【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种干式变压器温度监控方法，尤其涉及一种干式变压器电磁-温度场耦合分析方法及系统。
技术介绍
1、电力变压器作为电力系统的核心部件，在电力系统的输配电中起着举足轻重的作用。为了提高这些变压器的性能、可靠性和安全性，研究和优化其设计和操作流程变得越来越重要。干式电力变压器以其环保、无油绝缘和适用于干燥环境而闻名，正得到广泛使用。然而，随着电力需求的增长和变压器运行条件的多样性，需要深入研究，以了解其电磁和热方面之间的相互作用，从而确保高效运行和长期可靠性。
2、干式电力变压器性能研究的关键领域之一是耦合电磁-温度场模型。通过将电磁场和温度场分析相互耦合，可以更好地了解电磁场如何影响变压器内的温度分布。这反过来又有助于预测潜在的过热问题或热应力，并为理解和优化电力变压器的性能提供了关键工具。论文[1]张琛.超高压自耦变压器的损耗计算与温度场研究[d].沈阳工业大学，2018.，提出了一种电磁-温度场耦合模型，用于计算超高压变压器的温度场，但是在将该方法实际应用到干式变压器的温度监控中时，我们发现在该模型和实际的测量温度仍然有一定差距，尤其是在变压器损耗较大的情况下，该差距更为明显。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种干式变压器电磁-温度场耦合分析方法及系统，能够有效提高变压器中稳态温度分布计算的精度。
2、技术方案：本专利技术所采用的技术方案是一种干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，包括以下步骤：
3、(1
4、(2)根据已知的初始条件进行参数设置，并执行有限元计算，导出计算结果，根据计算结果对当前一次绕组、二次绕组平均温度进行更新；
5、(3)基于更新后的一次绕组、二次绕组平均温度，重新计算一次绕组铜耗和二次绕组铜耗；
6、(4)将计算得到的一次绕组铜耗和二次绕组铜耗替代初始条件中的铜耗初始热源，重新进行参数设置；
7、(5)再次进行有限元计算，并导出计算结果，并根据计算结果对当前一次绕组、二次绕组平均温度进行更新；
8、(6)将步骤(3)和步骤(5)中的一次绕组、二次绕组平均温度分别作差值计算，若存在某一种温度差值大于阈值的情况，则返回步骤(3)，否则则停止迭代，输出上一步中干式变压器的稳态温度场分布情况。
9、该方法中，所述干式变压器的电磁-温度场有限元分析模型，包括干式变压器的三维模型，材料属性，对流散热边界，初始绕组温度，只考虑铜耗和铁耗作为初始热源所述有限元计算采用商用有限元计算软件jmag。
10、所述一次绕组铜耗和二次绕组铜耗计算式为：
11、
12、其中，σ0是铜在参考温度下的导电率，α是铜的温度补偿系数，t1和t2分别表示当前时刻一次绕组和二次绕组的平均温度，t0是参考温度，l1、l2分别表示一次绕组和二次绕组的长度，s1、s2分别表示一次绕组和二次绕组的横截面积，i1和i2分别表示一次绕组和二次绕组的均方根电流。
13、所述一次绕组铜耗和二次绕组铜耗计算式推导过程为：
14、在一定的温度范围内，铜的电导率随温度线性变化，计算如下：
15、
16、式中，σ表示所需温度下的电导率，σ0是铜在参考温度下的导电率，α是铜的温度补偿系数，值为0.0039/℃。t表示所需时刻的温度，t0是参考温度；
17、铜电阻的计算公式如下：
18、
19、其中r表示电阻，l表示导体的长度，σ表示电导率，s表示导体的横截面积。
20、铜损失的计算公式如下：
21、
22、其中i1和i2分别表示一次绕组和二次绕组的均方根电流，r1和r2是一次绕组和二次绕组。
23、联立(1)到(3)，即可导出计算一次绕组铜耗和二次绕组铜耗作为温度函数的表达式。
24、本专利技术提出一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法。
25、本专利技术提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法。
26、本专利技术提出一种干式变压器电磁-温度场耦合分析系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法。
27、有益效果：相比于现有技术，本专利技术通过得到一次绕组和二次绕组更为精确的铜耗，再将更新的铜耗值带回到有限元分析模型中计算，多次迭代从而得到更准确的变压器温度分布情况，精准的预测变压器的温度和损耗。该方法突出了耦合电磁-温度场分析的优越性能，为干式电力变压器的性能提供了重要的见解，并强调了考虑温度相关影响的必要性。这项工作为加强变压器设计和运行奠定了基础，确保了干式变压器在电气工程领域的稳定运行。
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1.一种干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：所述一次绕组铜耗和二次绕组铜耗计算式为：
3.根据权利要求1所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：所述一次绕组铜耗和二次绕组铜耗计算式推导过程为：联立铜电导率随温度变化的计算式、铜电阻计算式和铜损失计算式，推导出计算铜耗计算式。
4.根据权利要求3所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：铜电导率随温度变化的计算式如下：
5.根据权利要求3所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：铜电阻的计算式如下：
6.根据权利要求1所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：所述干式变压器的电磁-温度场有限元分析模型，包括干式变压器的三维模型，材料属性，对流散热边界，初始绕组温度，只考虑铜耗和铁耗作为初始热源。
7.根据权利要求1所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：所述有限元计算采用商用有限元计算软件Jmag。<...
【技术特征摘要】
1.一种干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：所述一次绕组铜耗和二次绕组铜耗计算式为：
3.根据权利要求1所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：所述一次绕组铜耗和二次绕组铜耗计算式推导过程为：联立铜电导率随温度变化的计算式、铜电阻计算式和铜损失计算式，推导出计算铜耗计算式。
4.根据权利要求3所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：铜电导率随温度变化的计算式如下：
5.根据权利要求3所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：铜电阻的计算式如下：
6.根据权利要求1所述的干式变压器电磁-温度场耦合分析方法，其特征在于：所述干式变压器的电磁-温度场有限元分析模型，包括干式变压器的三维模型，材料属性，对流...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，田鹏，杨成，王振亚，王桂宗，范传青，郭露，郑树伟，
申请(专利权)人：国网新源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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