[發明專利]一種配電變壓器最熱點溫度智能化監測方法

在審

• 申請號: 201811214718.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109269673A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 李曉囡
• 申請（專利權）人: 李曉囡
• 主分類號: G01K13/00
• 分類號: G01K13/00
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發明公開了一種配電變壓器最熱點溫度智能化監測方法，包括以下步驟：計算變壓器的頂層油時間常數、計算變壓器的繞組時間常數、計算變壓器的熱點系數、引入以上中間參量至最熱點溫度計算模型、同時收集并記錄環境溫度、記錄由電流傳感器監測的繞組電流，最終實現最熱點溫度的監測。該方法兼顧了變壓器本體設計參數和運行狀態，保證了最終獲得的最熱點溫度的動/穩態的有效性。

技術領域

本發明涉及一種配電變壓器最熱點溫度智能化監測方法，屬于電氣絕緣在線檢測與故障診斷領域。

背景技術

配電變壓器是配電系統中的關鍵設備，其壽命管理及優化設計得到了廣泛關注，最熱點溫度是制約配電變壓器運行的主要因素，因此準確評估配電變壓器最熱點溫度十分重要。智能化與數據化是智能電網的發展方向，發揮每臺設備的數據潛力是實現智能電網的前提。因此，配電變壓器的最熱點溫度數據是電力系統全局進行配置和調控的重要數據源。

光纖測溫是監測變壓器熱點溫度最為直接、準確的手段，然而，大多數已投運變壓器未安裝光纖測溫系統且再改造、升級的成本十分昂貴。配電變壓器是用量最為廣泛的一種變壓器，常用于住宅區、工廠等低電壓等級的配電場所。然而由于其數量龐大、單體價格不高，導致往往忽略其溫升監測。然而，了解最熱點溫度對于合理配置負載、整體評估服役壽命具有重要意義。本專利提出一種考慮變壓器熱時間常數隨負載系數變化的熱點溫度監測方法，其考慮了熱時間常數隨負載系數的變化使得準確性增加，同時監測量獲取簡便易于實現。

發明內容

有鑒于上，本發明的目的是提供一種配電變壓器最熱點溫度智能化監測方法，通過考慮變壓器自身設計參數、運行狀態、外部環境溫度等，較為準確、便捷地監測配電變壓器最熱點溫度。本發明解決上述問題的技術方案是包括以下步驟：

第一步，利用式(1)計算變壓器頂層油時間常數τ_oil：

式中，m_A是鐵心和繞組的質量，c₁是鐵心和繞組的等效比熱容，取為0.132J/(kg·℃)；m_T是油箱和附件的質量，c₂是油箱和附件的等效比熱容，取為0.0882J/(kg·℃)；m_O是油箱中油的質量，c₃是油箱中油的等效比熱容，取為0.4J/(kg·℃)；P_load,rated是額定負載損耗(由常規變壓器短路試驗可得)，P_no-load是空載損耗(由常規變壓器空載試驗可得)；Δθ_oil,rated是額定頂層油相對環境溫升；K是負載系數；對于配電變壓器，變壓器油指數x取0.75。

第二步，利用式(2)計算變壓器繞組時間常數τ_w：

式中，m_W是繞組的質量，c₀是繞組繞線金屬的比熱容；g_rated是額定負載下繞組平均溫度對油平均溫度的梯度(即：額定負載下繞組平均溫度與油平均溫度之差，可由出廠時溫升試驗獲知)；對于配電變壓器，變壓器繞組指數y取1.5。

第三步，利用下式計算變壓器的熱點系數：

上式中Re表示繞組區域的雷諾數，對于繞組這一特定區域，其表達式如下：

其中，W_duct為繞組區域豎直油道的寬度(即：繞組與旁邊絕緣筒的徑向距離)，v_ave是豎直油道的平均油流速度，ρ_oil是變壓器油的密度，μ_oil是變壓器油的動力粘度；系數a_i又可通過下式確定：