[發明專利]一種基于改進的動態熱模型的變壓器狀態確定方法

在審

• 申請號: 202011001221.2
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112115647A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 李應光;孫德興;李春;梁國芳
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司東莞供電局;廣東電網有限責任公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12;G01R31/00;G01N25/20;G06F119/02;G06F119/04;G06F119/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 尹君君

本發明涉及電力技術領域，公開了一種基于改進的動態熱模型的變壓器狀態確定方法，包括步驟：獲取環境溫度、負載率以及冷卻器狀態；將所述環境溫度、負載率以及冷卻器狀態作為輸入，熱點溫度、頂層油溫、散熱器溫度、底層油溫作為輸出，根據改進的動態熱模型計算獲得模型參數。不同于現有熱模型通過各部分溫升在一定時間內的平均值來間接衡量環境溫度的變化，本發明實施例提供的改進的動態熱模型考慮到了環境溫度的直接變化以及變壓器內部溫度變化對變壓器油參數的影響，更能反映實際物理狀況，因此所獲得的變壓器狀態信息的準確度更高，更具實用性。

技術領域

本發明涉及及電力設備技術領域，尤其涉及一種基于改進的動態熱模型的變壓器狀態確定方法。

背景技術

在電力變壓器作為電力系統中最昂貴、最重要的設備之一，擔負著電網間電壓變化、電能轉換的功能，其負載能力是制約電網變電容量限額的主要因素，同時，它的運行狀態也在很多方面深入地影響著電力系統的穩定性和可靠性。變壓器繞組的熱點溫度是限制其負載能力的主要決定因素，它與負載電流數值、負載損耗和雜散損耗等有關。熱點溫度超過該處絕緣水平所能允許的長期平均溫度時會破壞絕緣或導致壽命損失。因此，變壓器負載能力研究的實質是分析變壓器在熱點溫度不超過溫度限值且不影響正常使用壽命的情況下所能承載的最大負荷及可持續時間的問題。當變電站出現“N-1”事故時，如果變壓器有較高的負載能力，不僅可以使變壓器在一定過載范圍內安全穩定地運行，還可以給調度留出時間裕度。

電力系統是一個龐大且復雜的系統，各個電力設備通過變壓器緊密相連，大型的主變壓器一旦發生故障，將對電力網絡的運行產生深刻影響，并造成巨大的經濟損失，若故障不能及時排除，嚴重時甚至會導致整個電力系統的崩潰。現代變壓器特別是在其超銘牌額定容量運行時，需要預測內部的溫度情況，確定熱點溫度，以便能夠及時、準確地捕捉到引發事故的先兆現象，保證供電的穩定性和可靠性，使變壓器在各種負載情況下具有正常的工作壽命，避免因過熱而引發的事故。

目前，油浸式變壓器常用的熱電類比模型，是基于傳熱學和電路原理建立的3節點等效熱路模型，但是此熱電類比模型未考慮環境溫度的直接變化，而是通過各部分溫升在一定時間內的平均值來間接衡量環境溫度的變化，以及未考慮到變壓器的內部溫度變化對變壓器油參數的影響，因而計算得到的變壓器狀態信息的準確度較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于改進的動態熱模型的變壓器狀態確定方法，提高計算準確度和實用性。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于改進的動態熱模型的變壓器狀態確定方法，包括步驟：

獲取環境溫度、負載率以及冷卻器狀態；

將所述環境溫度、負載率以及冷卻器狀態作為輸入，熱點溫度、頂層油溫、散熱器溫度、底層油溫作為輸出，根據動態熱模型計算獲得模型參數；

所述動態熱模型的模型表達式為：

其中，P_all表示分散的銅耗和鐵耗的整體熱源；θ₁'表示熱點溫度值；θ₂'表示頂層油溫；θ₃'表示散熱器溫度；θ₄'表示底層油溫；θ_amb實際的環境溫度；

C₁表示鐵芯、繞組和部分絕緣油的熱容組成的集總熱容；C₂、C₃和C₄分別表示頂層油溫升節點、散熱器溫度節點和底層油溫升節點對環境溫度的集總熱容。

可選的，還包括步驟：利用遺傳算法優化得到所述模型參數。

可選的，所述遺傳算法通過選擇、交叉和變異三個算子來跟蹤最優的結果。