器的监测信息。
[0083]
控制对象包括(可控)开关和(可控)负荷；开关的监测信息包括馈线开关、支路开关和联络开关的开闭状态信息；通过遥测、遥信的方式采集开关的监测信息。负荷的监测信息包括负荷类别和负荷容量。通过负荷监控设备采集负荷的监测信息。
[0084]
本发明能够通过变压器和控制对象的监测信息有效的实现负荷聚类并识别负荷所属的变压器供电台区，同时，能够有效的计算和评估变压器的安全裕度，从而能够辅助电网-变压器协同过载控制的效果。
[0085]
具体实施过程中，实现负荷的聚类时，根据控制对象中负荷的监测信息(负荷侧上报的可控资源信息)按资源类别进行负荷聚合，并根据负荷类型及重要性等级生成负荷控制的优先级顺序。
[0086]
识别负荷所属的变压器供电台区时，首先根据控制对象中开关的监测信息(开关状态信息)构建网络拓扑邻接矩阵，然后根据网络拓扑邻接矩阵计算对应的网络可达矩阵，最后根据网络可达矩阵中各元素值来判断个各负荷节点是否处于同一变压器的供电台区；
[0087]
其中，计算公式如下：
[0088][0089]
式中：g表示网络可达矩阵；a表示目标区域内各负荷节点联接关系的网络拓扑邻接矩阵；nb表示目标区域内负荷节点总数；g
ij
表示网络可达矩阵g第i行j列的元素。
[0090]
本发明能够通过变压器和控制对象的监测信息有效的实现负荷的聚类、识别负荷所属的变压器供电台区，从而能够辅助电网-变压器协同过载控制。
[0091]
具体实施过程中，基于变压器的静态负载安全裕度、动态负载安全裕度和温升安
全裕度将变压器的运行状态划分为五个安全状态等级；
[0092]
安全状态等级i：ssm≥0；
[0093]
安全状态等级ii：ssm＜0&dsm≥0；
[0094]
安全状态等级iii：dsm＜0&tsm≥tsm
rel
；
[0095]
安全状态等级iv：dsm＜0&0≤tsm＜tsm
rel
；
[0096]
安全状态等级v：tsm＜0；
[0097]
式中：ssm表示静态负载安全裕度；dsm表示动态负载安全裕度；tsm表示温升安全裕度；tsm
rel
表示保证温升越限前供区切负荷措施能实施完成而预留的温升安全裕度，其根据负载率大小来整定；tsm
rel
＝k
×
(k-kd)；k表示整定斜率；k表示负载率；kd表示动态负载能力。
[0098]
其中，图3为“负载率-温度-热点温度”坐标系下变压器的五种安全状态等级的划分示意图。变压器安全状态等级的边界曲面包括：k＝1，k＝kd(θa)，θ
hs
＝θ
hs,max-k(k-kd(θa))，θ
hs
＝θ
hs,max
，θ
hs,u
＝f(θa,k)。基于评估得到的变压器静态负载安全裕度、动态负载安全裕度、温升安全裕度大小，可判定变压器当前运行点所处的安全状态等级。
[0099]
图4为环境温度为20℃时的变压器安全状态等级划分示意图，根据变压器各安全裕度评估值大小可确定变压器运行点位置，进而可确定变压器当前的运行安全状态等级。
[0100]
具体实施过程中，通过如下步骤计算变压器的安全裕度：
[0101]
s401：基于变压器的温升模型及油纸绝缘热致气泡规律计算变压器的最高热点温度限值；考虑绝缘含水量、油中溶气量和内部压强等影响变压器绝缘热致气泡起始温度的因素，引入确保热点温度限值下变压器绝缘不会产生气泡的温升安全裕量，得到变压器最高热点温度限值。通过如下公式计算最高热点温度限值：
[0102][0103]
式中：θ
hs,max
表示最高热点温度限值；θ
start
表示绝缘热致气泡起始温度；表示温升安全裕量；w表示绝缘含水量；γ表示油中溶气量；p表示变压器内部压强。
[0104]
s402：基于变压器的最高热点温度限值计算对应的动态负载能力；取变压器稳态热点温度θ
hs,u
等于其最高热点温度限值θ
hs,max
解得变压器的动态负载能力。通过如下公式计算动态负载能力：
[0105][0106]
式中：θa表示环境温度；δθ
or
、δθ
hr
分别表示额定负载时的顶层油稳态温升和热点稳态温升；k表示负载率；r表示额定负载损耗与空载损耗之比；x表示变压器油指数；y表示变压器绕组指数；e为自然常数。
[0107]
s403：基于变压器的静态负载能力、动态负载能力、最高热点温度限值设定对应的安全边界，并建立变压器的负载及温升安全域模，用以计算静态负载安全裕度、动态负载安
全裕度和温升安全裕度；
[0108]
静态负载安全裕度：
[0109]
动态负载安全裕度：
[0110]
温升安全裕度：
[0111]
式中：ssm表示静态负载安全裕度；dsm表示动态负载安全裕度；tsm表示温升安全裕度；ωn表示静态负载安全域；表示静态负载安全边界；ωd表示动态负载安全域；表示动态负载安全边界；ω
t
表示温升安全域；表示温升安全域边界；k表示负载率；kd表示动态负载能力；θ
hs
表示热点温度；θ
hs,max
表示最高热点温度限值；r表示额定负载损耗与空载损耗之比。
[0112]
其中，图5为变压器安全裕度评估示意图，其中kn表示变压器额定负载率曲线，θa表示24h环境温度变化曲线，据此评估得到的变压器24h动态负载能力如曲线kd所示，k
t
表示变压器负载率变化曲线，变压器热点温度变化曲线为θ
hs
，θ
hs,max
表示最高热点温度限值曲线，图5中ssm、dsm、tsm分别对应为某一时刻的静态负载安全裕度、动态负载安全裕度和温升安全裕度。
[0113]
本发明能够有效的计算和评估变压器的安全裕度，使得能够在保证设备运行安全的前提下，根据变压器的安全裕度充分挖掘变压器负载能力，从而能够有效的提升变压器过载保护的效果。
[0114]
具体实施过程中，据变压器当前运行点所处的安全状态等级，采取针对性的调控或保护策略；按照调控紧急程度从低到高，分别采取拓扑优化调整策略、拓扑紧急调整策略、供区优化切负荷策略、温升越限跳闸保护策略。图6为基于变压器动态安全裕度的电网-变压器协同过载控制方法实现流程图，可根据变压器不同安全状态等级采取差异性调控策略，图6中各调控策略如下：
[0115]
1)变压器的运行状态为安全状态等级i或安全状态等级ii时，采用拓扑优化调整策略；在安全状态等级i、ii下，变压器不存在热点温度越限的风险，此时通过网络拓扑调整实现重载变压器负荷的转带，同时兼顾研究区域内各变压器负载的均衡性，尽量最大化变压器安全裕度储备以保证继发故障后的变压器运行安全。
[0116]
拓扑优化调整策略的优化目标为obj1＝max(min{ssmn|n∈t})；
[0117]
式中：n为变压器的编号；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；ssmn为变压器n的静态负载安全裕度；
[0118]
基于拓扑优化调整策略生成调控方案时，其约束包括网络潮流约束、网络拓扑约
束、开关动作次数约束和运行安全约束；
[0119]
约束的公式如下：
[0120][0121]
式中：i，j，k为不同形式的节点编号；ij，jk为不同形式的支路编号；p
ij
表示支路ij的有功功率；q
ij
表示支路ij的无功功率；p
jk
表示支路jk的有功功率；q
jk
表示支路jk的无功功率；i
ij
表示支路ij的电流；r
ij
表示支路ij的电阻；x
ij
表示支路ij的电抗；pj表示负荷节点j处的净流出有功功率；qj表示负荷节点j处的净流出无功功率；ui和uj分别表示负荷节点i和负荷节点j处的电压；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；nb表示目标区域内负荷节点总数；ng表示目标区域内电源点数量；u(j)表示以负荷节点j为入负荷节点的各支路首负荷节点集合；v(j)表示以负荷节点j为出负荷节点的各支路末负荷节点集合；z
max
表示最大开关允许动作次数；s
ij,max
表示支路ij允许传输的最大视在功率；u
j,min
和u
j,max
分别表示负荷节点j处电压幅值的下限和上限；b表示所有负荷节点的集合；e表示所有支路的集合；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；e
ws
和e
ns
分别表示具有和不具有开关的支路集合；m为较大的正数，可取m＝10000；n为变压器的编号；ssmn为变压器n的静态负载安全裕度。
[0122]
2)变压器的运行状态为安全状态等级iii时，采用拓扑紧急调整策略；在安全状态等级iii下，变压器热点温度经过一段时间后会超过其热点温度限值，为了避免热点温度越限，立即启动拓扑紧急调整。为了保证方案实施的快速性，以可控开关动作次数最少为目标，同时协调切负荷措施来消除变压器过载。
[0123]
拓扑紧急调整策略的优化目标为
[0124]
式中：i，j为不同形式的节点编号；ij为支路编号；b表示所有负荷节点的集合；e表
示所有支路的集合；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；μ为罚因子；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；
[0125]
基于拓扑紧急调整策略生成调控方案时，其约束包括网络潮流约束、网络拓扑约束、开关动作次数约束、负荷削减率约束、负荷控制范围约束和运行安全约束；
[0126]
约束的公式如下：
[0127][0128]
式中：i，j，k为不同形式的节点编号；ij，jk为不同形式的支路编号；p
ij
表示支路ij的有功功率；q
ij
表示支路ij的无功功率；p
jk
表示支路jk的有功功率；q
jk
表示支路jk的无功功率；i
ij
表示支路ij的电流；r
ij
表示支路ij的电阻；x
ij
表示支路ij的电抗；pj表示负荷节点j处的净流出有功功率；qj表示负荷节点j处的净流出无功功率；ui和uj分别表示负荷节点i和负荷节点j处的电压；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；nb表示目标区域内负荷节点总数；ng表示目标区域内电源点数量；u(j)表示以负荷节点j为入负荷节点的各支路首负荷节点集合；v(j)表示以负荷节点j为出负荷节点的各支路末负荷节点集合；z
max
表示最大开关允许动作次数；s
ij,max
表示支路ij允许传输的最大视在功率；u
j,min
和uj,max
分别表示负荷节点j处电压幅值的下限和上限；b表示所有负荷节点的集合；e表示所有支路的集合；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；e
ws
和e
ns
分别表示具有和不具有开关的支路集合；m为较大的正数，可取m＝10000；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；αj表示决定负荷是否参与调控的0或1变量；表示在负荷节点j处的可切有功负荷总量；分别表示切负荷前负荷节点j处的总负荷有功和无功；βj表示负荷削减率；β
jmin
和β
jmax
分别表示最小和最大削减率；表示负荷平均功率因数角；n为变压器的编号；sn表示变压器n供区负荷节点的集合；ψ表示负荷调控区域内负荷节点的集合；dsmn为变压器n的动态负载安全裕度。
[0129]
3)变压器的运行状态为安全状态等级iv时，采用供区优化切负荷策略；当网络拓扑调整不能及时实施完成以实现重载变压器负荷的转供时，变压器将进入安全状态等级iv，此时变压器温升安全裕度小于tsm
rel
，为避免变压器温升越限，先在温升即将越限变压器供区实施优化切负荷。
[0130]
供区优化切负荷整策略的优化目标为
[0131]
式中：j为节点编号；ψ表示负荷调控区域内负荷节点的集合；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；
[0132]
基于供区优化切负荷策略生成调控方案时，其约束包括网络潮流约束、负荷削减率约束、负荷控制范围约束和运行安全约束；
[0133]
约束的公式如下：
[0134][0135]
式中：i，j，k为不同形式的节点编号；ij，jk为不同形式的支路编号；p
ij
表示支路ij的有功功率；q
ij
表示支路ij的无功功率；p
jk
表示支路jk的有功功率；q
jk
表示支路jk的无功功率；i
ij
表示支路ij的电流；r
ij
表示支路ij的电阻；x
ij
表示支路ij的电抗；pj表示负荷节点j处的净流出有功功率；qj表示负荷节点j处的净流出无功功率；ui和uj分别表示负荷节点i和负荷节点j处的电压；l
ij
分别表示拓扑调整前后支路ij开关状态的0或1变量；u(j)表示以负荷节点j为入负荷节点的各支路首负荷节点集合；v(j)表示以负荷节点j为出负荷节点的各支路末负荷节点集合；s
ij,max
表示支路ij允许传输的最大视在功率；u
j,min
和u
j,max
分别表示负荷节点j处电压幅值的下限和上限；b表示所有负荷节点的集合；e表示所有支路的集合；t表示目标区域内所有变压器编号的集合；m为较大的正数，可取m＝10000；lj表示负荷节点j处的负荷切除量；αj表示决定负荷是否参与调控的0或1变量；表示在负荷节点j处的可切有功负荷总量；分别表示切负荷前负荷节点j处的总负荷有功和无功；βj表示负荷削减率；β
jmin
和β
jmax
分别表示最小和最大削减率；表示负荷平均功率因数角；n为变压器的编号；sn表示变压器n供区负荷节点的集合；ψ表示负荷调控区域内负荷节点的集合；dsmn为变压器n的动态负载安全裕度。
[0136]
具体实施过程中，变压器的运行状态为安全状态等级v时，采用温升越限跳闸保护策略。当变压器热点温度超过其最高热点温度限值时，变压器将进入安全状态等级v，设备运行安全受到威胁，为避免给变压器造成不可逆损伤，立即跳开变压器高低压两侧断路器
使其停运。
[0137]
本发明在变压器安全裕度较大时，通过网络拓扑调整提升系统安全裕度储备；在变压器安全裕度较小时，保持变压器不脱网，充分利用其过载能力为电网调控提供支撑，避免对电网带来冲击的同时有效防止连锁过载跳闸发生，同时也避免过早采取切负荷措施，保证客户供电的连续性；当变压器的温升越限时，通过继电保护动作于跳开变压器高低压侧断路器，使其停止运行，避免对变压器造成不可逆损害，从而能够提升电网-变压器协同过载控制效果。
[0138]
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。同时，实施例中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。最后，本发明要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。