一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及干式变压器技术领域，尤其是一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法及系统,包括以下步骤：S01，在软件中建立变压器的三维温度场数值模型；S02，获取不同工况下温升仿真数据；S03，建立温升和风机风速及负载系数之间的函数关系；S04,编写变压器温度控制程序；S05，计算变压器的实时负载系数；S06，计算并输出所需的最小风机风速；S07，判断温度探头的实时温升与目标温升之差的绝对值是否小于温差阈值，能够根据负载系数和环境温度的变化，对风机风速进行实时的调节，从而在保证散热效率的前提下，最大程度的降低运维成本，兼顾产品的经济环保与安全可靠。顾产品的经济环保与安全可靠。顾产品的经济环保与安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法及系统


[0001]本专利技术涉及干式变压器
，尤其是一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法及系统。

技术介绍

[0002]干式变压器作为电力系统中的关键电气设备，能够有效的对系统中的电压、电流和频率水平进行控制。近年来，随着干式变压器需求的不断增大，其安全、稳定的工作能力对整个电力系统的影响也日益显著。
[0003]众所周知，干式变压器在运行过程中所产生的电阻损耗、涡流损耗和附加损耗等最终都会转化为热能，引起自身及周围空气温度的上升。由于干式变压器通常采用环氧树脂作为绝缘材料，过高的温升不仅会加速老化影响寿命，还会造成绝缘击穿引发事故，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。特别是近年来，干式变压器的设计容量不断增大，其使用场景也愈发严苛（如：风力发电机组特殊的运行与设计要求，通常会将干式变压器安装在密闭的风电机舱内部）。因此，传统的自然冷却方式已无法满足散热要求，必须采用强迫风冷的方式来进行散热。值得注意的是，实际变压器的运行环境十分复杂，不同的负载系数、不同的环境温度等均会对其温升产生显著的影响。然而，目前常规的风冷设计一般直接采用恒定的风机风速来对变压器进行散热。当变压器在较高的负载系数和环境温度下运行时，容易因风机风速较低导致绕组温升过高；反之，则会因风机风速较高而造成资源浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法、系统、储存介质及计算机设备，能够实现根据变压器的运行状态，有效调节风机的风机风速，从而达到调控变压器温度的目的。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法，包括以下步骤：S01，建立变压器的三维温度场数值模型；S02，获取不同工况下高低压绕组的平均温升和热点温升以及温度探头的温升仿真数据；S03，建立各组温升仿真数据与风机风速和负载系数之间的函数关系；S04,编写变压器温度控制程序；S05，计算变压器的实时负载系数，测量风机入口和温度探头的实时温度以及风机风速；S06，在步骤S04中的控制程序中输入温度探头的目标温度和温差阈值，结合步骤S05中测量的变压器的实时负载系数以及风机入口的实时温度，计算并输出所需的最小风机风速；
S07，判断温度探头的实时温升与目标温升之差的绝对值是否小于温差阈值，若是，则执行S10，若否，则执行S08；S08，判断的正负，若为正，则增大风机风速，若为负，则减小风机风速；若的绝对值小于等于温差阈值，则执行S10；若风机风速达到上限，且的绝对值大于温差阈值，则执行S09；S09，触发系统报警；S10，保持当前的风机风速不变，基于当前负载系数和风机风速，计算并输出高低压绕组的平均温升和热点温升；S11，若变压器运行状态发生变化，则返回执行S06。
[0006]进一步的，所述步骤S02获取温升仿真数据的方法是以不同风机风速和负载系统下的损耗为仿真变量，开展强迫风冷下的变压器稳态温度场仿真。
[0007]进一步的，所述步骤S02的具体方法为：S021,指定模拟特定风机风速的范围为，其中为风机的最大风速，n=1, 2, 3,
ꢀ…
,20；S022，指定负载系数的范围为，k=1, 2, 3,
ꢀ…
,7；控制负载系数，记录若干组不同特定风机风速下的高压绕组热点温度，高压绕组平均温度，低压绕组热点温度，低压绕组平均温度，温度探头温度；S023，将S022中的各组温度减去风机入口温度，得到各自的温升结果，和；S024，重复步骤S021
‑
S023，得到7组负载系数下温升结果的数据记录。
[0008]进一步的，所述步骤S03包括以下步骤：S031，采用三次多项式函数构造负载系数从 时，高低压绕组和温度探头的温升随风机风速变化的函数关系如下：
;
[0009]上述公式中，为温升拟合参数，i=1, 2, 3,
ꢀ…
,7，j=1, 2, 3,
ꢀ…
,5，，和为任意风机风速下的高低压绕组和温度探头温升；S032，构造拉格朗日插值基函数，获取任意负载系数下，高低压绕组和温度探头的温升结果如下：；上述公式中，为负载系数的插值基函数，结合S031和S032的公式，获得任意风机风速和任意负载系数下，低压热点温升、低压平均温升、高
压热点温升、高压平均温升和温度探头的温升。
[0010]进一步的，所述步骤S06计算最小风机风速的具体方法为：当负载系数一定时，若已知温度探头的目标温度，计算出其目标温升为，并根据步骤步骤S031和S032中公式反推对应的任意风机风速，即为所需的最小风机风速。
[0011]进一步的，所述步骤S08中逻辑判断表达式如下：；
[0012]该式中，温差阈值恒为正，公式（a）表明此时变压器温升较高，公式（b）表明此时变压器温升较低。
[0013]进一步的，步骤S05中负载系数为变压器实际负载电流与额定负载电流的比值。
[0014]本专利技术另一方面提供风冷干式变压器温度控制策略的控制系统，包括：数值模型建立模块，用于在软件中建立变压器的三维温度场数值模型；数据获取模块，用于获取不同工况下高低压绕组的温升仿真数据；函数建立模块，用于建立各组温升仿真数据与风机风速和负载系数之间的函数关系；编程模块，用于编写变压器温度控制程序；数值计算模块，用于分别计算实时负载系数、最小风机风速、高低压绕组的平均温升和热点温升；数值判断模块，用于判断温度探头的实时温升与目标温升之差的绝对值是否小于温差阈值；报警模块，用于对风机风速达到上限仍不能满足温差阈值时进行报警。
[0015]本专利技术另一方面提供一种存储介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法。
[0016]本专利技术另一方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及储存在所述存储器中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请中风冷干式变压器温度控制策略的制定方法的步骤。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：（1）.借助数值仿真手段获得干式变压器在不同运行工况下高低压绕组和温度探头的温升数据，建立各类温升与风机风速和负载系数之间的函数变化关系，编写干式变压器的温度控制程序，并结合变压器实时运行数据和温度探头的实时温度数据，计算温度探头达到目标温度时所需要的最小风机风速，并对风机风速进行调节，最终实现变压器的温度控制；（2）.本专利技术所提出的一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法及系统，通过非线性拟合和拉格朗日插值算法，能够准确、快速的构建各类温升与风机风速和负载系数之间的函数关系，并以此对风机风速展开评估和调节。
[0018]（3）.本专利技术所公开的方法不涉及复杂的控制逻辑和装置，因此具有原理简单、易
于编程、求解快速、维护方便等优点，能够根据负载系数和环境温度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，建立变压器的三维温度场数值模型；S02，获取不同工况下高低压绕组的平均温升和热点温升以及温度探头的温升仿真数据；S03，建立各组温升仿真数据与风机风速和负载系数之间的函数关系；S04,编写变压器温度控制程序；S05，计算变压器的实时负载系数，测量风机入口和温度探头的实时温度以及风机风速；S06，在步骤S04中的控制程序中输入温度探头的目标温度和温差阈值，结合步骤S05中测量的变压器的实时负载系数以及风机入口的实时温度，计算并输出所需的最小风机风速；S07，判断温度探头的实时温升与目标温升之差的绝对值是否小于温差阈值，若是，则执行S10，若否，则执行S08；S08，判断的正负，若为正，则增大风机风速，若为负，则减小风机风速；若的绝对值小于等于温差阈值，则执行S10；若风机风速达到上限，且的绝对值大于温差阈值，则执行S09；S09，触发系统报警；S10，保持当前的风机风速不变，基于当前负载系数和风机风速，计算并输出高低压绕组的平均温升和热点温升；S11，若变压器运行状态发生变化，则返回执行S06。2.根据权利要求1所述的一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法，其特征在于，所述步骤S02获取温升仿真数据的方法是以不同风机风速和负载系统下的损耗为仿真变量， 开展强迫风冷下的变压器稳态温度场仿真。3.权利要求2所述的一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法，其特征在于，所述步骤S02的具体方法为：S021,指定模拟特定风机风速的范围为，其中为风机的最大风速，n=1, 2, 3,
ꢀ…
,20；S022，指定负载系数的范围为，k=1, 2, 3,
ꢀ…
,7；控制负载系数，记录若干组不同特定风机风速下的高压绕组热点温度，高压绕组平均温度，低压绕组热点温度，低压绕组平均温度，温度探头温度；S023，将S022中的各组温度减去风机入口温度，得到各自的温升结果，和；S024，重复步骤S021
‑
S023，得到7组负载系数下温升结果的数据记录。4.据权利要求3所述的一种风冷干式变压器温度控制策略的制定方法，其特征在于，所述步骤S03包括以下步骤：
S031，采用三次多项式函数构造负载系数从 时，高低压绕组和温度探头的温升随...

【专利技术属性】
技术研发人员：易吉良，李霞，陈文锋，苏步云，
申请(专利权)人：顺特电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：