專利名稱：變壓器的熱建模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于評估不同液體特性對變壓器熱性能的影響的方法。
背景技術(shù)：
液體冷卻的變壓器通常填充有礦物油。由于環(huán)境益處和防火安全特性，更容易生物降解的油如天然或合成酯和其他合成液體被用于替代傳統(tǒng)礦物油。重新充填，即將現(xiàn)有變壓器的礦物油替換為更不易燃液體的需求在增長。重新充填的過程不止包括簡單地輸送新液體并代替舊液體。該過程還需要包括在替換油之后對變壓器和其預(yù)期性能的評估。由于新液體的不同的熱特性和不同的粘性，變壓器的熱行為將會變化。因為使用過的和老化的變壓器是為礦物油而初始設(shè)計的且最終與礦物油一起使用，需要評估該變壓器在替換油之后是否仍滿足其工作需求。對于舊變壓器經(jīng)常只有有限的信息比如銘牌信息、測試報告和外部尺寸可用。該變壓器可能來自不同的制造商且包括不同的技術(shù)和設(shè)計。通常沒有通道或有受限的通道通到主動部件(即，變壓器核心和繞組)。因此，傳統(tǒng)設(shè)計工具的使用可能對這些變壓器熱性能的評估沒有幫助。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種預(yù)先評估重新充填后的變壓器的熱行為的方法。本發(fā)明的一個進一步的目的是提供一種用于預(yù)先評估重新充填后的變壓器的熱行為的計算模型。這些目的通過根據(jù)所附的權(quán)利要求的方法和計算模型來實現(xiàn)。本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識，S卩，通過使用用于對不能接近的變壓器部件建模的黑盒模型，和通過使用用于調(diào)整黑盒模型的測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用于變壓器熱行為的可用的建模方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于評估不同液體特性對變壓器熱性能的影響的方法，該方法包括步驟提供變壓器計算模型，該計算模型配置為返回變壓器熱性能的指示符；并提供具有至少一個參考液體參數(shù)值的計算模型。通過創(chuàng)建包括液體參數(shù)的計算模型，液體特性的影響能通過改變液體參數(shù)值而容易地得以評估。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，至少一個液體參數(shù)是以下之一粘性，熱傳導(dǎo)率，熱容量和熱膨脹率。該液體可以通過任意數(shù)量的合適的參數(shù)建模，指定的參數(shù)是那些對變壓器的熱行為具有最大影響的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，該方法包括提供具有至少一個變壓器參數(shù)值的計算模型的步驟。為了獲得可用的計算模型，應(yīng)使用合適的參數(shù)對變壓器建模，該參數(shù)的值被定義為對應(yīng)于真實變壓器。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，至少一個變壓器參數(shù)是以下之一質(zhì)量，油箱尺寸，外部尺寸，液體體積，額定電壓，阻抗和電氣損耗。變壓器可以通過任意數(shù)量的合適參數(shù)建模，指定的參數(shù)是那些容易獲得且對變壓器的熱行為具有最大影響的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，計算模型包括至少一個黑盒參數(shù)，其值是未知的，且該方法包括借助于來自真實變壓器的測量數(shù)據(jù)而調(diào)整黑盒參數(shù)值的步驟。通過使用用于建模不能接近的變壓器部件的黑盒參數(shù)，且通過使用用于調(diào)整黑盒模型的測量數(shù)據(jù)，在不知道變壓器設(shè)計細(xì)節(jié)的情況下，實現(xiàn)用于變壓器的可用的計算模型。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，測量數(shù)據(jù)從真實變壓器的測試運行中獲得。如果沒有更早的測量數(shù)據(jù)可用，則可以借助于真實變壓器的特別測試運行而獲得。該測試運行可以特別設(shè)計為用于調(diào)整黑盒參數(shù)和因而提供相關(guān)測量數(shù)據(jù)的目的。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，測量數(shù)據(jù)從來自真實變壓器的現(xiàn)場測量而獲得。通過利用存在的現(xiàn)場測量的優(yōu)點或通過實行該測量，能在沒有任何特殊測試運行的情況下調(diào)整該黑盒參數(shù)。這節(jié)省了可能消耗時間的測試運行所需的努力。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，黑盒參數(shù)涉及變壓器的主動部件。雖然變壓器的任何部件可以用黑盒模型建模，但變壓器的主動部件通常是那些難以接近且對變壓器的熱行為具有最大影響的部件。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，測量數(shù)據(jù)從填有參考液體的真實變壓器而獲得。為了實現(xiàn)盡可能精確的計算模型，應(yīng)使用其參數(shù)值是已知的選擇的參考液體來進行測量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，參考液體是礦物油。為了避免額外的工作且為了保證液體與變壓器的兼容性，應(yīng)優(yōu)選使用變壓器的已有液體來進行測量。通常地這是礦物油但其可以是任何將被替換的液體。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，該方法包括步驟在填充有參考液體的真實變壓器上施加真實的負(fù)載并測量真實變壓器的溫度行為從而獲得測量結(jié)果；配置計算模型以返回計算的溫度行為；使用對應(yīng)于真實負(fù)載的數(shù)字負(fù)載在計算模型中進行模擬從而獲得計算結(jié)果；將計算結(jié)果與測量結(jié)果比較并調(diào)整黑盒參數(shù)；重復(fù)最后兩步直到計算和測量結(jié)果基本上一致。通過將計算結(jié)果與測量結(jié)果比較并因此調(diào)整黑盒參數(shù)值，在幾次迭代步驟中可能獲得生成滿意的模擬結(jié)果的計算模型。當(dāng)然，迭代步驟的次數(shù)取決于調(diào)整參數(shù)值人員的經(jīng)驗。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，該方法包括步驟提供具有至少一個不同于參考液體的液體的液體參數(shù)值的計算模型；使用數(shù)字負(fù)載在計算模型中運行模擬從而獲得計算結(jié)果。當(dāng)其用于用新液體參數(shù)模擬變壓器的行為時該計算模型首先滿足其目的。從這些模擬結(jié)果中可以預(yù)測變壓器的改變的熱行為。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，計算模型配置為返回計算的溫度行為。該計算模型可以配置為返回變壓器的熱性能的任意指示符，該溫度行為是非常具體、直接的指示符。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于評估不同液體特性對變壓器的熱性能影響的計算模型，該計算模型包括至少一個參考液體參數(shù)值；和至少一個黑盒參數(shù)，其值借助于來自填充有參考液體的變壓器的測量數(shù)據(jù)而調(diào)整。通過創(chuàng)建包括黑盒參數(shù)的計算模型即使不能接近的變壓器部件也可以被建模。


將參考附圖對本發(fā)明做更詳細(xì)的介紹，其中
圖1示出了說明計算模型的調(diào)整過程的方框圖，和圖2示出了說明使用計算模型評估變壓器熱性能的方框圖。
具體實施例方式參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的計算模型1被分為不同模塊2，其包括對變壓器4的熱性能有貢獻的參數(shù)。這些參數(shù)中的一些的值是已知的而其他是未知的。其值未知的參數(shù)稱為黑盒參數(shù)，且包括這些參數(shù)的模型稱為黑盒模型3。因為本發(fā)明的目的特別是評估油替換的影響，因此計算模型1通過流體特性即流體參數(shù)而被參數(shù)化，比如粘性和熱傳導(dǎo)率被包括在計算模型1的不同的模塊2中。在圖1的情況中，質(zhì)量/油箱參數(shù)(液體體積，油箱尺寸，重量等)和冷卻參數(shù)(散熱器數(shù)量和尺寸等)是已知的，而主動部件參數(shù)的值(繞組幾何結(jié)構(gòu)，繞組類型，內(nèi)部油路等)是未知的。主動部件因此用包括黑盒參數(shù)的黑盒模塊3建模。在計算模型1可用之前， 黑盒模塊3必須通過調(diào)整黑盒參數(shù)來完成。為了完成黑盒模塊3，測試運行用充有礦物油的真實變壓器4來實施。合適的真實負(fù)載5被施加在真實變壓器4上且該真實變壓器4的溫度行為被測量。該計算模型1被提供有已知的礦物油參數(shù)值9 (粘性，熱傳導(dǎo)率，熱容量等)，且使用對應(yīng)于真實負(fù)載5的數(shù)字負(fù)載6在計算模型1中運行模擬。將該計算結(jié)果7與測量結(jié)果8比較，且調(diào)整黑盒參數(shù)的值直到計算和測量結(jié)果7，8基本上一致。在該過程之后計算模型1被認(rèn)為是完成的且其能用于評估變壓器4的熱性能。參考圖2，計算模型1用于評估在油替換為ΒΙ0ΤΕΜΡ⑧后變壓器4的熱性能。該計算模型1被提供有BIOTEMP 參數(shù)值10，且使用數(shù)字負(fù)載6來運行新的模擬。該模擬的計算結(jié)果7用于建立該新液體，BIOTEMP 如何影響變壓器4的熱性能。來自模擬結(jié)果的典型實際結(jié)論是a)預(yù)期的溫度上升而變壓器4保持其額定負(fù)載；b)為了不超出溫度極限變壓器4的額定負(fù)載需要被修訂；c)為了在不超出溫度極限的情況下保持額定負(fù)載，冷卻能力需要增加。本發(fā)明不限于以上示出的實施方式，而本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)然可以在如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)以多種方式對其進行修改。因此，黑盒模塊3的使用不限于變壓器4的主動部件而是變壓器4的任何部件可以用黑盒模塊3來建模。
權(quán)利要求
1.一種用于評估不同液體特性對變壓器的熱性能影響的方法，該方法包括步驟 提供變壓器(4)的計算模型(1)，該計算模型(1)被配置為返回變壓器(4)的熱性能的指示符；和提供具有至少一個參考液體參數(shù)值(9)的計算模型(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個液體參數(shù)是以下之一粘性，熱傳導(dǎo)率， 熱容量和熱膨脹率。
3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中該方法包括提供具有至少一個變壓器參數(shù)的值的計算模型(1)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中至少一個變壓器參數(shù)是以下之一質(zhì)量，油箱尺寸，外部尺寸，液體體積，額定電壓，阻抗和電氣損耗。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中計算模型(1)包括至少一個其值未知的黑盒參數(shù)，且該方法包括借助于來自真實變壓器(4)的測量數(shù)據(jù)而調(diào)整黑盒參數(shù)值的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中測量數(shù)據(jù)從真實變壓器(4)的測試運行中獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中測量數(shù)據(jù)從來自真實變壓器(4)的現(xiàn)場測量中獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7之任一所述的方法，其中該黑盒參數(shù)涉及變壓器(4)的主動部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8之任一所述的方法，其中測量數(shù)據(jù)從充填有參考液體的真實變壓器⑷獲得。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中參考液體是礦物油。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10之任一所述的方法，其中該方法包括步驟在充填有參考液體的真實變壓器(4)上施加真實負(fù)載(5)并測量該真實變壓器(4)的溫度行為以從而獲得測量結(jié)果(8)；配置計算模型(1)以返回計算的溫度行為；使用與真實負(fù)載( 對應(yīng)的數(shù)字負(fù)載(6)在計算模型(1)中運行模擬以從而獲得計算結(jié)果(7)；將計算結(jié)果(7)與測量結(jié)果(8)比較并調(diào)整黑盒參數(shù)； 重復(fù)最后兩個步驟直到計算和測量結(jié)果(7，8)基本上一致。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中該方法包括步驟提供具有至少一個不同于參考液體的液體的液體參數(shù)的值的計算模型(1)； 使用數(shù)字負(fù)載(6)在計算模型(1)中運行模擬以從而獲得計算結(jié)果(7)。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中該計算模型(1)被配置為返回計算的溫度行為。
14.一種用于評估不同液體特性對變壓器(4)的熱性能影響的計算模型(1)，該計算模型(1)包括至少一個參考液體參數(shù)值(9)；和至少一個黑盒參數(shù)，其值借助于來自填充有參考液體的變壓器的測量數(shù)據(jù)而得以調(diào)整。
全文摘要
一種用于評估不同液體特性對變壓器4的熱性能影響的計算模型1，包括至少一個液體參數(shù)和至少一個黑盒參數(shù)，其值借助于來自真實變壓器4的測量數(shù)據(jù)而調(diào)整。提供該黑盒參數(shù)用于對變壓器4的不能接近的部件建模，典型的是變壓器4的主動部件。
文檔編號H01F27/14GK102576597SQ200980161774
公開日2012年7月11日 申請日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者R·阿薩諾 申請人:Abb技術(shù)有限公司