一种变压器瞬态绕组烧点温度反演方法和系统技术方案

本发明专利技术属于电力领域，尤其涉及变压器瞬态绕组烧点温度反演方法和系统，方法包括：建立瞬态热点温度反演训练样本集；建立变压器多物理场仿真分析模型以获取指定特征点的温度瞬态变化；建立变压器瞬态热点温度反演模型；分析所述变压器瞬态热点温度反演模型的误差。可对变压器内部热流散热特性进行分析，同时多物理场仿真分析方法可用于构建人工智能算法模型建立过程中所需要的训练样本，可以摆脱或减轻变压器热点温度检测模型建立过程中对试验以及运行数据的依赖。以及运行数据的依赖。以及运行数据的依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器瞬态绕组烧点温度反演方法和系统


[0001]本专利技术属于电力领域，尤其涉及一种变压器瞬态绕组烧点温度反演方法和系统。

技术介绍

[0002]变压器内绝缘问题是造成变压器故障的主要原因之一，而绕组热点温度作为影响变压器油纸绝缘老化速率的重要因素，对变压器带负载能力具有重要影响，亦决定着变压器是否处于安全可靠的运行状态。GB/T 1094.7
‑
2008和IEC60076
‑
7中规定，变压器绕组热点温度为98℃时的油纸绝缘(非热改性纸)老化速率为1，在140℃以内，热点温度与油纸绝缘老化速率之间遵循6℃法则，即热点温度每升高6℃，绝缘老化速率加倍，同时一旦绕组热点温度超过了140℃，由于绕组油纸绝缘中水分在高温下析出产生气泡，导致绕组绝缘强度下降进而将容易导致运行变压器发生故障。变压器绕组热点温度检测相关研究早在20世纪初就已经开始，但现有热点温度检测方法还未能有效检测变压器绕组热点温度，其难点在于热点位于变压器绕组内部，光纤测温等植入式的热点温度测量方法可能带来绝缘隐患进而引发绝缘事故，且由于绕组结构复杂，测温点数量有限的情况下，难以保证直接测量获得的温度为变压器热点温度；经验公式或热路模型等非植入式的热点温度计算方法中关键参数依赖试验，由于变压器结构的分散性，该方法较难准确计算热点温度。

技术实现思路

[0003]为了解决或者改善上述问题，本专利技术提供了一种变压器瞬态绕组烧点温度反演方法和系统，具体技术方案如下：
[0004]本专利技术提供一种变压器瞬态绕组烧点温度反演方法，包括：建立瞬态热点温度反演训练样本集；建立变压器多物理场仿真分析模型以获取指定特征点的温度瞬态变化；建立变压器瞬态热点温度反演模型；分析所述变压器瞬态热点温度反演模型的误差。
[0005]优选的，所述建立瞬态热点温度反演训练样本集，包括：以变压器顶层油温和高低压两侧散热片入口温度作为训练样本的输入，以绕组热点温度作为训练样本的输出；设置所述训练样本的因素、因素水平和对应训练正交表；设置测试样本的因素、因素水平和对应测试正交表。
[0006]优选的，所述建立变压器多物理场仿真分析模型以获取指定特征点的温度瞬态变化，包括：建立变压器电磁流体温度三维仿真分析模型；基于所述训练样本和所述测试样本构成的工况，采用棱边有限元法进行变压器磁场计算，获取变压器结构件和金属箱体上的杂散损耗；变压器在其它负载率下变压器总损耗P
n
＝n2×
P
k
+P0，其中，所述n为变压器负载率，所述P0为空载损耗，所述P
k
为负载损耗；在获取各工况的损耗分布基础上，对各工况下的变压器瞬态温度流体场进行仿真，得到各工况对应的所述绕组热点温度的瞬态变化、所述变压器顶层油温的瞬态变化和所述高低压两侧散热片入口温度的瞬态变化。
[0007]优选的，所述建立变压器瞬态热点温度反演模型，包括：以训练样本集中所述变压器顶层油温、所述高低压两侧散热片入口温度这三个特征点的温度和变压器负载率作为输
入；对输入量进行归一化，将归一化的特征输入量和输出代入采用遗传算法优化的神经网络模型中，构建所述变压器瞬态热点温度反演模型。
[0008]优选的，所述分析所述变压器瞬态热点温度反演模型的误差，包括：以测试样本集中所述变压器顶层油温、所述高低压两侧散热片入口温度这三个特征点的温度和所述变压器负载率作为输入；对输入量进行归一化，将归一化的特征输入量和输出代入构建起的所述变压器瞬态热点温度反演模型，得到变压器的瞬态热点温度反演值；将所述测试样本对应各工况的所述瞬态热点温度反演值与所述测试样本的瞬态热点温度计算值进行对比，得到误差分析结果。
[0009]本专利技术提供一种变压器瞬态绕组烧点温度反演系统，包括：第一单元，用于建立瞬态热点温度反演训练样本集；第二单元，用于建立变压器多物理场仿真分析模型以获取指定特征点的温度瞬态变化；第三单元，用于建立变压器瞬态热点温度反演模型；第四单元，用于分析所述变压器瞬态热点温度反演模型的误差。
[0010]优选的，所述建立瞬态热点温度反演训练样本集，包括：以变压器顶层油温和高低压两侧散热片入口温度作为训练样本的输入，以绕组热点温度作为训练样本的输出；设置所述训练样本的因素、因素水平和对应训练正交表；设置测试样本的因素、因素水平和对应测试正交表。
[0011]优选的，所述建立变压器多物理场仿真分析模型以获取指定特征点的温度瞬态变化，包括：建立变压器电磁流体温度三维仿真分析模型；基于所述训练样本和所述测试样本构成的工况，采用棱边有限元法进行变压器磁场计算，获取变压器结构件和金属箱体上的杂散损耗；变压器在其它负载率下变压器总损耗P
n
＝n2×
P
k
+P0，其中，所述n为变压器负载率，所述P0为空载损耗，所述P
k
为负载损耗；在获取各工况的损耗分布基础上，对各工况下的变压器瞬态温度流体场进行仿真，得到各工况对应的所述绕组热点温度的瞬态变化、所述变压器顶层油温的瞬态变化和所述高低压两侧散热片入口温度的瞬态变化。
[0012]优选的，所述建立变压器瞬态热点温度反演模型，包括：以训练样本集中所述变压器顶层油温、所述高低压两侧散热片入口温度这三个特征点的温度和变压器负载率作为输入；对输入量进行归一化，将归一化的特征输入量和输出代入采用遗传算法优化的神经网络模型中，构建所述变压器瞬态热点温度反演模型。
[0013]优选的，所述分析所述变压器瞬态热点温度反演模型的误差，包括：以测试样本集中所述变压器顶层油温、所述高低压两侧散热片入口温度这三个特征点的温度和所述变压器负载率作为输入；对输入量进行归一化，将归一化的特征输入量和输出代入构建起的所述变压器瞬态热点温度反演模型，得到变压器的瞬态热点温度反演值；将所述训练样本对应各工况的所述瞬态热点温度反演值与所述测试样本的瞬态热点温度计算值进行对比，得到误差分析结果。
[0014]本专利技术的有益效果为：可对变压器内部热流散热特性进行分析，同时多物理场仿真分析方法可用于构建人工智能算法模型建立过程中所需要的训练样本，可以摆脱或减轻变压器热点温度检测模型建立过程中对试验以及运行数据的依赖。
附图说明
[0015]图1是根据本专利技术的变压器瞬态绕组烧点温度反演方法的示意图；
[0016]图2是根据本专利技术的三层BPNN的示意图；
[0017]图3是根据本专利技术的遗传算法优化的BPNN的示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器瞬态绕组烧点温度反演方法，其特征在于，包括：建立瞬态热点温度反演训练样本集；建立变压器多物理场仿真分析模型以获取指定特征点的温度瞬态变化；建立变压器瞬态热点温度反演模型；分析所述变压器瞬态热点温度反演模型的误差。2.根据权利要求1所述变压器瞬态绕组烧点温度反演方法，其特征在于，所述建立瞬态热点温度反演训练样本集，包括：以变压器顶层油温和高低压两侧散热片入口温度作为训练样本的输入，以绕组热点温度作为训练样本的输出；设置所述训练样本的因素、因素水平和对应训练正交表；设置测试样本的因素、因素水平和对应测试正交表。3.根据权利要求2所述变压器瞬态绕组烧点温度反演方法，其特征在于，所述建立变压器多物理场仿真分析模型以获取指定特征点的温度瞬态变化，包括：建立变压器电磁流体温度三维仿真分析模型；基于所述训练样本和所述测试样本构成的工况，采用棱边有限元法进行变压器磁场计算，获取变压器结构件和金属箱体上的杂散损耗；变压器在其它负载率下变压器总损耗P
n
＝n2×
P
k
+P0，其中，所述n为变压器负载率，所述P0为空载损耗，所述P
k
为负载损耗；在获取各工况的损耗分布基础上，对各工况下的变压器瞬态温度流体场进行仿真，得到各工况对应的所述绕组热点温度的瞬态变化、所述变压器顶层油温的瞬态变化和所述高低压两侧散热片入口温度的瞬态变化。4.根据权利要求3所述变压器瞬态绕组烧点温度反演方法，其特征在于，所述建立变压器瞬态热点温度反演模型，包括：以训练样本集中所述变压器顶层油温、所述高低压两侧散热片入口温度这三个特征点的温度和变压器负载率作为输入；对输入量进行归一化，将归一化的特征输入量和输出代入采用遗传算法优化的神经网络模型中，构建所述变压器瞬态热点温度反演模型。5.根据权利要求4所述变压器瞬态绕组烧点温度反演方法，其特征在于，所述分析所述变压器瞬态热点温度反演模型的误差，包括：以测试样本集中所述变压器顶层油温、所述高低压两侧散热片入口温度这三个特征点的温度和所述变压器负载率作为输入；对输入量进行归一化，将归一化的特征输入量和输出代入构建起的所述变压器瞬态热点温度反演模型，得到变压器的瞬态热点温度反演值；将所述测试样本对应各工况的所述瞬态热点温度反演值与所述测试样本的瞬态热点温度计算值进行对比，得到误差分析结果。6.一种变压器瞬态绕组烧点温度反演系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈千懿，奉斌，欧世锋，陈绍南，李克文，黄伟翔，周杨珺，黎大健，张磊，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：