一种配电变压器的健康状态预警方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种配电变压器的健康状态预警方法及装置，包括：采集配电变压器的负载电流及其所在环境的环境温度；根据配电变压器的负载电流及其所在环境的环境温度确定配电变压器绕组热点温度；根据配电变压器的绕组热点温度进行配电变压器的健康状态预警。本发明专利技术通过对外部温度及配电变压器电压、电流的测量实现对配电变压器绕组热点温度的准确实时监测，并预估配电变压器所处的运行状态，为配电变压器的过载控制、配电变压器的使用效率以及配电变压器的安全稳定运行了提供重要的支持。

A Health Pre-warning Method and Device for Distribution Transformer

【技术实现步骤摘要】
一种配电变压器的健康状态预警方法及装置
本专利技术涉及配电变压器
，具体涉及一种配电变压器的健康状态预警方法及装置。
技术介绍
配电变压器是配电网的关键设备之一，其寿命与变压器内部绝缘变化具有紧密联系。配电变压器热点温度即变压器内绝缘区域达到的最高点温度值，是影响绕组绝缘寿命的最重要原因之一，也是变压器负载值的最主要限制因素。当负载超过额定容量或环境温度高于设计环境温度时，变压器可能遭受一定程度的危险，并且加速老化。短时增加负载会使变压器的铜损增加，绕组热点温度升高，可能使绝缘强度暂时性降低，但是接受这种短时过负载条件比失去供电更好。过高的环境温度会使配电变压器在正常负载条件下运行时的绕组热点温度有可能超出设计规范，从而影响配电变压器的安全运行。所以当这些运行状态一旦出现时，为了避免发生故障，需要以热点温度的准确监测为依据，判断变压器能否承受短时间的过负载，变压器绕组热点温度是否超出设计规范以及是否应该降低负载或切除变压器。因此配电变压器温度监测尤其是绕组热点温度监测或估计对变压器的过载控制以及寿命评估具有重要意义。传统配电变压器的健康状态主要以定期巡视和计划检修预试等离线测试的方式进行获取，无法实时获取设备的健康状态信息，并且对健康状态的预警结果并不准确。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种配电变压器的健康状态预警方法及装置，实时获取配电变压器的运行状态信息。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种配电变压器的健康状态预警方法，其改进之处在于，所述方法包括：采集配电变压器的负载电流及其所在环境的环境温度；根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器绕组热点温度；根据所述配电变压器的绕组热点温度进行配电变压器的健康状态预警。优选的，所述根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器绕组热点温度，包括：根据所述配电变压器的负载电流确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh；利用安装于配电变压器顶部油管内的温度传感器采集配电变压器的顶层油温θo，或者根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器的顶层油温θo；按下式确定配电变压器绕组热点温度θh：θh＝Δθh+θo。进一步的，所述根据所述配电变压器的负载电流确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh，包括：按下式确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh：其中，Δθhr为额定电流下热点温度对顶层油温的梯度值；K为配电变压器的负载系数，y为配电变压器的电流对绕组温升的指数幂，k21和k22为热模型常数，τw为绕组时间常数，τ0为油平均时间常数，s为微分算子d/dt；所述K根据配电变压器的负载电流与额定电流的比值进行确定。进一步的，所述根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器的顶层油温θo，包括：按下式确定配电变压器的顶层油温θo：其中，Δθor为额定损耗下顶层油温的稳态温升，K为配电变压器的负载系数，为额定电流下负载损耗与空载损耗的比值；x为总损耗对顶层油温升的指数幂，k11热模型常数，τ0为油平均时间常数，θa为环境温度，s为微分算子d/dt；所述K根据配电变压器的负载电流与额定电流的比值进行确定。优选的，所述根据所述配电变压器的绕组热点温度进行配电变压器的健康状态预警，包括：若所述绕组热点温度值高于绕组热点温度阈值，或者所述绕组热点温度值不高于绕组热点温度阈值、顶层油温升不高于顶层油温升阈值且绕组热点温度预测值高于绕组热点温度阈值，则发出健康状态预警信号，否则，结束操作。进一步的，所述顶层油温升为顶层油温与环境温度的差值。进一步的，所述绕组热点温度预测值的获取过程包括：根据配电变压器的温升试验结果获得预设负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线；获取配电变压器的绕组的负载率，匹配该负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线；将配电变压器当前的绕组热点温度与环境温度相减，获取配电变压器当前的绕组热点温升；将配电变压器当前的绕组热点温升在该负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线上对应时间点之后的时间点对应的绕组热点温升作为绕组热点温升预测值；将绕组热点温升预测值与环境温度相加作为绕组热点温度预测值。本专利技术还提供一种配电变压器的健康状态预警装置，其改进之处在于，所述装置包括：采集模块，用于采集配电变压器的负载电流及其所在环境的环境温度；确定模块，用于根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器绕组热点温度；预警模块，用于根据所述配电变压器的绕组热点温度进行配电变压器的健康状态预警。优选的，所述确定模块包括：顶层油温梯度确定单元，用于根据所述配电变压器的负载电流确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh；顶层油温确定单元，用于利用安装于配电变压器顶部油管内的温度传感器采集配电变压器的顶层油温θo，或者根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器的顶层油温θo；配电变压器绕组热点温度确定单元，用于按下式确定配电变压器绕组热点温度θh：θh＝Δθh+θo。进一步的，所述顶层油温梯度确定单元用于：按下式确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh：其中，Δθhr为额定电流下热点温度对顶层油温的梯度值；K为配电变压器的负载系数，y为配电变压器的电流对绕组温升的指数幂，k21和k22为热模型常数，τw为绕组时间常数，τ0为油平均时间常数，s为微分算子d/dt；所述K根据配电变压器的负载电流与额定电流的比值进行确定。进一步的，所述顶层油温确定单元用于：按下式确定配电变压器的顶层油温θo：其中，Δθor为额定损耗下顶层油温的稳态温升，K为配电变压器的负载系数R为额定电流下负载损耗与空载损耗的比值；x为总损耗对顶层油温升的指数幂，k11热模型常数，τ0为油平均时间常数，θa为环境温度，s为微分算子d/dt；所述K根据配电变压器的负载电流与额定电流的比值进行确定。优选的，所述预警模块用于：若所述绕组热点温度值高于绕组热点温度阈值，或者所述绕组热点温度值不高于绕组热点温度阈值、顶层油温升不高于顶层油温升阈值且绕组热点温度预测值高于绕组热点温度阈值，则发出健康状态预警信号，否则，结束操作。进一步的，所述顶层油温升为顶层油温与环境温度的差值。进一步的，所述绕组热点温度预测值的获取过程包括：根据配电变压器的温升试验结果获得预设负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线；获取配电变压器的绕组的负载率，匹配该负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线；将配电变压器当前的绕组热点温度与环境温度相减，获取配电变压器当前的绕组热点温升；将配电变压器当前的绕组热点温升在该负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线上对应时间点之后的时间点对应的绕组热点温升作为绕组热点温升预测值；将绕组热点温升预测值与环境温度相加作为绕组热点温度预测值。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术通过对顶层油温、配电变压器箱体温度及环境温度等外部温度以及配电变压器二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电变压器的健康状态预警方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采集配电变压器的负载电流及其所在环境的环境温度；根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器绕组热点温度；根据所述配电变压器的绕组热点温度进行配电变压器的健康状态预警。

【技术特征摘要】
1.一种配电变压器的健康状态预警方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采集配电变压器的负载电流及其所在环境的环境温度；根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器绕组热点温度；根据所述配电变压器的绕组热点温度进行配电变压器的健康状态预警。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器绕组热点温度，包括：根据所述配电变压器的负载电流确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh；利用安装于配电变压器顶部油管内的温度传感器采集配电变压器的顶层油温θo，或者根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器的顶层油温θo；按下式确定配电变压器绕组热点温度θh：θh＝Δθh+θo。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述配电变压器的负载电流确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh，包括：按下式确定所述配电变压器的绕组热点温度对顶层油温的梯度Δθh：其中，Δθhr为额定电流下热点温度对顶层油温的梯度值；K为配电变压器的负载系数，y为配电变压器的电流对绕组温升的指数幂，k21和k22为热模型常数，τw为绕组时间常数，τ0为油平均时间常数，s为微分算子d/dt；所述K根据配电变压器的负载电流与额定电流的比值进行确定。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述配电变压器的负载电流及配电变压器所在环境的环境温度确定配电变压器的顶层油温θo，包括：按下式确定配电变压器的顶层油温θo：其中，Δθor为额定损耗下顶层油温的稳态温升，K为配电变压器的负载系数，R为额定电流下负载损耗与空载损耗的比值；x为总损耗对顶层油温升的指数幂，k11热模型常数，τ0为油平均时间常数，θa为环境温度，s为微分算子d/dt；所述K根据配电变压器的负载电流与额定电流的比值进行确定；所述K根据配电变压器的负载电流与额定电流的比值进行确定。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述配电变压器的绕组热点温度进行配电变压器的健康状态预警，包括：若所述绕组热点温度值高于绕组热点温度阈值，或者所述绕组热点温度值不高于绕组热点温度阈值、顶层油温升不高于顶层油温升阈值且绕组热点温度预测值高于绕组热点温度阈值，则发出健康状态预警信号，否则，结束操作。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述顶层油温升为顶层油温与环境温度的差值。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述绕组热点温度预测值的获取过程包括：根据配电变压器的温升试验结果获得预设负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线；获取配电变压器的绕组的负载率，匹配该负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线；将配电变压器当前的绕组热点温度与环境温度相减，获取配电变压器当前的绕组热点温升；将配电变压器当前的绕组热点温升在该负载率对应的配电变压器的绕组热点温升与运行时间特性曲线上对应时间点之后的时间点对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利，王庆杰，廖天明，杨红磊，韩筛根，宋祺鹏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11