本發(fā)明涉及高電壓輸配電，具體而言，涉及一種液浸式變壓器溫升計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、目前，液浸式變壓器是高壓輸配電系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備，隨著我國(guó)對(duì)特高壓遠(yuǎn)距離輸電投入的逐步增大以及液浸式變壓器單臺(tái)容量的迅速增加，由此帶來的由損耗引起的局部過熱現(xiàn)象日益突出，對(duì)液浸式變壓器的可靠性提出了更高的要求。具體地，變壓器的溫升是最為重要的指標(biāo)，直接關(guān)系到變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的安全性。隨著溫度的升高，變壓器油紙絕緣系統(tǒng)劣化速度將較大程度加快，容易引起絕緣失效。同時(shí)，液浸式變壓器內(nèi)的熱點(diǎn)溫度每超過設(shè)計(jì)值6℃，變壓器運(yùn)行壽命就會(huì)減半。因此，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于變壓器的溫升精確把控十分重要。同時(shí)，液浸式變壓器的溫升計(jì)算(尤其是熱點(diǎn)溫升的計(jì)算)也是變壓器設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用工程解析法、熱路模型法以及數(shù)值計(jì)算法獲取變壓器的溫升情況。然而，上述三種溫升計(jì)算方法均存在一定的問題或者局限，難以實(shí)現(xiàn)高效、精確的變壓器溫升計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種液浸式變壓器溫升計(jì)算方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的液浸式變壓器溫升計(jì)算方法的計(jì)算效率較低且精確度較差的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種液浸式變壓器溫升計(jì)算方法，包括：步驟s1：建立變壓器平均油溫的熱路計(jì)算模型、建立變壓器的電磁與流體的耦合計(jì)算模型；步驟s2：獲取變壓器的熱阻r、總熱容∑csum以及熱源，根據(jù)熱阻r、總熱容∑csum以及熱源得出變壓器平均油溫θom，并根據(jù)變壓器平均油溫θom得出變壓器的散熱器出油口油溫θbo，再將散熱器出油口油溫θbo作為耦合計(jì)算模型中的開放邊界來流溫度；步驟s3：獲取變壓器上的溫度分布情況，以根據(jù)溫度分布情況得出變壓器的線圈網(wǎng)格單元上的溫度值t2；步驟s4：根據(jù)預(yù)設(shè)溫度值t1與溫度值t2之差的絕對(duì)值與預(yù)設(shè)值ε之間的關(guān)系判斷是否需要修正電導(dǎo)率；步驟s5：在修正電導(dǎo)率后，重復(fù)步驟s2、步驟s3以及步驟s4，直至變壓器上的溫度分布呈現(xiàn)收斂狀態(tài)。

3、進(jìn)一步地，根據(jù)熱阻r、總熱容∑csum以及熱源得出變壓器平均油溫θom的方法包括：根據(jù)方程：得出；其中，θom,1為一個(gè)計(jì)算時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的初始平均油溫，θom,2為一個(gè)計(jì)算時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的最終平均油溫，qfe為變壓器的鐵心損耗，qcu為變壓器的線圈歐姆損耗，qst為變壓器的其他金屬結(jié)構(gòu)件內(nèi)的雜散損耗；qlost為變壓器散熱到空氣中的熱量；根據(jù)變壓器的電磁參數(shù)通過仿真計(jì)算得出變壓器的鐵心損耗qfe、變壓器的線圈歐姆損耗qcu以及變壓器的其他金屬結(jié)構(gòu)件內(nèi)的雜散損耗qst。

4、進(jìn)一步地，根據(jù)變壓器的電磁參數(shù)通過仿真計(jì)算得出變壓器的鐵心損耗qfe、變壓器的線圈歐姆損耗qcu以及變壓器的其他金屬結(jié)構(gòu)件內(nèi)的雜散損耗qst的方法包括：步驟s01：根據(jù)變壓器的電磁設(shè)計(jì)參數(shù)建立磁場(chǎng)仿真模型；步驟s02：向磁場(chǎng)仿真模型內(nèi)輸入材料屬性；步驟s03：將電壓最小分接時(shí)的電流作為磁場(chǎng)仿真模型的激勵(lì)。

5、進(jìn)一步地，獲取總熱容∑csum的方法包括：根據(jù)方程：∑csum＝0.132×(ma+mt)+0.58×mo得出；其中，ma為鐵心和線圈的質(zhì)量，mt為油箱和附件的質(zhì)量，mo為變壓器內(nèi)的油液質(zhì)量；或者，根據(jù)方程：∑csum＝wtankcptankmtank+wcorecpcoremcore+wcucpcumcu+woilcpoilmoil得出；其中，wtank為油箱+winsulationcpinsulationminsulation熱容修正因子，wcore為鐵心熱容修正因子，wcu為線圈熱容修正因子，woil為變壓器內(nèi)油液熱容修正因子，winsulation為絕緣材料熱容修正因子，mtank為油箱重量，cptank為油箱比熱容，mcore為鐵心重量，cpcore為鐵心比熱容，mcu為線圈重量，cpcu為線圈比熱容，moil為變壓器內(nèi)油液重量，cpoil為變壓器內(nèi)油液比熱容，minsulation為絕緣材料重量，cpinsulation為絕緣材料比熱容。

6、進(jìn)一步地，液浸式變壓器溫升計(jì)算方法還包括：步驟s11：獲取變壓器的油箱重量mtank、鐵心重量mcore、線圈重量mcu、變壓器內(nèi)油液重量moil、絕緣材料重量minsulation并作為輸入數(shù)據(jù)，獲取變壓器的熱容實(shí)測(cè)值并作為輸出數(shù)據(jù)；步驟s12：構(gòu)建bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多次訓(xùn)練，以建立總熱容模型。

7、進(jìn)一步地，bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元凈輸入netin和神經(jīng)元輸出y滿足：y＝f(netin-θ)；其中，xi為各輸入數(shù)據(jù)，wi為熱容修正因子，θ為閾值。

8、進(jìn)一步地，液浸式變壓器溫升計(jì)算方法還包括位于步驟s11和步驟s12之間的步驟s110：對(duì)經(jīng)步驟s11得出的油箱重量mtank、鐵心重量mcore、線圈重量mcu、變壓器內(nèi)油液重量moil、絕緣材料重量minsulation以及變壓器的熱容實(shí)測(cè)值進(jìn)行歸一化處理。

9、進(jìn)一步地，獲取變壓器的熱阻r的方法包括：根據(jù)方程：得出；其中，h為傳熱系數(shù)且滿足：nu為努塞爾數(shù)且滿足：nu＝c·[gr·pr]n，c為對(duì)流換熱相關(guān)系數(shù)，l為特征長(zhǎng)度，k為導(dǎo)熱系數(shù)，s為散熱面積，gr為格拉曉夫數(shù)且滿足：pr為普朗特?cái)?shù)且滿足：ρ為密度，μ為動(dòng)力粘度，g為重力加速度，β為體積變化率，δθ為溫度差。

10、進(jìn)一步地，根據(jù)變壓器平均油溫θom得出變壓器的散熱器出油口油溫θbo的方法包括：根據(jù)方程：得出；其中，θco為變壓器散熱器進(jìn)出口溫差且滿足：θco＝2(0.2θom+δτ)，δτ為線圈中心高度和散熱器中心高度的修正函數(shù)。

11、進(jìn)一步地，獲取變壓器上的溫度分布情況的方法包括：采用流固耦合的物理場(chǎng)計(jì)算變壓器上的溫度分布情況。

12、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，先建立變壓器平均油溫的熱路計(jì)算模型、建立變壓器的電磁與流體的耦合計(jì)算模型，再獲取變壓器的熱阻r、總熱容∑csum以及熱源，根據(jù)熱阻r、總熱容∑csum以及熱源得出變壓器平均油溫θom，并根據(jù)變壓器平均油溫θom得出變壓器的散熱器出油口油溫θbo，再將散熱器出油口油溫θbo作為耦合計(jì)算模型中的開放邊界來流溫度。之后，獲取變壓器上的溫度分布情況，以根據(jù)溫度分布情況得出變壓器的線圈網(wǎng)格單元上的溫度值t2，再根據(jù)預(yù)設(shè)溫度值t1與溫度值t2之差的絕對(duì)值與預(yù)設(shè)值ε之間的關(guān)系判斷是否需要修正電導(dǎo)率。若需要修正電導(dǎo)率，在修正電導(dǎo)率后，重新計(jì)算變壓器的散熱器出油口油溫θbo，再將散熱器出油口油溫θbo作為耦合計(jì)算模型中的開放邊界來流溫度，重新獲取變壓器上的溫度分布情況，并根據(jù)溫度分布情況得出變壓器的線圈網(wǎng)格單元上的溫度值t2，再根據(jù)預(yù)設(shè)溫度值t1與溫度值t2之差的絕對(duì)值與預(yù)設(shè)值ε之間的關(guān)系判斷是否需要修正電導(dǎo)率，以此重復(fù)，直至變壓器上的溫度分布呈現(xiàn)收斂狀態(tài)。這樣，變壓器溫升計(jì)算方法基于熱路法和數(shù)值計(jì)算法，實(shí)現(xiàn)了變壓器溫升的高效、精確計(jì)算和熱點(diǎn)溫升位置的準(zhǔn)確定位，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)液浸式變壓器溫升計(jì)算的諸多問題，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的變壓器溫升計(jì)算方法的計(jì)算效率較低且精確度較差的問題。