[发明专利]一种确定自冷型油浸式变压器热驱动力的方法

说明书

本发明公开了一种确定自冷型油浸式变压器热驱动力的方法，包括以下步骤：获取变压器的负载电流、环境温度和相关结构参数及物性参数，基于遗传编程建立显式油温差预测模型，将预测的油温差数据代入热驱动力模型得到自冷型油浸式变压器油流热驱动力。本发明的有益效果在于，仅需监测变压器的负载电流和环境温度即可得到热驱动力计算中的关键参量：顶层油温与底层油温的油温差，无需对在运变压器加装底层油温监测装置即可实现热驱动力的分析计算，减少人力物力的消耗，提高经济效益，为变压器冷却效果分析和运行维护提供便利。

技术领域

本发明涉及电气绝缘在线检测与故障诊断领域，特别是一种确定自冷型油浸式变压器热驱动力的方法。

背景技术

变压器在运行时存在铜损、铁损和其他形式的损耗并以热量的形式出现在变压器的内部。这些热量需要通过散热系统被及时散去，否则变压器内部绝缘材料的寿命将会缩短，影响变压器的安全运行。自冷型油浸式变压器的冷却依靠变压器油的自然循环流动，其油流冷却回路中，油循环的动力全部来自于闭合回路内温差引起的自身密度变化而产生的热驱动力，所以油流热驱动力的分析计算对评估变压器冷却系统效果具有重要价值。

热驱动力分析计算的现有方法为使用传感器监测变压器散热器的顶层油温、底层油温和环境温度数据，代入计算公式得出热驱动力。但对于大多数工程应用中在运的变压器而言，出厂时均未预先安装底层油温监测传感器。若要分析计算上述在运变压器的热驱动力，必须使变压器暂时退出运行进行改造。此举会造成一定程度的经济损失和人力物力的浪费，且存在由于传感器安装不当影响变压器原有冷却和绝缘性能的风险。因此，在变压器正常运行的过程中，若能有效利用变压器结构和物性的相关参数以及油温的间接计算手段实现热驱动力的计算分析，可避开对在运变压器热驱动力计算分析时的改造环节，减少人力物力的消耗，提高经济效益，为变压器冷却效果的分析和运行维护提供便利。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提出一种确定自冷型油浸式变压器热驱动力的方法，只需获取一台装设光纤传感器的油浸式变压器的负载电流、顶层油温、底层油温和环境温度数据，利用遗传编程对数据进行驱动建模，即可建立该变压器的油温差显式预测模型，进而求得冷却回路油流的热驱动力，实现电力系统中同等容量型号油浸式变压器油流热驱动力的分析计算。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种确定自冷型油浸式变压器热驱动力的方法，包括如下步骤：

第一步、获取自冷型油浸式变压器的油流密度ρ_oil、油流膨胀系数β_oil、冷热芯高位差Δh；

第二步、利用热驱动力Δp_d计算模型计算自冷型油浸式变压器闭合回路内的油流热驱动力，模型如下：

Δp_d＝ρ_oilgβ_oilΔhΔθ

式中，g为重力加速度，Δθ为顶层油温与底层油温的油温差；

所述油温差Δθ通过监测变压器运行中负载电流和环境温度，结合油温差预测模型计算得到；

所述油温差预测模型的获得方式包括如下步骤：

(1)获取一台装设光纤测温设备的油浸式变压器实测的顶层油温、底层油温、环境温度、负载电流数据，进一步将顶层油温减去底层油温得到油温差数据；

(2)设定油浸式变压器油温差预测模型的基本框架如下：

式中，I_pu为负载系数，θ_amb表示环境温度，t表示时间变量；