[发明专利]一种基于温升特性的变压器负荷能力评估方法

说明书

本发明公开了一种基于温升特性的变压器负荷能力评估方法，包括以下步骤：(1)获得变压器离线数据并采集变压器顶层油温、环境温度、日照辐射功率、负荷电流等在线信息，完成变压器实时数据储备；(2)建立变压器热点温度计算模型，实时监测变压器热点温度；(3)计算变压器相对寿命损失值；(4)采用变压器热点温度限值和相对寿命损失值作为负荷能力约束条件；(5)变压器负荷能力分析，依据变压器三种负荷状态，分别评估不同负荷状态下变压器的最大负荷率或最大可持续运行时间。本发明方法提高了热点温度计算结果的准确度，并依据不同负荷状态对变压器负荷能力进行具体分析，准确评估变压器负荷能力，便于实际运用。

技术领域

本发明属于电力变压器技术领域，具体涉及一种基于温升特性的变压器负荷能力评估方法。

背景技术

油浸式电力变压器作为电网的关键设备，是社会各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备之一。然而，变压器负载能力受限或过载损坏极有可能引起电网大面积限电，造成重大经济损失和不良的社会影响。为了保证变压器的安全稳定运行，一方面制造厂家改进变压器导油结构和线饼分布，提升其负载裕度。另一方面，变压器运行管理单位常常留有安全余量，将正常负载率限制在额定值的80％以下。两方面因素导致变压器实际负载率长期低于其负荷能力允许值，造成资源浪费。

目前，国内外许多学者对变压器负载能力已经展开较多研究，并取得了一定进展。国内部分学者采用GB/T15164—94《油浸式电力变压器负载导则》推荐的热点温度计算方法，以绕组热点温度140℃为约束条件，核算变压器过负荷能力，结果表明该方法能提高变压器15％的输电容量。重庆大学的江淘沙等人提出了一种基于底层油温的等效热路模型，并通过实验验证了该模型的有效性。Martin D等人考虑了油中微水和氧气含量，对IEEE推荐的变压器剩余寿命计算方法进行修正，实验结果表明改进方法更符合实际情况。Chowdhury等人提出了一种新型可靠性成本模型评估不同应急能力下变压器的负载效益，为变压器运行管理提供指导建议。纵观已有的热点温度计算方法，尚存在以下问题：1)在计算变压器热点温度时，忽略了日照辐射的影响，容易造成热点温度计算结果出现不必要的偏差；2)现有负荷能力评估方法主要依赖于负载率与绕组温升关系，常忽略变压器相对损失寿命以及辅助设备容量(如套管和分解开关)对负荷能力的影响；3)在评估变压器负荷能力时，未能评估不同负载状态下的负荷能力，不便于实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种计算简单、准确度高且实用性强的基于温升特性的变压器负荷能力评估方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种基于温升特性的变压器负荷能力评估方法，包括以下步骤：

1)获得变压器离线和在线数据，完成变压器实时数据储备；

2)分析变压器内部传热过程和热电类比理论，综合考虑负载损耗、油粘度、环境温度和日照辐射的影响，建立热点温度θ_hs计算模型，然后采用Runge-Kutta法求解，获得变压器当前热点温度θ_hs；

3)采用上述热点温度θ_hs计算结果作为输入量，计算变压器相对老化速率V，然后对V进行定积分运算求得变压器相对寿命损失值L；

4)构建变压器负荷能力约束条件；

5)进行变压器负荷能力分析，获得变压器的最大负荷率K_max或最大可持续运行时间T_max。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，变压器离线数据包含变压器台账信息、设计制造参数以及出厂温升试验数据，变压器在线数据包含顶层油温、环境温度、日照辐射功率和负荷电流。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，变压器当前热点温度θ_hs的计算模型如下：