本發(fā)明涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于熱路模型獲取變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度的方法。
背景技術(shù)：
在油浸式變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，往往處于安全性考慮，其運(yùn)行的容量都是遠(yuǎn)低于額定容量，設(shè)備往往達(dá)不到有效利用，變壓器內(nèi)部絕緣材料的壽命是影響變壓器運(yùn)行容量大小的重要因素，其中絕緣材料的熱劣化六℃準(zhǔn)則，表明繞組的熱點(diǎn)溫度在80-140℃的溫度區(qū)間，每上升6℃，其絕緣老化率會(huì)增倍，導(dǎo)致其壽命減半，繞組熱點(diǎn)溫度一旦超過(guò)140℃，將危及變壓器的正常運(yùn)行，因此需要實(shí)時(shí)的監(jiān)控變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度，在現(xiàn)有的檢測(cè)繞組熱點(diǎn)溫度技術(shù)中，通常采用的是以計(jì)算的方式獲得，其計(jì)算的方法包括數(shù)值計(jì)算法，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦計(jì)算法，以及熱路比擬計(jì)算法，但是這些算法均沒(méi)有考慮外界的太陽(yáng)輻射對(duì)應(yīng)變壓器內(nèi)部的溫度造成的影響，進(jìn)而使得測(cè)出的繞組熱點(diǎn)溫度值不夠準(zhǔn)確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中獲取油浸式變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)提供一種旨在實(shí)現(xiàn)基于太陽(yáng)輻射熱量建立熱路模型，根據(jù)熱路模型獲取油浸式變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度方法。
具體技術(shù)方案如下：
一種基于熱路模型獲取變壓器的繞阻熱點(diǎn)溫度的方法，應(yīng)用于評(píng)估變壓器的過(guò)載能力，其特征在于，根據(jù)太陽(yáng)輻射熱量建立基于環(huán)境溫度的熱路模型，通過(guò)所述熱路模型獲取所述變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度；
所述熱路模型包括平均油溫模型，頂層油溫模型，繞組熱點(diǎn)溫度模型；
所述繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程：
所述頂層油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程：
所述平均溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程：
其中，qcu為銅芯熱量，qfe為鐵芯熱量，qsun為影響所述變壓器的頂層油溫的太陽(yáng)輻射能量，q′sun為影響所述變壓器的平均油溫的太陽(yáng)輻射能量，θmoil為平均油溫，θhoil為頂層油溫，θhs為繞組熱點(diǎn)溫度，θamb為環(huán)境溫度；
Cmoil，Rmoil分別為所述平均油溫的熱電容和熱阻；
Choil-moil，Rhoil-moil分別為所述頂層油溫的熱電容和熱阻；
Chs-hoil，Rhs-hoil分別為所述繞組熱點(diǎn)溫度的熱電容和熱阻；
根據(jù)所述熱路模型獲取所述繞組熱點(diǎn)溫度包括以下步驟：
步驟S1、根據(jù)所述平均油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程計(jì)算獲得平均油溫；
步驟S2、將計(jì)算獲得的所述平均油溫代入所述頂層油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程計(jì)算獲得頂層油溫；
步驟S3、將計(jì)算獲得的所述頂層油溫代入所述繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程計(jì)算獲得所述繞組熱點(diǎn)溫度。
優(yōu)選的，所述步驟S1中：
在所述平均油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程中，所述環(huán)境溫度可通過(guò)外部測(cè)量獲得，所述平均油溫的熱電容和熱阻可通過(guò)通用計(jì)算式計(jì)算獲得。
優(yōu)選的，所述步驟S2中：
在所述頂層油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程中，所述頂層油溫的熱電容和熱阻可通過(guò)通用計(jì)算式計(jì)算獲得。
優(yōu)選的，所述步驟S3中：
所述繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程中，所述繞組熱點(diǎn)溫度中的熱電容和熱阻通過(guò)通用式計(jì)算獲得。
優(yōu)選的，所述通用式為：
C為熱電容，R為熱阻；
其中，c為單位單元內(nèi)的比熱容，ρ為介質(zhì)密度，ν為介質(zhì)的體積
q為熱源，θ為導(dǎo)致熱量轉(zhuǎn)移的溫度，n為常數(shù)。
優(yōu)選的，q′sun＝0.3AcPsun，Psun＝IR＝951.39(sin a)1.15；
其中，A為所述變壓器箱體受輻射的面積；
c為所述變壓器箱體表面材料的輻射吸收率；
Psun為太陽(yáng)到達(dá)地球表面單位面積上的輻射功率；
a為太陽(yáng)高度與地平線(xiàn)的夾角。
優(yōu)選的，根據(jù)所述熱路模型，獲得所所述繞組熱點(diǎn)溫度的計(jì)算公式；
根據(jù)所述計(jì)算公式獲得所述繞組熱點(diǎn)溫度，其中，θamb為所述環(huán)境溫度，Δθor為頂層油溫升，R為負(fù)載損耗比，K為負(fù)載系數(shù)，x為變壓器油經(jīng)驗(yàn)值，y為繞組經(jīng)驗(yàn)值。
上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：在計(jì)算獲取油浸式變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度時(shí)，根據(jù)太陽(yáng)的輻射熱量以及油浸式變壓器的環(huán)境熱量建立熱路模型，通過(guò)熱路模型計(jì)算出繞組的繞組熱點(diǎn)溫度，使獲得的繞組熱點(diǎn)溫度值更加的準(zhǔn)確，克服了現(xiàn)有技術(shù)中忽略太陽(yáng)輻射熱量以及環(huán)境溫度對(duì)繞組熱點(diǎn)溫度的影響。
附圖說(shuō)明
參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說(shuō)明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
圖1為本發(fā)明一種基于熱路模型獲取變壓器的繞阻熱點(diǎn)溫度的方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。
本發(fā)明的技術(shù)方案中包括一種基于熱路模型獲取變壓器的繞阻熱點(diǎn)溫度的方法。
一種基于熱路模型獲取變壓器的繞阻熱點(diǎn)溫度的方法的實(shí)施例，應(yīng)用于評(píng)估變壓器的過(guò)載能力，其特征在于，根據(jù)太陽(yáng)輻射熱量建立基于環(huán)境溫度的熱路模型，通過(guò)熱路模型獲取變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度；
上述的熱路模型包括平均油溫模型，頂層油溫模型，繞組熱點(diǎn)溫度模型；
繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程：
頂層油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程：
平均溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程：
其中，qcu為銅芯熱量，qfe為鐵芯熱量，qsun為影響變壓器的頂層油溫的太陽(yáng)輻射能量，q′sun為影響變壓器的平均油溫的太陽(yáng)輻射能量，θmoil為平均油溫，θhoil為頂層油溫，θhs為繞組熱點(diǎn)溫度，θamb為環(huán)境溫度；
Cmoil，Rmoil分別為平均油溫的熱電容和熱阻；
Choil-moil，Rhoil-moil分別為頂層油溫的熱電容和熱阻；
Chs-hoil，Rhs-hoil分別為繞組熱點(diǎn)溫度的熱電容和熱阻；
根據(jù)熱路模型獲取繞組熱點(diǎn)溫度包括以下步驟：
步驟S1、根據(jù)平均油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程計(jì)算獲得平均油溫；
步驟S2、將計(jì)算獲得的平均油溫代入頂層油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程計(jì)算獲得頂層油溫；
步驟S3、將計(jì)算獲得的頂層油溫代入繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程計(jì)算獲得繞組熱點(diǎn)溫度。
上述技術(shù)方案中，通過(guò)建立熱路模型，可方便的實(shí)時(shí)計(jì)算獲取的變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度，其中熱路模型主要由平均油溫模型，頂層油溫模型，繞組溫度模型組成；
在計(jì)通過(guò)熱路模型計(jì)算獲得變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度時(shí)；
首先可通過(guò)平均油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程計(jì)算獲得平均油溫，具體的計(jì)算過(guò)程為，qcu，銅芯熱量，qfe，鐵芯熱量，qsun，影響變壓器的頂層油溫的太陽(yáng)輻射能量，q′sun，影響變壓器的平均油溫的太陽(yáng)輻射能量，可通過(guò)計(jì)算獲得，Cmoil，Rmoil分別可計(jì)算獲得，環(huán)境溫度可通過(guò)測(cè)量獲得，因此在平均油溫對(duì)應(yīng)的微分方程式中僅平均油溫是未知，通過(guò)將計(jì)算獲得的已知數(shù)據(jù)帶入此微分方程中即可算出平均油溫；
接著將算出的平均油溫值帶入頂層油溫模型中，其中在頂層油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程式中，Choil-moil，Rhoil-moil可通過(guò)具體算出，其它的變量同樣可以計(jì)算獲得，因此可通過(guò)算出的已知量求出頂層油溫；
最后將算出的頂層油溫帶入繞組熱點(diǎn)溫度模型中，其中在繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程式中，Chs-hoil，Rhs-hoil可通過(guò)計(jì)算獲得，其它的變量同樣可以計(jì)算獲得，因此可通過(guò)算出的已知量求出熱點(diǎn)油溫；
需要說(shuō)明的是，由于太陽(yáng)輻射的角度不同因此會(huì)出現(xiàn)影響變壓器的頂層油溫的太陽(yáng)輻射能量，以及影響變壓器的平均油溫的太陽(yáng)輻射能量；
變壓器的繞組熱點(diǎn)溫度表示變壓器的繞組中最熱的溫度點(diǎn)。
在一種較優(yōu)的實(shí)施方式中，步驟S1中：
在平均油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程中，環(huán)境溫度可通過(guò)外部測(cè)量獲得，平均油溫的熱電容和熱阻可通過(guò)通用計(jì)算式計(jì)算獲得。
在一種較優(yōu)的實(shí)施方式中，步驟S2中：
在頂層油溫模型對(duì)應(yīng)的微分方程中，頂層油溫的熱電容和熱阻可通過(guò)通用計(jì)算式計(jì)算獲得。
在一種較優(yōu)的實(shí)施方式中，步驟S3中：
繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的微分方程中，繞組熱點(diǎn)溫度中的熱電容和熱阻通過(guò)通用式計(jì)算獲得。
在一種較優(yōu)的實(shí)施方式中，通用式為：
C為熱電容，R為熱阻；
其中，c為單位單元內(nèi)的比熱容，ρ為介質(zhì)密度，ν為介質(zhì)的體積
q為熱源，θ為導(dǎo)致熱量轉(zhuǎn)移的溫度即溫升，n為常數(shù)。
上述技術(shù)方案中，平均油溫模型，頂層油溫模型，繞組熱點(diǎn)溫度模型對(duì)應(yīng)的熱電容以及熱阻，均通過(guò)該通用式計(jì)算獲得；
需要說(shuō)明的是熱路模型中變壓器的熱阻，包括兩種，一種是變壓器箱體對(duì)外散熱熱阻，一種是變壓器冷卻器散熱熱阻，其中變壓器箱體散熱熱阻較大，對(duì)變壓器整體散熱影響較小，通常忽略不計(jì)，只計(jì)算變壓器冷卻器散熱熱阻，其計(jì)算公式為：
hF表示未受到風(fēng)扇作用的片散表面換熱系數(shù)，hN表示受到風(fēng)扇作用的片散表面換熱系；W、H分別表示片散的寬度與高度。
在一種較優(yōu)的實(shí)施方式中，q′sun＝0.3AcPsun，Psun＝IR＝951.39(sin a)1.15；
其中，A為變壓器箱體受輻射的面積，單位㎡；
c為變壓器箱體表面材料的輻射吸收率，變壓器表面的輻射吸收率決定于材料性質(zhì)、顏色以及表面粗糙度等；
Psun為太陽(yáng)到達(dá)地球表面單位面積上的輻射功率，單位W/㎡
a為太陽(yáng)高度與地平線(xiàn)的夾角。
在一種較優(yōu)的實(shí)施方式中，根據(jù)所述熱路模型中的油溫模型，頂層油溫模型，繞組熱點(diǎn)溫度模型，推倒獲得所所述繞組熱點(diǎn)溫度的計(jì)算公式；
根據(jù)所述計(jì)算公式獲得所述繞組熱點(diǎn)溫度值；其中，θamb為所述環(huán)境溫度，Δθor為頂層油溫升，Δθhoil為額定負(fù)載下熱點(diǎn)到頂層油的溫度梯度，R為負(fù)載損耗比，K為負(fù)載系數(shù)，x為變壓器油經(jīng)驗(yàn)值，y為繞組經(jīng)驗(yàn)值。
負(fù)載損耗比，負(fù)載系數(shù)，變壓器油經(jīng)驗(yàn)值，繞組經(jīng)驗(yàn)值的參數(shù)值均是已知，可獲得，根據(jù)獲得的頂層溫度可計(jì)算獲得最終的繞組熱點(diǎn)溫度。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見(jiàn)的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。