一种获取干式空心电抗器的温升热点及温度监测的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种获取干式空心电抗器的温升热点的方法，其包括获取实际空心电抗器结构参数和系统参数并输入处理器；处理器根据输入的电抗器端电压值作为载荷，计算出各层绕组的焦耳热；处理器以计算所得的焦耳热作为热源，利用流场‑固体传热的耦合模型，计算出电抗器包封的温度场分布，定位包封热点。基于此方法还公开了适用于干式空心电抗器温度监测方法及系统。通过利用计算出的焦耳热直接迭代算出传感器安装坐标的算法，实现了同一场景中一个阶段完成坐标定位的过程，简化了步骤。且系统中采用了低功耗的ZigBee芯片，对电路同时进行了优化，极大的减小了系统开销。

A method and system for obtaining temperature rise hot spot and temperature monitoring of dry type air reactor

The invention discloses a method for obtaining the temperature rise of the hot dry hollow reactor, which comprises obtaining parameters of the actual reactor structure parameters and system and input processor; processor as the load voltage according to the input value of the reactor, the calculated Joule heat of each layer winding; Joule heat processor to calculated by using the coupling as the heat source. Flow model solid heat transfer, to calculate the temperature field distribution of the reactor entrapment, entrapment hot location. Based on this method, the temperature monitoring method and system for dry type air reactor are also disclosed. By calculating the Joule heat directly and iteratively, the algorithm of sensor installation coordinates is calculated, and the coordinate positioning process in one stage is realized in the same scene, which simplifies the steps. And the low power ZigBee chip is used in the system, and the circuit is optimized at the same time, which greatly reduces the system overhead.

【技术实现步骤摘要】
一种获取干式空心电抗器的温升热点及温度监测的方法和系统
本专利技术涉及工业自动化检测
，特别是涉及一种获取干式空心电抗器的温升热点及温度监测的方法和系统。
技术介绍
干式空心电抗器在电力系统中运用广泛，近年来，干式空心电抗器烧毁的事件时有发生，造成了生产安全事故和财产损失。干式空心电抗器运行在自然散热的工作条件下，当系统发生过压过流、谐波含量过高或者环境温度升高时，电抗器往往发热严重。在散热条件较差的情况下，电抗器包封温度升高，长时间运行于高温会对包封绝缘产生损坏，最终发生匝间短路，引起电抗器烧毁，因此，对干式空心电抗器的包封温度进行监测至关重要。目前适用于干式空心电抗器的温度监测系统较少，普通的温度监测系统算法上需要先进行电场-磁场的耦合，再进行流场-固体传热的耦合计算两个过程，对干式空心电抗器包封的最热点计算误差较大，因此会影响采集节点的布局。且传统温度传感器采集节点体积较大，不适于安装在狭小的包封气道中；已存在的干式空心电抗器温度监测系统，一方面采用有线通信的方式，不利于测温节点的拓展和产品的安装，并且通信容易受到干扰。另一方面，所设计的传感器功耗较高，需频繁更换电池；传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取干式空心电抗器的温升热点的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取实际空心电抗器结构参数和系统参数并输入处理器，所述结构参数包括相对磁导率μr，径向方向坐标r、轴向方向坐标z、线圈端电压u、线圈电阻R、导热系数k、固体绝热面Aj和散热面As，所述系统参数包括真空磁导率μ0；S2，处理器根据输入的电抗器端电压作为载荷，计算出所述干式空心电抗器中各包封内各层绕组的焦耳热；S3，处理器以计算所得的焦耳热作为热源，计算出电抗器包封的温度场分布，定位包封热点。

【技术特征摘要】
1.一种获取干式空心电抗器的温升热点的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取实际空心电抗器结构参数和系统参数并输入处理器，所述结构参数包括相对磁导率μr，径向方向坐标r、轴向方向坐标z、线圈端电压u、线圈电阻R、导热系数k、固体绝热面Aj和散热面As，所述系统参数包括真空磁导率μ0；S2，处理器根据输入的电抗器端电压作为载荷，计算出所述干式空心电抗器中各包封内各层绕组的焦耳热；S3，处理器以计算所得的焦耳热作为热源，计算出电抗器包封的温度场分布，定位包封热点。2.根据权利要求1所述的获取干式空心电抗器的温升热点的方法，其特征在于，所述步骤S2中，焦耳热的具体计算方法为：干式空心电抗器包含并联的多个包封绕组，每个包封绕组内包含平行的多层铝导线线圈，对于线圈绕组部分，以矢量磁位A和电流i为自由度；其它区域则以矢量磁位A为自由度；在二维轴对称坐标系下，且满足微分方程其中，μ0为真空磁导率，μr为相对磁导率.r，和z为方向坐标轴，为A在方向的大小，为电流密度；电抗器的外部电路方程为：其中，u为线圈端电压，R为线圈电阻；联立上述方程(1)、(2)，得到场路耦合矩阵方程组，对电抗器磁场进行计算：其中，[CiA]为电感阻尼矩阵，[KAA]为位劲度矩阵，[KAi]为磁位-电流耦合劲度矩阵，[Kie]为电流-电动势耦合劲度矩阵，[A]为节点向量位矩阵；[J]为节点电流矩阵；[e]为节点电动势矩阵；联立上述方程(3)解出自由度矢量磁位A和电流i，则焦耳热为Q＝i2R(4)。3.根据权利要求1所述的获取干式空心电抗器的温升热点的方法，其特征在于，所述步骤S3中，计算出电抗器包封的温度场分布，定位包封热点，具体方法为：每个包封绕组的温度分布，受到周围流体的影响，流体满足连续性方程、动量守恒方程以及能量守恒方程，分别为：连续性方程具体为：动量守恒方程为：由(5)、(6)和(7)求出流体速度场和压力分布；能量守恒方程具体为：结合速度场和压力分布由(8)式求出流体温度分布Tl；式中，ρ是空气密度μ指粘度系数，P指压力，c指给定热量Tl指流体的温度，vr和vz指分别在r和z方向的速度，Q是铝导线中单位体积的焦耳热；电抗器稳态温度场控制方程具体为：

【专利技术属性】
技术研发人员：熊兰，李春，钟培文，王珊，张亚扶，宿小兰，杨子康，
申请(专利权)人：重庆大学，国家电网公司，国网重庆市电力公司市区供电分公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50