一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温模块及方法

摘要

本发明公开了一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温模块，包括信号采集模块、通讯模块及上位机处理模块，所述信号采集模块包括多个温度传感器，通讯模块包括分线器、信号采集卡；多个温度传感器的输出端通过分线器与信号采集卡的输入端连接，信号采集卡的输出端与上位机处理模块连接；上位机处理模块中，采用的是遗传算法，根据通讯模块中传来的数据进行分析，判断热点温度是否达到预警值。本发明通过多个传感器对变压器温度进行全方位的多点监测，通过算法定位变压器的热点温度及对应位置，能够迅速、准确的判断出变压器是否存在风险并给予报警，有效预防变压器故障的发生，极大的保障了社会财产安全。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温模块及方法，属于变压器技术领域。

背景技术

变压器作为电力系统中昂贵且难以更换的设备，油浸式变压器的故障将降低电力系统的可靠性甚至威胁人身安全。绕组温度是电力变压器中非常重要的测量因素，它决定了变压器的状态、负载能力和使用寿命。目前，人们越来越关注保持变压器的长时间使用状况，变压器的负载能力和使用寿命很大程度上取决于变压器将内部产生的热量散发到周围的能力，即变压器的热性能。热性能的部分特征在于油浸式变压器内的绕组温度分布和传热，因此，研究变压器热性能可以提高变压器的利用率。通过在线比较测量的量如顶部油温、热点温度等和通过物理模型或数学模型或人工智能算法获得的计算值，一些快速发展的故障，例如泵或风扇的故障可以检测到。因此，准确监测绕组温度分布可以确保变压器高效可靠地运行。

目前针对变压器内部绕组温度的测量方法主要为热模拟法，但其容易受到环境因素影响，并且无法反应变压器内部具体位置的温度变化，而根据国标GB1094.2.1996中给出的变压器绕组温度计算的具体方法，给出架设条件过多，与现实情况有时存在较大差距，并且这两种方法也没有参考变压器内部各组件在热传递过程中的影响，总体而言不能很好地与实际结果吻合，也不能起到较好的实时监测与热点温度定位的作用。而基于各类仿真软件的有限元分析变压器内部热场的变化计算热点温度需要时间过长，并且边界条件限制了其求解，在现实中通用性不大。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温模块，包括信号采集模块、通讯模块及上位机处理模块，所述信号采集模块包括多个温度传感器，所述通讯模块包括分线器、信号采集卡；

多个温度传感器的输出端通过分线器与信号采集卡的输入端连接，信号采集卡的输出端与上位机处理模块连接。

进一步地，温度传感器安装在变压器内部多个不同的位置。

进一步地，绕组间，温度传感器安装在绕组的垫片上；铁芯及变压器箱体表面通过螺孔安装温度传感器。

进一步地，所述温度传感器的内部热电偶材料为铜镍，热电偶的引出端焊接金属结球；热电偶外部包覆绝缘层，所述绝缘层材料为聚四氟乙烯。

进一步地，所述上位机处理模块中，采用遗传算法对通讯模块中传输来的数据进行分析。

一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温方法，基于前述测温模块进行，包括如下过程，

通过安装在铁芯上部的温度传感器所测温度得到变压器上部绝缘油平均温度，通过安装在绕组间的温度传感器测得绕组热点温度；

实际的变压器热点温度作为未知量，根据经验值设置热点温度初值并输入上位机处理模块中通过遗传算法进行迭代，输出结果为绕组热点温度；

迭代终止条件为遗传算法输出值与实际测得的绕组热点温度之差小于0.5℃，此时作为输入值的热点温度则为变压器热点温度；遗传算法变异算子不大于10％，交叉算子不大于10％。

进一步地，迭代计算的过程如下，

式(1)为温度上升时的热点温度计算公式、式(2)为温度下降时的热点温度计算公式，其中，θ

进一步地，根据算法实时输出结果，记录每小时内变压器热点温度及温度传感器在变压器内部的位置，绘制温度-时间曲线，从而根据不同时刻的温度值采取不同的监测措施。

进一步地，监测措施包括，当变压器热点温度超过80℃时发出报警信号，引起注意；当变压器热点温度超过90℃时需强迫内部绝缘油循环及另加风扇增强散热。

有益效果：本发明通过多个传感器对变压器温度进行全方位的多点监测，通过遗传算法定位变压器热点温度及对应位置，能够迅速、准确地判断出变压器是否存在风险并给予报警，能够有效地预防变压器故障的发生，极大地保障了社会财产安全。

附图说明

图1为本发明所述的适用于油浸式变压器的分布式比较型测温模块示意图；

图2为本发明所述的遗传算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温模块，包括信号采集模块、通讯模块及上位机处理模块，所述信号采集模块包括多个温度传感器，所述通讯模块包括分线器、信号采集卡；多个温度传感器的输出端通过分线器与信号采集卡的输入端连接，信号采集卡的输出端与上位机处理模块连接，如图1所示。

温度传感器安装在变压器内部多个不同的位置，具体地，绕组间，温度传感器安装在绕组的垫片上；铁芯及变压器箱体表面通过螺孔安装温度传感器。

所述温度传感器的内部热电偶材料为铜镍，热电偶的引出端焊接金属结球；热电偶外部包覆绝缘层，所述绝缘层材料为聚四氟乙烯。

所述上位机处理模块中，采用遗传算法对通讯模块中传输来的数据进行分析。

一种适用于油浸式变压器的分布式比较型测温方法，基于前述测温模块进行，包括如下过程：

通过安装在铁芯上部的温度传感器所测温度得到变压器上部绝缘油平均温度，通过安装在绕组间的温度传感器测得绕组热点温度。

实际变压器热点温度作为未知量，根据经验值设定一个变压器热点温度取值范围，在该取值范围内选择一个热点温度初值并输入上位机处理模块中通过遗传算法进行迭代，输出结果为绕组热点温度；遗传算法流程如图2所示。

迭代计算过程如下，

式(1)为温度上升时的热点温度计算公式、式(2)为温度下降时的热点温度计算公式；其中，θ

迭代终止条件为遗传算法输出值与实际测得的绕组热点温度之差小于0.5℃，此时作为输入值的热点温度则为变压器热点温度；遗传算法变异算子不大于10％，交叉算子不大于10％。

根据算法实时输出结果，记录每小时内变压器热点温度及温度传感器在变压器内部的位置，绘制温度-时间曲线，从而根据不同时刻的温度值采取不同的监测措施。具体监测措施包括：当变压器热点温度超过80℃时发出报警信号，引起注意；当变压器热点温度超过90℃时需强迫内部绝缘油循环及另加风扇增强散热。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。