阅读说明：本技术 一种变压器温度控制方法及变压器 (Transformer temperature control method and transformer ) 是由 陈欢 严韦萍 刘天凤 于 2019-03-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变压器温度控制方法,包括：通过变压器油箱内的第一温度传感器检测油箱内顶层油的温度；计算变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q；计算地面散热量与油面温度的差值的绝对值是否大于温差阈值；采集m次变压器的三相桩头温度；获取n次油面温度；确定变压器的加热量；测量运行中的变压器冷却器组油泵的当前设备温度；获取油面温度校准传感器的校准温度；判断校准温度和冷却器组油泵的当前设备温度差值是否超标；计算变压器绕组温度和变压器寿命；将变压器预测寿命值发向云服务器；云服务器根据获取的预测寿命值将变压器进行生命周期分类,并将最新获取的生命周期分类记录在云服务器存储器中。(The invention discloses a transformer temperature control method, which comprises the following steps: detecting the temperature of top oil in an oil tank through a first temperature sensor in the transformer oil tank; calculating the heat dissipation Q of the contact part of the bottom surface of the transformer and the supporting part in unit time; calculating whether the absolute value of the difference value between the ground heat dissipation capacity and the oil surface temperature is greater than a temperature difference threshold value or not; collecting the three-phase pile head temperature of the m-time transformer; acquiring the oil surface temperature for n times; determining the heating quantity of the transformer; measuring the current equipment temperature of an oil pump of a transformer cooler group in operation; acquiring the calibration temperature of an oil surface temperature calibration sensor; judging whether the difference between the calibration temperature and the current equipment temperature of the oil pump of the cooler exceeds the standard or not; calculating the temperature of a transformer winding and the service life of the transformer; sending the predicted life value of the transformer to a cloud server; and the cloud server classifies the life cycle of the transformer according to the obtained predicted life value, and records the latest obtained life cycle classification in a cloud server memory.)

一种变压器温度控制方法及变压器

技术领域

本发明涉及变压器领域，具体的涉及一种变压器温度控制方法及变压器。

背景技术

电力变压器在电力系统中是一种重要的电气设备，其运行状况影响电力系统整体的安全性与可靠性。因绕组超温运行而导致变压器绝缘老化，从而引起的变压器故障在电力系统所发生故障中占有很大比例，因此变压器油温的测量对于预防变压器故障有着极其重要的意义。目前，电力变压器油温的测量主要依靠变压器温度计及其配套的相关装置来实现。而长在期的运行及使用过程中，温度计的精度会随着使用时长而下降，导致检测结果存在误差甚至错误，从而失去对变压器温度的有效监控，会对电力系统产生一系列的潜在威胁。因此，运维人员需要定期对温度计进行精度校准。绕组温度是变压器安全运行的基础，因此在变压器运行过程中，必须要实时监测变压器的绕组温度。现在电力系统中使用的BWR-04型绕组温控器是专为油浸式电力变压器设计的专用仪表。变压器绕组温度T1为变压器顶层油温T2与绕组对油的温升△T之和(即T1＝T2+△T)，其中，绕组对油的温升△T决定于变压器绕组电流，电流互感器二次侧电流正比于绕组电流；绕组温控器的工作原理为采用“热模拟”方法间接测量变压器的绕组温度，其工作原理是通过电流互感器取出与负荷成正比的电流互感器二次侧电流，经变流器调整后，输入到绕组温控器弹性元件内的电热元件，电热元件产生的热量使弹性元件产生一个附加位移，从而产生一个比油温高一个温差△T的温度指示值，绕组温控器就是用这种间接的方法得到绕组温度的平均指示值。数显温控仪安装在控制机房内，绕组温控器内的变送器将温度信号转化为(4-20)mA电流信号，输入到数显温控仪，值班人员可以很方便的在控制室内观测变压器绕组的温度，同时也可根据用户需要输出以下信号作为计算器监控系统的输入。油浸式变压器使用的绕组温度计属于压力式温度仪表，是通过压力式温度计测量油温，利用TA测量绕组电流，将电流信号通过散热器在油温的基础上进行机械叠加，就地表计指示绕组温度并输出远传信号。控制器一般由控制器、匹配器、二次仪表组成，费用较高，但实际应用较少，一般没有接入非电量控制回路，而且由于机械部分容易锈蚀，控制器内的电位器较易损坏，表计结构复杂、价格昂贵、检修难度大，严重影响就地表计指示和监控系统温度显示。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种变压器温度控制方法及变压器，使得能够有效根据变压器的顶层温度情况动态控制变压器的温度。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种变压器温度控制方法，所述方法包括：

S1：通过变压器油箱内的第一温度传感器检测油箱内顶层油的温度；

S2：若在N1秒内检测的油箱内顶层油平均温度大于预设的上限温度，控制器获取风机组所有风机的运行累计时长，投入累计停止时间最长的风机组进行降温；

S3：计算变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q；

S4：计算地面散热量与油面温度的差值的绝对值是否大于温差阈值，若是，则执行S5，若否，则执行S13；

S5：采集m次变压器的三相桩头温度；

S6：获取n次油面温度；

S7：计算桩头温度与油面温度的和的绝对值是否小于变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q，若是，执行S8，若否，执行S9；

S8：确定变压器的加热量；

S9：启动工作冷却器组油泵，所述工作冷却器组油泵的变频器最高频率限定为fmax，所述工作冷却器组油泵的变频器初始频率为f1，此时所述工作冷却器组油泵的变频器运行在初始频率f1，恒频恒速运行；

S10：测量运行中的变压器冷却器组油泵的当前设备温度；

S11：获取油面温度校准传感器的校准温度；

S12：判断校准温度和冷却器组油泵的当前设备温度差值是否超标，若是，则执行S16，若否，则执行S13；

S13：计算变压器绕组温度和变压器寿命；

S14：判断变压器寿命是否超过预设寿命值，若是，则发出警报，若否，则执行S16；

S15：根据顶层油温确定启动油泵的数量；

S16：采集变压器地址；

S17：将变压器预测寿命值发向云服务器；

S18：云服务器根据获取的预测寿命值将变压器进行生命周期分类，并将最新获取的生命周期分类记录在云服务器存储器中。

较佳的，所述S8包括：

S81：计算变压器的冷却系数；

S82：采集变压器散热风扇风速；

S83：根据变压器高压侧负荷电流，确定变压器绕组温度；

S84：根据变压器的绕组修正温度计算变压器散热温度；

S85：根据变压器散热量确定变压器的加热温度。

较佳的，所述S15包括：

S151：检测顶层油温，当所述顶层油温在温度区间(T1′，T1′+n1ΔT1)时，启动n1组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT1表示设定的第一升温值，n1表示正整数；

S152：每过X秒，分别算出前x秒内统计的所有第一顶层油温值和第二顶层油温值的均值，算出的第一顶层油温值均值和第二顶层油温值的均值分别记为第一计算值和第二计算值；

S153：当所述第一计算值和第二计算值的均值在温度区间(T1′，T1′+n2ΔT2)时，启动n2组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT2表示设定的第二温升且ΔT2<ΔT1，n2表示正整数；

S154：第二计算值与预先设定的最高允许油温值相比较，若超过最高允许油温值，则输出油温异常信号。

较佳的，在S3中，设变压器底面材料的传热系数为B1，支撑部材料的传热系数为B2，变压器底面与支撑部的接触面积为S，则确定变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q为：

其中，ΔT表示变压器绝缘油温度与当前室外温度之差。

较佳的，在S81中，计算变压器变压器散热温度T’与变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q的比值，之后，计算

与的比值，即得到变压器的冷却系数d，即

较佳的，在S84中，变压器散热温度T_散＝T’/4πR^2*(S+E)*W，其中R为变压器的绕组几何中心点距油面的垂直距离，T’为测量得到的以变压器的绕组几何中心点为圆心，以R为半径形成的球体所包裹的温度，其中W为预设的与变压器散热风扇风速相关的散热系数，变压器散热风扇风速越大，W越大，变压器散热风扇风速越小，W越小。

较佳的，在所述S16中，将变压器的地址信息配置在单片机中存储，将变压器的地址信息采用该变压器的编号，每个变压器具有单独的编号，每个编号对应相关变压器的实际路段地址，变压器的实际路段地址记载的电力部门的地址簿上，单片机实时根据判断的需要将变压器的地址信息通过GPRS模块发送至云服务器进行下一步处理，云服务器中存储有每个变压器的编号，再根据每个变压器在地址簿中的地址，获知对应该编号的变压器所在的实际位置，及时通知检修人员前去检修。

较佳的，在所述S17中，通过通信模块将所述变压器预测寿命值上传至云服务器；所述通信模块通过无线数据网络与所述云服务器交换数据；所述控制模块为单片机控制器；所述控制模块还包括人机交互终端，该人机交互终端包括参数设置模块和结构分析模块；所述参数设置模块根据用户设定的测试参数产生控制信号，并将该控制信号通过云服务器传输至相应的智能校验终端，并更改智能校验终端的检测参数；所述结果分析模块用于将从云服务器获得的相关数据进行分析计算，并将分析计算的结果发向云服务器进行存储；所述人机交互终端还包括自启动模块，该自启动模块预存检测参数，并定期通过所述数据云网络发送控制信号至智能校验终端；所述人机交互终端还包括报表打印模块，该报表打印模块打印输出所述结果分析模块所得出的计算结果。

较佳的，在所述S18中，变压器生命周期分为第一级到第三级，当预测寿命值小于寿命值c时，将变压器生命周期归为第一类；当预测寿命值在寿命值c至寿命值d区间时，将变压器生命周期归为第二类；当预测寿命值大于寿命值d时，将变压器生命周期归为第三类；其中，寿命值c小于寿命值d。

一种变压器，所述变压器使用前述的变压器温度控制方法。

本发明的有益效果是：能够有效根据变压器的顶层温度情况动态控制变压器的温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种变压器温度控制方法流程示意图；

图2为图1中S8具体步骤示意图；

图3为图1中S15具体步骤示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

一种变压器温度控制方法，所述方法包括：

S1：通过变压器油箱内的第一温度传感器检测油箱内顶层油的温度。

在所述变压器油箱内壁上内设置有气缸，在气缸驱动下，第一温度传感器在油箱的顶层油面水平来回移动，气缸的活塞杆伸缩一次的时间为N1秒；第一温度传感器每一秒输出所检测的第一温度值。

在本发明的另一个实施例中，有两个第一温度传感器检测顶层油温且均被气缸驱动移动，即该两个第一温度传感器均固定于气缸的活塞杆，且该两个第一温度传感器之间的距离为60mm，从而既便于两个第一温度传感器的安装，也使二者能保持合适距离而对顶层油的不同位置进行同时检测。

S2：若在N1秒内检测的油箱内顶层油平均温度大于预设的上限温度，控制器获取风机组所有风机的运行累计时长，投入累计停止时间最长的风机组进行降温。

投入累计停止时间最长的风机组，延时一定的时间后，检查是否有风机故障，当风机发生故障时，投入累计停止时间较长的风机组；当变压器顶层油温低于油温下限时，切除累计运行时间最长的风机组，延时一定的时间，若变压器顶层油温仍低于油温下限则继续切除下一组累计运行时间最长的风冷装置，依次切除到最后一组风冷装置。根据变压器上层油温自动控制风机的投入，实现风机的节能运行。

S3：计算变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q。

压变压器中的绝缘油需求量大、指标要求高，而绝缘油的热油循环温度必须达到65±5℃，才能正常安装；但是，由于变压器通常安装在室外，尤其是冬季时，室外温度很低，特别是高寒地区的冬季室外环境温度通常在-20℃以下，这样高寒地区的冬季室外环境温度与上述绝缘油的热油循环温度的温差就达到了80℃以上，使得绝缘油的热量损失严重，从而影响了变压器的安装及后续运行的稳定，而且，绝缘油是易燃物，如果不注重防火，特别容易发生不安全事故。

变压器在安装时，通常是以竖直平稳放置的方式进行安装，即变压器与地面或者其他支撑部接触安装，而变压器的底面与支撑部必须有足够大的接触面积，才能保证变压器稳定安装，这样，就会使变压器底面散热加大。

设变压器底面材料的传热系数为B1，支撑部材料的传热系数为B2，变压器底面与支撑部的接触面积为S，则确定变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q为：

其中，ΔT表示变压器绝缘油温度与当前室外温度之差。

S4：计算地面散热量与油面温度的差值的绝对值是否大于温差阈值，若是，则执行S5，若否，则执行S13。

若判断结果为是，则说明在当前情况下，变压器处于一直降温的情况，在这种情况下，需要对变压器的降温情况进行监测和处理，使得变压器温度不至于一直下降过低；若判断结果为否，则说明在当前情况下，变压器还是处于升温状态，需要进行降温的相关监测和处理。

S5：采集m次变压器的三相桩头温度。

变压器具有壳体和设在壳体中的低压侧三相桩头和零相桩头，低压侧三相桩头包括A相桩头、B相桩头和C相桩头，A相桩头、B相桩头和C相桩头与零相桩头13之间的电压均为220V，通常状况下，低压侧三相桩头12温度达到60℃以上为过热状态，而达到70℃以上为异常状态。

S6：获取n次油面温度。

所述变压器设有油面温度计，该油面温度计包括温度传感器，所述油面温度计的温度传感器浸没于所述变压器的储油箱中，控制模块与所述油面温度计的温度传感器信号连接，所述控制模块与所述通信模块信号连接；控制模块发出控制信号使所述油面温度计的温度传感器采集储油箱中的油温数据，且该油面温度计的温度传感器以预设的数据采集间隔进行温度采集，以获取预设时长内的多组油面温度。

S7：计算桩头温度与油面温度的和的绝对值是否小于变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q，若是，执行S8，若否，执行S13。

若判断结果为是，则说明确实存在变压器温度降低的危险，需要采取措施进行温度提升的控制，若判断结果为否，则说明变压器不会在当前状态下温度下降过低，则继续进行以降温为主的工作。

S8：确定变压器的加热量。

S9：启动工作冷却器组油泵，所述工作冷却器组油泵的变频器最高频率限定为fmax，所述工作冷却器组油泵的变频器初始频率为f1，此时所述工作冷却器组油泵的变频器运行在初始频率f1，恒频恒速运行。

S10：测量运行中的变压器冷却器组油泵的当前设备温度。

具体的，在所述冷却器组油泵上设置设置有油泵温度传感器，用于收集冷却器组油泵的当前设备温度。

本实施例中，冷却器组油泵当前设备温度包括进油管外壁温度T0、回油管外壁温度T1和冷却油箱温度Ta。本实施例通过在进油管外壁、回油管外壁以及冷却油箱设置温度传感器来实时采集相应位置的温度，并将温度值回传给控制装置。

S11：获取油面温度校准传感器的校准温度。

本发明所述变压器还设有油面温度校准传感器，控制模块还与所述油面温度校准传感器信号连接，所述油面温度校准传感器的检测精度高于所述油面温度计，所以通过油面温度校准传感器获取的油面温度信息更加准确，能够计算获得相应的油面温度计的测量误差。可实现在不停电的条件下对变压器油面温度计进行准确度校验。

S12：判断校准温度和冷却器组油泵的当前设备温度差值是否超标，若是，则执行S16，若否，则执行S13。

若判断校准温度和冷却器组油泵的当前设备温度的差值超标，则说明当前设备温度确实较大，则需要进一步对变压器的工作性能进行检测，以免变压器发生故障。

S13：计算变压器绕组温度和变压器寿命。

S14：判断变压器寿命是否超过预设寿命值，若是，则发出警报，若否，则执行S16。

具体的，根据变压器的绕组温度与预设的“温度-寿命”曲线中的数值对比，预测变压器寿命。

若变压器寿命超过预设寿命值，则说明变压器会很快发生故障，需要进行报警处理。

S15：根据顶层油温确定启动油泵的数量。

S16：采集变压器地址。

本发明中，将变压器的地址信息配置在单片机中存储，为了简化配置信息，可以将该变压器的地址信息采用该变压器的编号，每个变压器具有单独的编号，每个编号对应相关变压器的实际路段地址，变压器的实际路段地址记载的电力部门的地址簿上，单片机实时根据判断的需要将变压器的地址信息通过GPRS模块发送至云服务器进行下一步处理，云服务器中存储有每个变压器的编号，再根据每个变压器在地址簿中的地址，就可以获知对应该编号的变压器所在的实际位置，及时通知检修人员前去检修。

S17：将变压器预测寿命值发向云服务器。

通过通信模块将所述变压器预测寿命值上传至云服务器；所述通信模块通过无线数据网络与所述云服务器交换数据。所述控制模块为单片机控制器。所述控制模块还包括人机交互终端，该人机交互终端包括参数设置模块和结构分析模块；所述参数设置模块根据用户设定的测试参数产生控制信号，并将该控制信号通过云服务器传输至相应的智能校验终端，并更改智能校验终端的检测参数；所述结果分析模块用于将从云服务器获得的相关数据进行分析计算，并将分析计算的结果发向云服务器进行存储。

所述人机交互终端还包括自启动模块，该自启动模块预存检测参数，并定期通过所述数据云网络发送控制信号至智能校验终端。

所述人机交互终端还包括报表打印模块，该报表打印模块打印输出所述结果分析模块所得出的计算结果。

S18：云服务器根据获取的预测寿命值将变压器进行生命周期分类，并将最新获取的生命周期分类记录在云服务器存储器中。

具体的，变压器生命周期可以分类为多个级别，例如，在本发明的实施例中，分为第一级到第三级，相应的，当预测寿命值小于寿命值c时，将变压器生命周期归为第一类；当预测寿命值在寿命值c至寿命值d区间时，将变压器生命周期归为第二类；当预测寿命值大于寿命值d时，将变压器生命周期归为第三类；其中，寿命值c小于寿命值d。

具体的，所述S8包括：

S81：计算变压器的冷却系数。

冷却系数指的是变压器冷却的强度，冷却系数小，说明散热快，冷却系数大，说明散热慢。具体的，计算变压器变压器散热温度T’与变压器底面与支撑部接触部分单位时间散热量Q的比值，之后，计算与的比值，即得到变压器的冷却系数d，即

S82：采集变压器散热风扇风速。

所述变压器散热风扇包括进风风扇和出风风扇，进风风扇和出风风扇的一个输入端均连接在变压器的继电器的常开端上，所述进风风扇和出风风扇的另一个输入端均连接在零相桩头上，低压侧三相桩头中的任意一相桩头与继电器的公共端相连，所述单片机采集温度传感器的温度信号并根据该温度信号输出高电平或低电平至继电器驱动电路控制继电器的常开端与公共端导通或断开。所述进风风扇和出风风扇的风扇旋转中心重合设置。所述变压器的壳体外壁上设有分别罩设在进风风扇和出风风扇外部的外罩，所述外罩上设有若干个通风孔。所述通风孔为长条形，每个通风孔的上沿向斜下方延伸形成挡片。

S83：根据变压器高压侧负荷电流，确定变压器绕组温度。

具体的，采集变压器每一个档位下对应一个额定电流，根据每一个档位下对应的额定电流用如下式所示的一次方程拟合得到线性比例系数a和b；

Ie＝aD+b

上式中，Ie表示额定电流，D表示档位，D取值为1，2，3，a和b分别表示线性比例系数；

根据式下式计算变压器的绕组温度T；

T＝t+A(I/(aD+b))C

上式中，T表示变压器的绕组温度，t表示变压器的顶层油温，I表示变压器的高压侧负荷电流，D表示变压器当前运行的档位，a和b分别表示线性比例系数，A和C分别表示前述的绕组温度计算常数。

S84：根据变压器的绕组修正温度计算变压器散热温度。

本发明提供的变压器使用散热器对变压器进行温度控制，散热器的散热温度和变压器的绕组修正温度是要满足一定的关系的。

变压器散热温度T_散＝T’/4πR^2*(S+E)*W，其中R为变压器的绕组几何中心点距油面的垂直距离。以变压器的绕组几何中心点为圆心，以R为半径形成的球体所包裹的温度为T’，即T’扩散到油面的单位面积温度为T’/4πR²，(S+E)为变压器外壳的总面积，即在变压器外壳上单位面积散失的温度为T’扩散到油面的单位面积温度，这样能够保证散热更加充分。其中W为与变压器散热风扇风速相关的散热系数，变压器散热风扇风速越大，W越大，变压器散热风扇风速越小，W越小。

S85：根据变压器散热量确定变压器的加热温度。

具体的，在变压器内部还具有加热装置，所述加热装置根据变压器散热温度确定加热装置的加热温度，具体的，加热温度以1.2倍的散热温度为宜。

变压器的温度控制中，往往是加热与散热同时进行，才能够保证变压器温度的动态平衡，一味的靠减少散热，如不停对风扇进行开关操作，本身对电扇就会造成损坏，或者不停对油泵进行开停操作，也会使得油泵电机在快速的开停中寿命减少，所以应该综合应用加热与散热措施，才能够保证将变压器温度控制在适宜温度范围内。

具体的，所述S15包括：

S151：检测顶层油温，当所述顶层油温在温度区间(T1′，T1′+n1ΔT1)时，启动n1组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT1表示设定的第一升温值，n1表示正整数。

S152：每过X秒，分别算出前x秒内统计的所有第一顶层油温值和第二顶层油温值的均值，算出的第一顶层油温值均值和第二顶层油温值的均值分别记为第一计算值和第二计算值。

S153：当所述第一计算值和第二计算值的均值在温度区间(T1′，T1′+n2ΔT2)时，启动n2组油泵，其中，T1′表示第一温度阈值，ΔT2表示设定的第二温升且ΔT2<ΔT1，n2表示正整数。

S154：第二计算值与预先设定的最高允许油温值相比较，若超过最高允许油温值，则输出油温异常信号。

本发明还提供了一种变压器，所述变压器使用前述任一一种变压器温度控制方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。