[发明专利]基于光纤测温的铁心损耗和分布估计方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于光纤测温的铁心损耗和分布估计方法和装置。本发明基于光纤测温的铁心损耗和分布估计装置，包括：铁心、漆包线、可变电压源、电阻、绝缘胶带、石棉网和光纤测温装置。其中，所述漆包线紧密缠绕在铁心上，所述漆包线与电阻和可变电压源串联；所述光纤测温装置的光纤探头使用绝缘胶带牢固固定在铁心上，石棉网将铁心、线圈和光纤测温探头包裹在内，使其对外绝热。本发明的有益效果：本方法和装置在光纤测温基础上计算得出损耗和分布，装置的装配简单易操作，计算结果容易得出且确实可靠。

技术领域

用于电力系统中变压器、磁阀式可控电抗器等功率设备铁心结构损耗的计算和损耗分布的估测。找出损耗较大位置，以便做好有效的散热措施，防止局部温度过高，产生局部热点，导致设备烧毁，造成经济损失。

背景技术

变压器在电力行业中是不可或缺的功率设备，磁阀式可控电抗器随着电力行业的发展也得到了广泛的应用，同时，铁心结构在这些大型功率设备中普遍使用。

在设备工作时，铁心会产生大量的损耗。其损耗主要由三部分组成：涡流损耗、磁滞损耗和附加损耗。为了减少涡流损耗，一般将整体铁心替代为叠片铁心。但是，优化后的铁心依然会产生较大的损耗，再加之恶劣的散热条件，使得铁心的温度容易过高，降低设备运行稳定性，严重时会导致设备烧毁。因此对功率设备铁心损耗的计算以及损耗分布的估测显得尤为重要。

目前在工程上，单片硅钢片的损耗计方法有两种：

一是基于已经测得的BP(磁通密度和功率)曲线，如图1所示，通过测出其磁通密度并使用插值法来计算损耗。但是对于大量硅钢片组成的铁心，由于结构的变化和较复杂的物理场，已经难以应用BP曲线来准确计算损耗以及损耗分布。这阻碍了铁心结构优化以及散热量的合理设计。

二是测量得到磁通密度随时间变化函数B(t)，代入铁心损耗计算公式可得到铁心损耗实时变化函数P_Fe(t)：

式中，ρ(kg/m³)为铁心所使用硅钢片的密度，f为电压激励频率，h_s(t)为瞬时磁场强度。此方法需要测量计算实时场强和磁通密度，当硅钢片达到饱和时电流产生畸变，从而难以进行实时场强和磁通密度的测量和计算。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光纤测温的铁心损耗和分布估计方法和装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于光纤测温的铁心损耗和分布估计装置，包括：铁心、漆包线、可变电压源、电阻、绝缘胶带、石棉网和光纤测温装置；

其中，所述漆包线紧密缠绕在铁心上，所述漆包线与电阻和可变电压源串联；所述光纤测温装置的光纤探头使用绝缘胶带牢固固定在铁心上，石棉网将铁心、线圈和光纤测温探头包裹在内，使其对外绝热。

在其中一个实施例中，还包括计算机。

在其中一个实施例中，光纤信号传输到计算机上，得到铁心上各点位置的实时温升曲线。

在其中一个实施例中，光纤信号通过光纤解码器传输到计算机上。

一种铁心损耗估计方法，包括：

可变电压源为线圈提供电压激励，因电磁感应在铁心上产生磁场，磁场在铁心产生的损耗使得铁心温度上升；

铁心损耗模型：

P_Fe＝P_f+P_c+P_e (2)

式中，P_Fe(W)为铁心损耗，P_f(W)为涡流损耗，P_c(W)为磁滞损耗，P_e(W)为附加损耗；