[发明专利]三相电流不平衡时变压器顶油温度的计算方法及系统

说明书

本发明公开了三相电流不平衡时变压器顶油温度的计算方法及系统，通过定义相电流不平衡度、平均负载率的概念，根据变压器三相电流不平衡对变压器损耗的影响，量化了相电流不平衡度、平均负载率与变压器损耗之间的关系，根据变压器损耗与变压器顶油温升的关系，提出了三相电流不平衡时变压器顶油温度的计算模型，使之适用于三相电流不平衡时的顶油温度计算，获取更为准确的变压器顶油温度数据，获得准确的变压器顶油温度后根据变压器顶油的温度变化动态调整负载，能够提高变压器运行效率，延长变压器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电力系统的变压器技术领域，具体的说，是涉及三相电流不平衡时变压器顶油温度的计算方法及系统。

背景技术

变压器是电力系统最重要也最昂贵的设备之一，其安全、可靠运行是供电部门为电力用户持续供电的基础。油浸式电力变压器的顶油温度是求取热点温度的关键信息，同时也是限制变压器长期负载能力的重要因素。当准确计算顶油温度，能够根据变压器顶油的温度变化动态调整负载，提高变压器运行效率，延长变压器的使用寿命，因此，获得准确的变压器顶油温度数据对变压器的运行效率和使用寿命至关重要。

近年来，随着大量单相、三相不对称负荷的接入以及用户用电的不同时性，导致配电网三相不平衡程度日益严重，此外，国家大力发展新能源发电，分布式电源的规模也在逐渐扩大，但分布式电源多以单相的形式接入配电网，加剧了电网的三相不平衡程度。配电变压器常年运行在此情况下，不仅容量难以得到充分利用，损耗大量增加，而且严重影响绝缘寿命。文献[林海雪.电力系统的三相不平衡讲座——第三讲三相不平衡的危害(下)[J].供用电,1998(1):49-53.]归纳总结了三相不平衡对变压器的各种危害，指出变压器额定负载下，电流不平衡度为10％时，绝缘寿命缩短16％。调研表明，我国配电网中，配电变压器台区普遍存在三相电流不平衡情况，尤其在低压配电网中，三相电流不平衡程度更为严重。文献[杨云龙,王凤清.配电变压器三相不平衡运行带来的附加损耗、电压偏差及补偿方法[J].电网技术,2004,28(8):73-76]详细推导了三相电流不平衡下变压器产生的附加损耗，但并未深入分析三相电流不平衡度与附加损耗之间的定量关系。

对油浸式电力变压器而言，热点温度是限制其负载能力和热老化的关键因素，而顶油温度又是获取变压器热点温度的核心所在，因此，有必要获取准确的顶油温度。变压器内部温度获取方法主要有直接测量法、数值计算法、热路模型法；直接测量法需要在变压器内部安装温度测量设备，费用昂贵；数值计算法主要以有限元分析方法为基础，计算时需要参数较多，实时性差；而热路模型法是基于热电类比理论，将变压器内部温度求取转化为电路简单计算的方法，可行性强。就目前的现有技术中，所建立的变压器顶油温度模型均是基于变压器运行于三相平衡的情况，而未考虑三相电流不平衡对顶油温度的影响。

因此，如何设计一种变压器顶油温度的计算方法，使其能够适用于三相不平衡时的变压器顶油温度计算，同时具有更高的准确度是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了三相电流不平衡时变压器顶油温度的计算方法，通过定义相电流不平衡度、平均负载率的概念，根据变压器三相电流不平衡对变压器损耗的影响，量化了相电流不平衡度、平均负载率与变压器损耗之间的关系，根据变压器损耗与变压器顶油温升的关系，提出了三相电流不平衡时变压器顶油温度的计算模型，使之适用于三相电流不平衡时的顶油温度计算，获取更为准确的变压器顶油温度数据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

三相电流不平衡时变压器顶油温度的计算方法，包括如下步骤：

采集变压器二次侧三相相电流数值；

根据三相相电流数值计算每一相的相电流不平衡度；

计算变压器的平均负载率；

根据计算的每一相的相电流不平衡度和平均负载率计算变压器的顶油温度。