一种电力变压器损耗带电测量和热点温度预测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统技术领域，具体公开了一种电力变压器损耗带电测量和热点 温度预测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 油浸式电力变压器是电力系统中的核心设备之一，其稳定运行对系统的安全可靠 性以及运行费用控制有着非常重要的影响。变压器铜耗和铁耗数值的大小和变压器的制造 工艺、运行方式以及供电质量相关。变压器损耗特性一方面反映了变压器运行是否经济合 理，另一方面也为故障分析提供诊断依据。
[0003] 电力变压器电压等级和单台容量不断提高的同时，其变压器的热量散出问题也越 来越明显，过热故障对电力系统安全运行的影响与危害也与日倶增。电力变压器绕组温度 过低，则没有充分利用变压器负载能力，降低了经济效益；当温度过高，则易加速绝缘的老 化，减少变压器的寿命。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种电力变压器损耗带电测量和热点温度预测系统及方 法，实现变压器的损耗带电测量，并能对变压器热点温度进行预测，用于了解变压器状态， 指导变压器合理运行。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的如下的技术方案：
[0006] -种电力变压器损耗带电测量和温度预测系统，包括计算机、数字采集卡、温度传 感器、原边电压互感器、副边电压互感器、原边电流互感器和副边电流互感器;原边电压互 感器、副边电压互感器、原边电流互感器和副边电流互感器的输出端连接数字采集卡的输 入端，数字采集卡的输出端和温度传感器的输出端连接计算机;原边电压互感器、副边电压 互感器分别设置在电力变压器的原边和副边，用于实时采集电力变压器的原边和副边电 压；原边电流互感器和副边电流互感器分别设置在电力变压器的原边和副边，用于实时采 集电力变压器的原边和副边电流;温度传感器用于测量电力变压器所处环境的环境温度和 变压器油顶层温度。
[0007] 进一步的，在电力变压器运行时，同步采集变压器运行时原边的电流、电压和副边 的电流、电压，并利用温度传感器测量环境温度和变压器油顶层温度，经过计算机计算后， 得到变压器实时损耗信息。
[0008] 进一步的，所述损耗信息包括变压器铜耗、铁耗;变压器铜耗和铁耗计算公式如 下：
[0009] 铜耗为：
[0011] 铁耗为：
[0013] 其中，vl、il为电力变压器一次侧电压、电流瞬时值;v2、i2为电力变压器二次侧电 压、电流瞬时值;电力变压器变比为K;T为计算周期。
[0014] 进一步地根据变压器热点温度计算方程：
[0015]
[0016] 其中：0a为环境温度，△ Θ。,为初始顶层油温升，△ 0。1为额定损耗下顶层油温稳态温 升，R为额定电流下负载损耗与空载损耗的比值，Ih为高压侧负载电流有效值，Ihr为高压侧 负载电流额定值，A 0hl为开始时热点温度与顶层油温的梯度，Η为热点系数，对配电变压器 一般取值为1.1，gr为额定电流下绕组平均温度与油平均温度的差值，X，y，kn，k 2i，k22，τ。，Tw 为常数，对于ΟΝΑΝ散热方式的变压器，其取值分别为0.8,1.3,0.5，2.0,2.0,210,10,对于 0NAF散热方式的变压器，其取值分别为0.8，1.3,0.5,2.0,2.0，150,7。
[0017]根据开始时，顶层油温升和热点温度与顶层油温的差值，带入求解方程组（1 )，即 可求得之后时间的热点温度，完成热点温度的预测。
[0018] -种电力变压器损耗带电测量和温度预测方法，包括以下步骤：
[0019] (1)彳目号米集：
[0020] 同步采集电力变压器原副边电流、电压，电力变压器环境温度，电力变压器油顶层 温度；
[0021] (2)损耗计算：
[0022] 变压器铜耗和铁耗计算方法如下：
[0023] 实时铜耗为：
[0027] 其中，vl、il为电力变压器一次侧电压、电流瞬时值;v2、i2为电力变压器二次侧电 压、电流瞬时值;电力变压器变比为K;T为计算周期；
[0028] (3)热点温度的预测计算：
[0029]根据变压器热点温度计算方程
[0030]
[0031] 其中：0a为环境温度，△ Θ。,为初始顶层油温升，△ 0^为额定损耗下顶层油温稳态温 升，R为额定电流下负载损耗与空载损耗的比值，Ih为高压侧负载电流有效值，Ihr为高压侧 负载电流额定值，A 0hl为开始时热点温度与顶层油温的梯度，Η为热点系数，对配电变压器 一般取值为1.1，gr为额定电流下绕组平均温度与油平均温度的差值，X，y，kll，k21，k22，τ。，T w 为常数，对于ΟΝΑΝ散热方式的变压器，其取值分别为0.8,1.3,0.5，2.0,2.0,210,10,对于 0NAF散热方式的变压器，其取值分别为0.8，1.3,0.5,2.0,2.0，150,7;
[0032] 根据开始时，顶层油温升和热点温度与顶层油温的差值，带入求解方程组（1 )，即 可求得之后时间的热点温度，完成热点温度的预测。
[0033] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:本发明可以实现变压器的损耗带电 测量，并能对变压器绕组热点温度进行预测，用于了解变压器状态，指导变压器合理运行。 本发明通过同步采集变压器原边和副边的电流和电压信息，然后利用变压器等效电路模 型，计算得到变压器实时的铜耗和铁耗。铜耗和铁耗可以反映变压器运行效率，损耗异常可 以反映出变压器内在的问题。同时测量环境温度和变压器油顶层温度，计算变压器热点温 度，指导变压器合理运行。
【附图说明】
[0034] 图1是电力变压器损耗带电测量和温度预测系统结构示意图；
[0035] 图2是电力变压器损耗带电测量和温度预测系统运行流程图。
【具体实施方式】
[0036] 请参阅图1所示，本发明一种电力变压器损耗带电测量和热点温度预测系统，包括 计算机、数字采集卡、温度传感器、原边电压互感器、副边电压互感器、原边电流互感器和副 边电流互感器。
[0037] 原边电压互感器、副边电压互感器、原边电流互感器和副边电流互感器的输出端 连接数字采集卡的输入端，数字采集卡的输出端和温度传感器的输出端连接计算机。原边 电压互感器、副边电压互感器分别设置在电力变压器的原边和副边，用于实时采集电力变 压器的原边和副边电压;原边电流互感器和副边电流互感器分别设置在电力变压器的原边 和副边，用于实时采集电力变压器的原边和副边电流;温度传感器用于测量电力变压器所 处环境的环境温度和变压器油顶层温度。
[0038] 本发明一种电力变压器损耗带电测量和温度预测系统在电力变压器运行时，同步 采集变压器运行时原边的电流、电压和副边的电流、电压，并利用温度传感器测量环境温 度，经过计算机计算后，可以得到变压器实时损耗信息，并可以预测变压器绕组热点温度。
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