[发明专利]一种配电变压器最热点温度智能化监测方法

说明书

本发明公开了一种配电变压器最热点温度智能化监测方法，包括以下步骤：计算变压器的顶层油时间常数、计算变压器的绕组时间常数、计算变压器的热点系数、引入以上中间参量至最热点温度计算模型、同时收集并记录环境温度、记录由电流传感器监测的绕组电流，最终实现最热点温度的监测。该方法兼顾了变压器本体设计参数和运行状态，保证了最终获得的最热点温度的动/稳态的有效性。

技术领域

本发明涉及一种配电变压器最热点温度智能化监测方法，属于电气绝缘在线检测与故障诊断领域。

背景技术

配电变压器是配电系统中的关键设备，其寿命管理及优化设计得到了广泛关注，最热点温度是制约配电变压器运行的主要因素，因此准确评估配电变压器最热点温度十分重要。智能化与数据化是智能电网的发展方向，发挥每台设备的数据潜力是实现智能电网的前提。因此，配电变压器的最热点温度数据是电力系统全局进行配置和调控的重要数据源。

光纤测温是监测变压器热点温度最为直接、准确的手段，然而，大多数已投运变压器未安装光纤测温系统且再改造、升级的成本十分昂贵。配电变压器是用量最为广泛的一种变压器，常用于住宅区、工厂等低电压等级的配电场所。然而由于其数量庞大、单体价格不高，导致往往忽略其温升监测。然而，了解最热点温度对于合理配置负载、整体评估服役寿命具有重要意义。本专利提出一种考虑变压器热时间常数随负载系数变化的热点温度监测方法，其考虑了热时间常数随负载系数的变化使得准确性增加，同时监测量获取简便易于实现。

发明内容

有鉴于上，本发明的目的是提供一种配电变压器最热点温度智能化监测方法，通过考虑变压器自身设计参数、运行状态、外部环境温度等，较为准确、便捷地监测配电变压器最热点温度。本发明解决上述问题的技术方案是包括以下步骤：

第一步，利用式(1)计算变压器顶层油时间常数τ_oil：

式中，m_A是铁心和绕组的质量，c₁是铁心和绕组的等效比热容，取为0.132J/(kg·℃)；m_T是油箱和附件的质量，c₂是油箱和附件的等效比热容，取为0.0882J/(kg·℃)；m_O是油箱中油的质量，c₃是油箱中油的等效比热容，取为0.4J/(kg·℃)；P_load,rated是额定负载损耗(由常规变压器短路试验可得)，P_no-load是空载损耗(由常规变压器空载试验可得)；Δθ_oil,rated是额定顶层油相对环境温升；K是负载系数；对于配电变压器，变压器油指数x取0.75。

第二步，利用式(2)计算变压器绕组时间常数τ_w：

式中，m_W是绕组的质量，c₀是绕组绕线金属的比热容；g_rated是额定负载下绕组平均温度对油平均温度的梯度(即：额定负载下绕组平均温度与油平均温度之差，可由出厂时温升试验获知)；对于配电变压器，变压器绕组指数y取1.5。

第三步，利用下式计算变压器的热点系数：

上式中Re表示绕组区域的雷诺数，对于绕组这一特定区域，其表达式如下：

其中，W_duct为绕组区域竖直油道的宽度(即：绕组与旁边绝缘筒的径向距离)，v_ave是竖直油道的平均油流速度，ρ_oil是变压器油的密度，μ_oil是变压器油的动力粘度；系数a_i又可通过下式确定：