调整变压器绕组热点温度在线监测的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输变电设备中变压器在线监测领域，尤其涉及一种调整变压器绕组热点温度在线监测的方法。
【背景技术】
[0002]电力变压器是电力系统中的核心设备之一，其安全稳定对于保障电力系统的可靠运行具有重要意义。变压器寿命主要取决于其绕组的绝缘老化状况，而温度过高会导致绝缘纸性能下降，因此温度过高是造成电力变压器绝缘损坏的主要因素，其中绕组温度的升高将直接影响到变压器的寿命与安全运行。因此，变压器绕组热点温度的研宄受到国内外学者的广泛关注。
[0003]目前得到变压器绕组热点温度主要有三种方法，分别是间接计算法，热模拟测量法和直接测量法。
[0004]I)间接计算法:
[0005]间接计算法中应用最广泛的是IEEE Std C57.91和IEC354标准中推荐的热点温度计算模型。在这两个模型中，热点温度由环境温度，顶油或底油温度，以及绕组热点对油的温差来计算得到。在预测方程中，针对不同负载情况采用不同的负载系数进行修正，对于不同的冷却方式则采用相应的绕组指数和油指数进行修正。但是，经验模型在计算时误差较大，尤其是大容量变压器顶层油温明显滞后于绕组温度，当变压器负载快速增加时，由于热传递响应速度的原因，变压器顶层油温需要经过一段时延才能反映出绕组的工况变化，这种情况下采用该方法很难较准确的反映绕组及匝间油道温度的快速变化，对变压器的允许过载及运行寿命评估几乎没有实际意义。
[0006]基于这两个预测模型，又有学者提出了许多改进的热点温度模型。如通过对变压器不同运行情况下试验发现当负载增加时，变压器绕组热点温度升高速度比采用顶油时间常数的指数方程预测值快，进而对上述两个标准中推荐的方程进行了修正，在热点温升基础上加入了过冲因子；另外，在变压器短路热试验研宄的基础上对上述标准中推荐的方程进行了修改，建立了基于底油温度的热点温度预测方程。2001年，加拿大Manitoba大学的Swift等人提出了一种基于热电类比的热点温度预测模型，此类模型中含有较多的非线性参数，需要采用参数辨识方法来确定。
[0007]然而，上述提到的多种热点温度间接计算法，公式中许多参数都由经验得出，通用性不强，虽可以近似计算变压器绕组热点温度，能够基本反映真实的热传导过程，但是对于变压器的非线性反应不足，在热路中没有涵盖影响变压器绕组热点温度分布的全部重要因素，引起计算结果精度不足，并且，只能求解热点温度值，不能得到热点的具体位置。
[0008]2)热模拟测量法
[0009]热模拟测量法以绕组热点公式为基础。根据IEC 354《变压器负载导则》规定，绕组的热点温度应为Th= K.Λ T WO+T0,即绕组热点温度Th是铜油温差Λ T w。与顶油温度T Q的函数，式中K为热点系数。IEC 354认为，K值的大小与变压器容量大小、短路阻抗和绕组结构有关，如对配电变压器K值取1.1，而对大中型变压器K值取1.3。式中Ttl可以使用油面温度计获得，其原理是利用插入油箱内的温包感应顶层油温的变化，引发测量系统中液体的膨胀，导致弹性元件发生位移并带动指针。换言之，只要测得铜油温差ATwo,根据Ttl,也就能得出绕组热点温度Th。
[0010]严格来讲，“热模拟”技术在静态条件下或者负载缓慢变化的条件下，能较好的模拟计算变压器绕组平均温度。热模拟法的提出较早，现在国内外的油浸变压器上也有较多的应用，具体实现方式中采用绕组温度计。
[0011]3)直接测量法
[0012]直接测量法是在变压器靠近导线部位或者导线线饼中安装温度传感器，直接测量绕组的热点温度。传感器有声频、结晶石英、荧光、红外辐射激发式、镓砷化合物晶粒光致发光剂量计传感器等多种形式，埋入方法有多点埋入流道间隙及只埋设在线饼间隙流道出口处等多种。对变压器温度的直接检测不能采用常规的电传感器温度测量系统，而红外光学测温系统只能用于物体表面温度的测量，对结构复杂的变压器内部温度无法进行。光纤温度传感器有良好的电绝缘性，极强的抗电磁干扰能力和优良的可靠性，因此非常适用于变压器内部的温度测量。
[0013]直接测量法的优点在于监测方式直观，且直接反映了所测位置的温度。理论上，变压器设计制造好之后，其热点位置基本上是确定的(跟变压器本身的绕组材料、尺寸，油道的设计有关)，但又无法预测热点的具体位置，在应用直接测量法时，往往先通过变压器的设计结构及模型计算，得到热点位置可能存在的区域，然后在此基础上确定光纤传感器安装位置分布，以增加监测到热点温度的可能性。在IEC60076中提到，如采用光纤直接测量绕组温度的方式进行热点温度监测，可以直接将光纤测温的最高温度作为热点温度进行计算。其缺点在于热点位置本身难以确定，且在变压器实际运行过程中热点位置可能发生变化，因此传感器的安装位置不一定就能捕捉到实际的热点温度，所测得的最高温度只是作为实际热点温度评判的一个参考。
【发明内容】
[0014]相对于其他获取热点温度的方法，光纤直接测量变压器绕组热点温度的方法具有较强的实时性、直观性，而且对于绕组温度变化的响应较快，因此提高光纤传感器放置位置的准确性很重要。本发明的主要目的在于提出一种变压器绕组热点温度的在线监测方法，基于光纤测温，并根据通过热模拟法所获得的绕组最高温度，来调整光纤测温的测点分布，以使传感器的安装位置不断逼近热点真实位置，从而使获得的热点温度更加接近实际的热点温度O
[0015]本发明提出的方案如下:
[0016]一种变压器绕组热点温度的在线监测方法，包括以下步骤:
[0017]S1、通过光纤直接测温法获取绕组的第一热点温度；通过热模拟法获取绕组的第二热点温度；
[0018]S2、判断所述第一热点温度是否小于所述第二热点温度，若否，则执行步骤S3 ;若是，执行步骤S4 ；
[0019]S3、以所述第一热点温度作为变压器绕组的当前热点温度，并返回步骤SI ;
[0020]S4、以所述第二热点温度作为变压器绕组的当前热点温度，并且增加第一热点位置周围区域中的光纤测点数量，所述第一热点位置为获得所述第一热点温度的光纤传感器所处的位置，同时返回步骤Si。
[0021]采用本发明提供的上述调整变压器绕组热点温度在线监测的方法，基于光纤直接测量变压器绕组热点温度的方法(简称光纤直接测温法或光纤测温法)，并以热模拟法作为对比和补充，来提高光纤测温法获取热点温度的准确率:当采用光纤测温法所测得的绕组最高温度(即所述第一热点温度)小于采用热模拟法测出的绕组最高温度(即所述第二热点温度)时，说明获得最高温度的光纤传感器离热点位置还有距离，同时也说明热点位置应当在该传感器附近的区域，此时可以根据各光纤传感器及其温度值，将温度值较低的传感器往温度值最高的传感器的方向调整，这样便增大了下一测温时刻传感器获得热点温度的概率，换言之，就是采用热模拟法作为调整光纤测温法准确度的手段。这样一来，使得每一次在线监测的热点温度逐渐靠近实际热点温度，提高了光纤测温法获取到实际热点温度的概率，使得变压器的运行安全性大大提高。
【附图说明】
[0022]图1是采用绕组温度计测量绕组温度的示意图；
[0023]图2是采用光纤传感器直接测量绕