CN105466594A - 一种变压器热点温度最小二乘法修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，包括以下步骤：(1)计算变压器的热点温度预测值x_i，并判断该变压器是否安装有光纤测温装置，如果是，测量变压器的热点温度实际值y_i，并执行步骤(2)；如果否，则计算与其同型号的变压的热点温度预测值并测量与其同型号的变压器的热点温度实际值并执行步骤(3)。(2)利用步骤(1)中的热点温度实际值y_i校正热点温度预测值x_i，得到函数y＝f(x)；(3)利用步骤(1)中的热点温度实际值校正热点温度预测值得到函数y＝fˊ(x)，并执行步骤(4)；(4)用步骤(1)中的热点温度预测值x_i代替y＝f′(x)中的x得到y；(5)以y作为修正后的变压器的热点温度预测值。与现有技术相比，本发明具有成本低、误差小等优点。

Description

一种变压器热点温度最小二乘法修正方法

技术领域

本发明涉及一种变压器热点温度的修正方法，尤其是涉及一种变压器热点温度最小二乘法修正方法。

背景技术

变压器热点温度研究室国内外学者们关注和研究的焦点，其难点在于绕组热点温度产生机理十分复杂以及热点温度位置的不确定性。目前为止，得到变压器内部温度主要有两种方法，一种是直接测量法，一种是间接计算法。

间接计算法即是对已经投入电网运行的变压器通常结合其易测参量和出厂参数，采用间接方法计算和预测确定绕组热点温度，主要包括：导则推荐计算法、数值计算法、热路模型计算法和智能算法计算法。

直接测量法是利用在变压器靠近绕组部位或绕组线饼中安置温度传感器直接获得变压器绕组的热点温度。光纤温度传感器相比声频、结晶石英、荧光、红外辐射激发等其他传感器有着良好的电绝缘性、极强的抗电磁场干扰能力和优良的可靠性，因此所测结果较为准确。

直接测量结果最准确，但绕组内埋设传感器对绝缘结构设计要求较高，容易影响变压器正常运行；且由于绕组热点位置不确定，传感器埋设处不一定是最热点，测量结果可能并非绕组的热点温度。为克服这种情况，一般采取的方法是在绕组热点的附近区域，安装多个温度传感器，通过测量多个位置的温度来近似得到绕组的热点温度，经济性因此大打折扣。另一种解决方案是采用分布式光纤温度传感器。分布式光纤温度传感器通常是将光纤沿温度场分布，借助于光在传输时光时域后向散射(opticaltimedomainreflect简称OTDR)技术，根据散射光所携带的温度信息来测量温度。而这种技术目前测温误差一般为几个℃，定位误差为一米左右，明显无法达到普通变压器的需求。

变压器采用光纤测温方法数值准确，但大规模的采用，其经济性尚待考究；另外，对于已经挂网运行的变压器，其并未安装有光纤测温装置，再对其进行改造也不现实。以上建立的针对不同容量的变压器的热路模型均是基于对变压器散热过程的理论推导，热阻热容参数也是基于对额定值的修正，其中还有少数的经验参数需要人为设定，如热阻非线性参数n。这些均造成了热路模型计算值与实际变压器温升值的误差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算误差小、减少成本的变压器热点温度最小二乘法修正方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，包括以下步骤：

(1)获取变压器的多组热点温度预测值x_i，并判断该变压器是否安装有光纤测温装置，如果是，测量变压器的多组热点温度实际值y_i，并执行步骤(2)；如果否，则计算与其同型号的变压的多组热点温度预测值并测量与其同型号的变压器的多组热点温度实际值并执行步骤(3)，其中，i＝1…n。

(2)利用步骤(1)中的热点温度实际值y_i校正热点温度预测值x_i，得到函数y＝f(x)；

(3)利用步骤(1)中的热点温度实际值校正热点温度预测值得到函数y＝f'(x)，并执行步骤(4)；

(4)用步骤(1)中的热点温度预测值x_i代替y＝f′(x)中的x得到y。

所述的步骤(1)中，采用热路模型计算法计算变压器的多组热点温度预测值x_i；

(5)以y作为修正后的变压器的热点温度预测值。

所述的步骤(2)具体为将热点温度实际值y_i与热点温度预测值x_i组成一组数组(x_i,y_i)，采用最小二乘法进行曲线拟合，找到函数y＝f(x)，使得最小。

所述的步骤(3)具体为将热点温度实际值与热点温度预测值组成一组数组采用最小二乘法进行曲线拟合，找到函数y＝f′(x)，使得最小。

所述的f(x)为多项式、指数函数、三角函数或分段函数等，也可以根据变压器的负荷情况进行分段处理，需要根据具体情况确定。

所述的f′(x)为多项式、指数函数、三角函数或分段函数等，也可以根据变压器的负荷情况进行分段处理，需要根据具体情况确定。

本发明充分利用已经安装有光纤测温装置的变压器的运行的温升数据，来修正提高热路模型计算值的准确度。结合传统的通过热路模型的间接测量方法，提出用光纤测温数据来修正热路模型预测值的方法，即找到同一型号变压器实际测量热点温度值与热路模型预测温度值之间的一个函数关系。通过这样一个函数关系，我们就可以由热路模型计算出的估计值推算出更为精确可靠的热点温度值。这样既可以在同类型变压器中减少安装光纤测温装置的数量，也可以更为准确的预测未安装光纤测温装置变压器的热点温度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用最小二乘法修正热路模型的计算值，有效减小了计算值与实际测量结果之间的计算误差；

(2)采用本发明的方法可以提高热路模型的计算准确度；

(3)本发明采用安装在变压器内的光纤测温装置测量变压器的热点温度，无需在变压器绕组内埋设多个传感器，大大降低了成本。

附图说明

图1为一种变压器热点温度最小二乘法修正方法的流程图；

图2为ODFS-334MVA/500KV变压器的热点温升值对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，包括以下步骤(如图1所示)：

(1)采用热路模型计算法计算变压器的多组热点温度预测值x_i，并判断该变压器是否安装有光纤测温装置，如果是，测量变压器的多组热点温度实际值y_i，并执行步骤(2)；如果否，则计算与其同型号的变压的多组热点温度预测值并测量与其同型号的变压器的多组热点温度实际值并执行步骤(3)，其中，i＝1…n。

(2)利用步骤(1)中的热点温度实际值y_i校正热点温度预测值x_i，得到函数y＝f(x)；将热点温度实际值y_i与热点温度预测值x_i组成一组数组(x_i,y_i)，采用最小二乘法进行曲线拟合，找到函数y＝f(x)，使得最小。

(3)利用步骤(1)中的热点温度实际值校正热点温度预测值得到函数y＝f'(x)，并执行步骤(4)；将热点温度实际值与热点温度预测值组成一组数组采用最小二乘法进行曲线拟合，找到函数y＝f′(x)，使得最小。

(4)用步骤(1)中的热点温度预测值x_i代替y＝f′(x)中的x得到y；

(5)以y作为修正后的变压器的热点温度预测值。

f(x)和f′(x)均为多项式、指数函数、三角函数或分段函数等，也可以根据变压器的负荷情况进行分段处理，需要根据具体情况确定。

本发明充分利用已经安装有光纤测温装置的变压器的运行的温升数据，来修正提高热路模型计算值的准确度。结合传统的通过热路模型的间接测量方法，提出用光纤测温数据来修正热路模型预测值的方法，即找到同一型号变压器实际测量热点温度值与热路模型预测温度值之间的一个函数关系。通过这样一个函数关系，我们就可以由热路模型计算出的估计值推算出更为精确可靠的热点温度值。这样既可以在同类型变压器中减少安装光纤测温装置的数量，也可以更为准确的预测未安装光纤测温装置变压器的热点温度。

利用上述设计理念，本实施例使用重庆ABB变压器有限公司开发的ODFS-334MVA/500kV变压器的温升试验数据来具体说明经过最小二乘法修正后的得到数据的可靠性。该变压器采用了绕组内置测温光纤的办法，直接测量绕组热点温度。绕组热点采用光纤测量方式，共安装4个光纤探头，分别位于公共绕组底部第一饼和第二饼之间油道垫块中，靠近中性点侧。其中，光纤1，2号位于低压侧，相邻一档；光纤3，4号位于低压右侧，即非油枕侧，靠近铁芯旁轭，相邻一档。光纤通过安装在油箱壁上的专用阀兰上的通道与外部操作平台相连接.通道在不测量时可完全闭合，防止渗油。

需要说明的是，考虑到光纤温度传感器对绕组绝缘带来的风险，变压器厂未将绕组安装在顶部绕组，而是安装在了底部低压端绕组上，这样测得的数据实际是底部热点温度。为了求得顶部绕组的热点温度，即实际的热点温度，本项目沿用国家标准GB1094.2-1996中的假定(绕组沿高度的温升为直线，与油的温升直线平行)，认为光纤实测温度加上顶部和底部最大油温差，即为实际的热点温度。在温升试验过程中，利用光纤探头测量绕组热点温升，每隔10分钟记录一次数据，温升测量稳定后后，每隔1分钟记录一次热点温升值，持续10分钟，要求其改变值不超过1K.ONAN，ONAF两种负载方式下均应进行热点温升试验。待所有温升结束以后，改变分接位置至最大分接，施加相应损耗，运行约3个小时，其中每10分钟记录一次数据。待温升稳定后即改变值不超过1K，每分钟记录一次数据，持续10分钟.ONAN，ONAF两种负载方式下均进行最大分接的热点温升试验。具体温升试验方案如表1所示。

表1光纤测温试验方案

由4个光纤探头测得绕组底部绕组温升数据，并结合实测的顶部油温及散热器下部入口油温，求得最大油温差，计算出绕组顶部热点温升，将该值作为实测得到的热点温升。并由热路模型仿真计算得到模型仿真计算值，将0-520分钟的仿真值与实测值安装第四部分的方法进行最小二乘拟合，经计算求得修正公式为；并用拟合公式验证520-1060分钟的修正结果，结果如图2所示，由图2可以发现，通过最小二乘的拟合修正后的仿真结果与实测结果的误差极大的减小了。

Claims (6)

1.一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取变压器的多组热点温度预测值x_i，并判断该变压器是否安装有光纤测温装置，如果是，测量变压器的多组热点温度实际值y_i，并执行步骤(2)；如果否，则获取与所述的变压器同型号的变压器的多组热点温度预测值并测量与所述的变压器同型号的变压器的多组热点温度实际值并执行步骤(3)，其中，i＝1…n；

(2)利用步骤(1)中的热点温度实际值y_i校正热点温度预测值x_i，得到函数y＝f(x)，并执行步骤(5)；

(3)利用步骤(1)中的热点温度实际值校正热点温度预测值得到函数y＝f'(x)，并执行步骤(4)；

(4)用步骤(1)中的热点温度预测值x_i代替y＝f′(x)中的x得到y，并执行步骤(5)；

(5)以y作为修正后的变压器的热点温度预测值。

2.根据权利要求1所述的一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，采用热路模型计算法计算变压器的多组热点温度预测值x_i。

3.根据权利要求1所述的一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体为将热点温度实际值y_i与热点温度预测值x_i组成一组数组(x_i,y_i)，采用最小二乘法进行曲线拟合，找到函数y＝f(x)，使得最小。

4.根据权利要求3所述的一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，其特征在于，所述的f(x)为多项式、指数函数、三角函数或分段函数。

5.根据权利要求1所述的一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体为将热点温度实际值与热点温度预测值组成一组数组采用最小二乘法进行曲线拟合，找到函数y＝f′(x)，使得最小。

6.根据权利要求5所述的一种变压器热点温度最小二乘法修正方法，其特征在于，所述的f′(x)为多项式、指数函数、三角函数或分段函数。