一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法及装置与流程

1.本技术涉及变压器技术领域，尤其涉及一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法及装置。


背景技术：

2.处于工作状态下油浸式变压器由于复杂的物理结构和内部散热不均，绕组容易在某些区域聚集更多热量而形成局部高温，加速绝缘油的绝缘老化，影响变压器的实际使用寿命和过负载能力，因此，实时监测油浸式变压器内部温度分布及温升情况，准确把控变压器的运行状态，对保障变压器稳定运行具有非常重要的意义。
3.目前，针对变压器特征温度计算较为常用的方法为基于流体力学和传热学的数值模拟法，通过基于变压器结构及散热介质对热点温度的影响，建立变压器模型进行温度场求解分析，达到系统地了解变压器内部温度分布的效果，但是在现有的方法中，变压器建模数据还是主要采用经验公式进行计算，从而导致所构建的仿真测试模型在实际应用中仍存在计算误差大的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法及装置，用于解决现有技术所构建的仿真测试模型在实际应用中仍存在计算误差大的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本技术第一方面提供了一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，包括：
6.根据油浸式变压器的特征参数，构建所述油浸式变压器的三维物理模型；
7.根据所述三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据；
8.根据所述三维物理模型，结合所述油浸式变压器的材料热属性数据，构建所述油浸式变压器的瞬态温度场模型；
9.将所述损耗数据添加到所述瞬态温度场模型，通过所述瞬态温度场模型对所述油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到所述油浸式变压器的温度场仿真结果；
10.获取所述油浸式变压器的实测温度数据，其中，所述实测温度数据为基于实体油浸式变压器，在所述指定工况下通过实验测得的变压器温度数据；
11.将所述温度场仿真结果中包含的仿真温度数据与所述实测温度数据进行比较，以根据比较结果，对所述瞬态温度场模型进行误差修正，以便于通过修正后的瞬态温度场模型对所述油浸式变压器的内部温度场进行测试。
12.优选地，根据所述三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据具体包括：
13.根据变压器的技术参数以及出厂试验参数，对所述三维物理模型各个物理对象的材料属性与参数进行初始化；
14.根据预设的工况配置参数，对所述三维物理模型施加指定工况的激励，结合预设的变压器磁场控制子模型，通过有限元分析方式进行瞬态电磁场仿真，计算在指定工况下变压器稳定运行时的空载损耗和负载损耗，以所述空载损耗和所述负载损耗作为所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据。
15.优选地，所述变压器磁场控制子模型具体为：
[0016][0017]
式中，μ为磁导率；σ为电导率；a为矢量磁位；js为变压器绕组的电流密度。
[0018]
优选地，根据所述三维物理模型，结合所述油浸式变压器的材料热属性数据，构建所述油浸式变压器的瞬态温度场模型具体包括：
[0019]
通过comsol的瞬态热分析方式导入所述三维物理模型；
[0020]
根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，按照质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，构建变压器油的流动分布子模型；
[0021]
根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，结合所述油浸式变压器的环境温度、变压器油初始温度以及对流换热系数，构建变压器油箱的对流换热控制子模型；
[0022]
根据所述流动分布子模型与所述对流换热控制子模型，得到所述油浸式变压器的瞬态温度场模型。
[0023]
优选地，所述流动分布子模型具体为：
[0024][0025][0026][0027]
式中，ρ为变压器油密度，w为变压器油流速，f为外部体积力，p为压力，u为变压器油动力粘度，c为变压器油比热容，t为变压器油温度，k为热导率，q为变压器损耗，为指示渐变变量的符号；
[0028]
所述对流换热控制子模型具体为：
[0029]
q'＝hs(t
s-tf)
[0030]
h＝k
·
nu/δ
[0031]
式中，h为变压器油箱的对流换热系数，s为变压器油箱的散热表面积，ts为油箱表面温度，tf为空气温度，δ为传热面的几何特征长度，nu为自然对流下的努塞尔数。
[0032]
同时，本技术第二方面提供了一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置，包括：
[0033]
三维模型构建单元，用于根据油浸式变压器的特征参数，构建所述油浸式变压器的三维物理模型；
[0034]
瞬态电磁场仿真单元，用于根据所述三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据；
[0035]
温度差模型构建单元，用于根据所述三维物理模型，结合所述油浸式变压器的材料热属性数据，构建所述油浸式变压器的瞬态温度场模型；
[0036]
温度场仿真单元，用于将所述损耗数据添加到所述瞬态温度场模型，通过所述瞬态温度场模型对所述油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到所述油浸式变压器的温度场仿真结果；
[0037]
实测数据获取单元，用于获取所述油浸式变压器的实测温度数据，其中，所述实测温度数据为基于实体油浸式变压器，在所述指定工况下通过实验测得的变压器温度数据；
[0038]
模型优化单元，用于将所述温度场仿真结果中包含的仿真温度数据与所述实测温度数据进行比较，以根据比较结果，对所述瞬态温度场模型进行误差修正，以便于通过修正后的瞬态温度场模型对所述油浸式变压器的内部温度场进行测试。
[0039]
优选地，所述瞬态电磁场仿真单元具体用于：
[0040]
根据变压器的技术参数以及出厂试验参数，对所述三维物理模型各个物理对象的材料属性与参数进行初始化；
[0041]
根据预设的工况配置参数，对所述三维物理模型施加指定工况的激励，结合预设的变压器磁场控制子模型，通过有限元分析方式进行瞬态电磁场仿真，计算在指定工况下变压器稳定运行时的空载损耗和负载损耗，以所述空载损耗和所述负载损耗作为所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据。
[0042]
优选地，所述变压器磁场控制子模型具体为：
[0043][0044]
式中，μ为磁导率；σ为电导率；a为矢量磁位；js为变压器绕组的电流密度。
[0045]
优选地，所述温度差模型构建单元具体用于：
[0046]
通过comsol的瞬态热分析方式导入所述三维物理模型；
[0047]
根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，按照质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，构建变压器油的流动分布子模型；
[0048]
根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，结合所述油浸式变压器的环境温度、变压器油初始温度以及对流换热系数，构建变压器油箱的对流换热控制子模型；
[0049]
根据所述流动分布子模型与所述对流换热控制子模型，得到所述油浸式变压器的瞬态温度场模型。
[0050]
优选地，所述流动分布子模型具体为：
[0051][0052][0053][0054]
式中，ρ为变压器油密度，w为变压器油流速，f为外部体积力，p为压力，u为变压器油动力粘度，c为变压器油比热容，t为变压器油温度，k为热导率，q为变压器损耗，为指示渐变变量的符号；
[0055]
所述对流换热控制子模型具体为：
[0056]
q'＝hs(t
s-tf)
[0057]
h＝k
·
nu/δ
[0058]
式中，h为变压器油箱的对流换热系数，s为变压器油箱的散热表面积，ts为油箱表面温度，tf为空气温度，δ为传热面的几何特征长度，nu为自然对流下的努塞尔数。
[0059]
从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
[0060]
本技术提供的方法采用预先建立的油浸式变压器三维物理模型进行频域-瞬态仿真。通过有限元分析进行电磁热耦合计算油浸式变压器稳定运行时铁芯及绕组各单元的损耗数据，将内部损耗导入变压器的温度场，建立油浸式变压器瞬态温度场的数值计算模型，对油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到温度场分布结果，再获取变压器的特征温度实测值，对比仿真温度和实测结果，对计算模型进行修正，以便通过修正后的瞬态温度场模型实现油浸式变压器温度场分布测试，达到提高对油浸式变压器温度场分布测试准确度的效果。
附图说明
[0061]
为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0062]
图1为本技术提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法实施例的流程示意图。
[0063]
图2为本技术提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法的进一步实施例的流程示意图。
[0064]
图3为油浸式变压器前视图。
[0065]
图4为油浸式变压器俯视图。
[0066]
图5为油浸式变压器左视图。
[0067]
图6为本技术提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0068]
本技术实施例提供了一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法及装置，用于解决现有技术所构建的仿真测试模型在实际应用中仍存在计算误差大的技术问题。
[0069]
为使得本技术的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0070]
首先是本技术提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法实施例的详细说明，具体如下：
[0071]
请参阅图1，本实施例提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，包括：
[0072]
步骤101、根据油浸式变压器的特征参数，构建油浸式变压器的三维物理模型。
[0073]
步骤102、根据三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到油浸式变压器在指定工况下的损耗数据。
[0074]
步骤103、根据三维物理模型，结合油浸式变压器的材料热属性数据，构建油浸式变压器的瞬态温度场模型。
[0075]
步骤104、将损耗数据添加到瞬态温度场模型，通过瞬态温度场模型对油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到油浸式变压器的温度场仿真结果。
[0076]
需要说明的是，按照本实施例提供的油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，先通过油浸式变压器的特征参数，构建油浸式变压器的三维物理模型，然后通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到油浸式变压器在指定工况下的损耗数据，将损耗数据添加到瞬态温度场模型，通过瞬态温度场模型对油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，通过对变压器电磁、传热的耦合分析建立计算模型，可以在一定程度上提高变压器温度场求解的准确度，得到油浸式变压器的温度场仿真结果。
[0077]
步骤105、获取油浸式变压器的实测温度数据。
[0078]
其中，实测温度数据为基于实体油浸式变压器，在指定工况下通过实验测得的变压器温度数据。
[0079]
步骤106、将温度场仿真结果中包含的仿真温度数据与实测温度数据进行比较，以根据比较结果，对瞬态温度场模型进行误差修正，以便于通过修正后的瞬态温度场模型对油浸式变压器的内部温度场进行测试。
[0080]
再接着，基于步骤101至104仿真建模过程中提及的油浸式变压器，利用对应的实体油浸式变压器在指定工况下通过实验测得的变压器温度数据，即实测温度数据，将温度场仿真结果中包含的仿真温度数据与该实测温度数据进行比较，最后根据比较结果，对瞬态温度场模型进行误差修正，获得修正后的瞬态温度场模型，以便将该模型用于对油浸式变压器的内部温度场进行测试，提高变压器温度场模拟测试的准确度。
[0081]
以上内容为本技术提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法的基础实施例的详细说明，下面内容则是基于上述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法基础实施例的进一步说明。
[0082]
请参阅图2，进一步地，本实施例中的步骤102，其步骤过程具体可以包括：
[0083]
步骤1021、根据变压器的技术参数以及出厂试验参数，对三维物理模型各个物理对象的材料属性与参数进行初始化；
[0084]
步骤1022、根据预设的工况配置参数，对三维物理模型施加指定工况的激励，结合预设的变压器磁场控制子模型，通过有限元分析方式进行瞬态电磁场仿真，计算在指定工况下变压器稳定运行时的空载损耗和负载损耗，以空载损耗和负载损耗作为油浸式变压器在指定工况下的损耗数据。
[0085]
需要说明的是，如图3、图4和图5所示，基于油浸式变压器的油箱1、铁芯2、初级绕组3及次级绕组4，建立变压器三维物理模型，根据变压器的技术参数和出厂试验参数设置变压器油箱、铁芯、绕组和变压器油的材料属性和绕组匝数，使得变压器额定运行情况下的电压、电流、铁耗、铜耗与相应理论值的误差满足设定工程要求；
[0086]
根据电站提供的技术参数、出厂试验参数，假设变压器油箱1长、宽、高取值分别为710mm、390mm、465mm。铁芯2为三相五柱式结构，用硅钢片叠成。初级绕组3和次级绕组4，其
高度分别为215mm和203mm，匝数分别为46和2195。
[0087]
对满足设定工程要求的变压器三维物理模型施加指定工况的激励，包括：额定工况下的外电路，一次侧接额定大小的三相工频交流电压源，二次侧接负载电阻，用额定相电压除以额定相电流计算负载电阻的大小；
[0088]
设置分析步，计算指定工况下变压器稳定运行时的空载损耗和负载损耗，以得到指定工况下变压器稳定运行时的内部损耗，包括空载损耗和负载损耗，计算得到的损耗数据可作为热载荷施加到温度场，按照后续步骤的流程计算得到相应工况下的变压器内部温度场分布。变压器运行过程中变压器热源主要来自于铁芯及绕组损耗，参照麦克斯韦方程组，基于矢量磁位的变压器磁场控制子模型对变压器内磁场分布进行求解计算，其中，变压器磁场控制子模型具体为：
[0089][0090]
式中，μ为磁导率，单位为h/m；σ为电导率，单位为s/m；a为矢量磁位；js为变压器绕组的电流密度，单位为a/m2，t代表的是时间。
[0091]
进一步地，本实施例中的步骤103，其步骤过程具体可以具体包括：
[0092]
步骤1031、通过comsol的瞬态热分析方式导入三维物理模型；
[0093]
步骤1032、根据三维物理模型与油浸式变压器的材料热属性数据，按照质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，构建变压器油的流动分布子模型；
[0094]
步骤1033、根据三维物理模型与油浸式变压器的材料热属性数据，结合油浸式变压器的环境温度、变压器油初始温度以及对流换热系数，构建变压器油箱的对流换热控制子模型；
[0095]
步骤1034、根据流动分布子模型与对流换热控制子模型，得到油浸式变压器的瞬态温度场模型。
[0096]
需要说明的是，在comsol的瞬态热分析模块中，导入油浸式变压器的三维物理模型；
[0097]
在材料库中设置变压器油箱、铁芯、绕组和变压器油的热属性：设置油箱、铁芯和绕组的比热容、导热系数﹑密度，设置变压器油的比热容、导热系数、密度和动力黏度，其中，变压器油动力粘度为3.0636n
·s·
m-2
，油箱、铁芯、绕组和变压器油的比热容、导热系数﹑密度的数值如下表1所示。
[0098]
表1油箱、铁芯、绕组和变压器油的比热容、导热系数
[0099][0100]
在comsol的瞬态热分析模块中，导入油浸式变压器的三维物理模型。添加磁场和电路模拟变压器运行情况，利用电磁热进行电磁场和电路耦合，计算变压器铁芯和绕组产热。油浸式变压器铁芯及绕组产生的热量主要经变压器油循环对流传送至变压器油箱，再通过变压器油箱外壁散热。将变压器油视为不可压缩的理想流体，利用质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律分析在油箱中的流动及分布特性，构建流动分布子模型，其中，流动分布子模型具体为：
[0101][0102][0103][0104]
式中，ρ为变压器油密度单位为kg/m3，w为变压器油流速，单位为m/s；f为外部体积力单位为n，p为压力单位为n；u为变压器油动力粘度单位为n
·
s/m；c为变压器油比热容单位为j/(kg
·
k)；t为变压器油温度，单位为k；k为热导率，单位为w(m
·
k)；q为变压器损耗，单位为w/m3，为指示渐变变量的符号；
[0105]
设置初始和边界条件：设置变压器的环境温度和变压器油的初始温度﹐环境温度默认20℃，内辐射系数设定为1，油箱表面的外辐射系数设定为0.9。变压器油箱散热方式主要包括与外界空气的自然对流换热及辐射散热，其中对流换热占主导地位，计算中忽略辐射散热的影响。变压器油箱对流散热的控制方程，即对流换热控制子模型，其中，对流换热控制子模型具体为：
[0106]
q'＝hs(t
s-tf)
[0107]
h＝k
·
nu/δ
[0108]
式中，h为变压器油箱的对流换热系数，单位为w/(m2·
k)；s为变压器油箱的散热表面积；ts为油箱表面温度，tf为空气温度，单位为k；δ为传热面的几何特征长度，且该几何特征垂直于传热面方向，单位为m；nu为自然对流下的努塞尔数。
[0109]
其中，自然对流下的努塞尔数由垂直努塞尔数nuv和水平平面努塞尔数nuh组成，具体的求解算式如下：
[0110][0111]
nuh＝0.27(ra)
1/4
[0112]
式中，ra为雷利数，pr为普朗特数，两者均为传热学中的无量纲参量。
[0113]
再接着，基于构建的瞬态温度场模型进行频域-瞬态研究：将前述电磁场仿真计算得到的空载损耗和负载损耗作为热载荷施加到温度场，计算收敛稳定后，即可得到油浸式变压器内部温度场。
[0114]
根据实验结果，获取变压器壁面温度、绕组温度等特征温度的实测值，对比仿真和实测结果的对应关系，对计算模型进行修正，将仿真得到的变压器绕组温度和变压器油温度进行比较，若误差符合工程要求，则证明了该模型的可行性，进一步说明了仿真所得温度与实际情况相符，达到了可应用到油浸式变压器内部温度场测试的要求。
[0115]
以上内容便是本技术提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法完整实施例的详细说明，下面为本技术提供的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置实施例的详细说明。
[0116]
请参阅图6，本实施例提供了一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置，包括：
[0117]
三维模型构建单元201，用于根据油浸式变压器的特征参数，构建油浸式变压器的三维物理模型；
[0118]
瞬态电磁场仿真单元202，用于根据三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到油浸式变压器在指定工况下的损耗数据；
[0119]
温度差模型构建单元203，用于根据三维物理模型，结合油浸式变压器的材料热属性数据，构建油浸式变压器的瞬态温度场模型；
[0120]
温度场仿真单元204，用于将损耗数据添加到瞬态温度场模型，通过瞬态温度场模型对油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到油浸式变压器的温度场仿真结果；
[0121]
实测数据获取单元205，用于获取油浸式变压器的实测温度数据，其中，实测温度数据为基于实体油浸式变压器，在指定工况下通过实验测得的变压器温度数据；
[0122]
模型优化单元206，用于将温度场仿真结果中包含的仿真温度数据与实测温度数据进行比较，以根据比较结果，对瞬态温度场模型进行误差修正，以便于通过修正后的瞬态温度场模型对油浸式变压器的内部温度场进行测试。
[0123]
优选地，瞬态电磁场仿真单元202具体用于：
[0124]
根据变压器的技术参数以及出厂试验参数，对三维物理模型各个物理对象的材料属性与参数进行初始化；
[0125]
根据预设的工况配置参数，对三维物理模型施加指定工况的激励，结合预设的变压器磁场控制子模型，通过有限元分析方式进行瞬态电磁场仿真，计算在指定工况下变压器稳定运行时的空载损耗和负载损耗，以空载损耗和负载损耗作为油浸式变压器在指定工况下的损耗数据。
[0126]
优选地，变压器磁场控制子模型具体为：
[0127][0128]
式中，μ为磁导率；σ为电导率；a为矢量磁位；js为变压器绕组的电流密度。
[0129]
优选地，温度差模型构建单元203具体用于：
[0130]
通过comsol的瞬态热分析方式导入三维物理模型；
[0131]
根据三维物理模型与油浸式变压器的材料热属性数据，按照质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，构建变压器油的流动分布子模型；
[0132]
根据三维物理模型与油浸式变压器的材料热属性数据，结合油浸式变压器的环境温度、变压器油初始温度以及对流换热系数，构建变压器油箱的对流换热控制子模型；
[0133]
根据流动分布子模型与对流换热控制子模型，得到油浸式变压器的瞬态温度场模型。
[0134]
优选地，流动分布子模型具体为：
[0135][0136][0137][0138]
式中，ρ为变压器油密度，w为变压器油流速，f为外部体积力，p为变压器内的压力，u为变压器油动力粘度，c为变压器油比热容，t为变压器油温度，k为热导率，q为变压器损耗，为指示渐变变量的符号；
[0139]
对流换热控制子模型具体为：
[0140]
q'＝hs(t
s-tf)
[0141]
h＝k
·
nu/δ
[0142]
式中，h为变压器油箱的对流换热系数，s为变压器油箱的散热表面积，ts为油箱表面温度，tf为空气温度，δ为传热面的几何特征长度，nu为自然对流下的努塞尔数。
[0143]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的终端，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0144]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0145]
本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0146]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0147]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0148]
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0149]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，其特征在于，包括：根据油浸式变压器的特征参数，构建所述油浸式变压器的三维物理模型；根据所述三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据；根据所述三维物理模型，结合所述油浸式变压器的材料热属性数据，构建所述油浸式变压器的瞬态温度场模型；将所述损耗数据添加到所述瞬态温度场模型，通过所述瞬态温度场模型对所述油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到所述油浸式变压器的温度场仿真结果；获取所述油浸式变压器的实测温度数据，其中，所述实测温度数据为基于实体油浸式变压器，在所述指定工况下通过实验测得的变压器温度数据；将所述温度场仿真结果中包含的仿真温度数据与所述实测温度数据进行比较，以根据比较结果，对所述瞬态温度场模型进行误差修正，以便于通过修正后的瞬态温度场模型对所述油浸式变压器的内部温度场进行测试。2.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，其特征在于，根据所述三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据具体包括：根据变压器的技术参数以及出厂试验参数，对所述三维物理模型各个物理对象的材料属性与参数进行初始化；根据预设的工况配置参数，对所述三维物理模型施加指定工况的激励，结合预设的变压器磁场控制子模型，通过有限元分析方式进行瞬态电磁场仿真，计算在指定工况下变压器稳定运行时的空载损耗和负载损耗，以所述空载损耗和所述负载损耗作为所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据。3.根据权利要求2所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，其特征在于，所述变压器磁场控制子模型具体为：式中，μ为磁导率；σ为电导率；a为矢量磁位；j
s
为变压器绕组的电流密度。4.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，其特征在于，根据所述三维物理模型，结合所述油浸式变压器的材料热属性数据，构建所述油浸式变压器的瞬态温度场模型具体包括：通过comsol的瞬态热分析方式导入所述三维物理模型；根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，按照质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，构建变压器油的流动分布子模型；根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，结合所述油浸式变压器的环境温度、变压器油初始温度以及对流换热系数，构建变压器油箱的对流换热控制子模型；根据所述流动分布子模型与所述对流换热控制子模型，得到所述油浸式变压器的瞬态温度场模型。5.根据权利要求4所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法，其特征在
于，所述流动分布子模型具体为：于，所述流动分布子模型具体为：于，所述流动分布子模型具体为：式中，ρ为变压器油密度，w为变压器油流速，f为外部体积力，p为压力，u为变压器油动力粘度，c为变压器油比热容，t为变压器油温度，k为热导率，q为变压器损耗，为指示渐变变量的符号；所述对流换热控制子模型具体为：q'＝hs(t
s-t
f
)h＝k
·
nu/δ式中，h为变压器油箱的对流换热系数，s为变压器油箱的散热表面积，t
s
为油箱表面温度，t
f
为空气温度，＝为传热面的几何特征长度，nu为自然对流下的努塞尔数。6.一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置，其特征在于，包括：三维模型构建单元，用于根据油浸式变压器的特征参数，构建所述油浸式变压器的三维物理模型；瞬态电磁场仿真单元，用于根据所述三维物理模型，通过有限元分析方式和瞬态电磁场仿真方式，得到所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据；温度差模型构建单元，用于根据所述三维物理模型，结合所述油浸式变压器的材料热属性数据，构建所述油浸式变压器的瞬态温度场模型；温度场仿真单元，用于将所述损耗数据添加到所述瞬态温度场模型，通过所述瞬态温度场模型对所述油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到所述油浸式变压器的温度场仿真结果；实测数据获取单元，用于获取所述油浸式变压器的实测温度数据，其中，所述实测温度数据为基于实体油浸式变压器，在所述指定工况下通过实验测得的变压器温度数据；模型优化单元，用于将所述温度场仿真结果中包含的仿真温度数据与所述实测温度数据进行比较，以根据比较结果，对所述瞬态温度场模型进行误差修正，以便于通过修正后的瞬态温度场模型对所述油浸式变压器的内部温度场进行测试。7.根据权利要求6所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置，其特征在于，所述瞬态电磁场仿真单元具体用于：根据变压器的技术参数以及出厂试验参数，对所述三维物理模型各个物理对象的材料属性与参数进行初始化；根据预设的工况配置参数，对所述三维物理模型施加指定工况的激励，结合预设的变压器磁场控制子模型，通过有限元分析方式进行瞬态电磁场仿真，计算在指定工况下变压器稳定运行时的空载损耗和负载损耗，以所述空载损耗和所述负载损耗作为所述油浸式变压器在指定工况下的损耗数据。8.根据权利要求7所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置，其特征在于，所述变压器磁场控制子模型具体为：
式中，μ为磁导率；σ为电导率；a为矢量磁位；j
s
为变压器绕组的电流密度。9.根据权利要求6所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置，其特征在于，所述温度差模型构建单元具体用于：通过comsol的瞬态热分析方式导入所述三维物理模型；根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，按照质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，构建变压器油的流动分布子模型；根据所述三维物理模型与所述油浸式变压器的材料热属性数据，结合所述油浸式变压器的环境温度、变压器油初始温度以及对流换热系数，构建变压器油箱的对流换热控制子模型；根据所述流动分布子模型与所述对流换热控制子模型，得到所述油浸式变压器的瞬态温度场模型。10.根据权利要求9所述的一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建装置，其特征在于，所述流动分布子模型具体为：于，所述流动分布子模型具体为：于，所述流动分布子模型具体为：式中，ρ为变压器油密度，w为变压器油流速，f为外部体积力，p为压力，u为变压器油动力粘度，c为变压器油比热容，t为变压器油温度，k为热导率，q为变压器损耗，为指示渐变变量的符号；所述对流换热控制子模型具体为：q'＝hs(t
s-t
f
)h＝k
·
nu/δ式中，h为变压器油箱的对流换热系数，s为变压器油箱的散热表面积，t
s
为油箱表面温度，t
f
为空气温度，δ为传热面的几何特征长度，nu为自然对流下的努塞尔数。

技术总结
本申请公开了一种油浸式变压器内部温度场测试模型构建方法及装置，本申请提供的方法通过预先建立的油浸式变压器三维物理模型用于频域-瞬态仿真，通过有限元分析进行电磁热耦合计算油浸式变压器稳定运行时铁芯及绕组各单元的损耗数据，将内部损耗导入变压器的温度场，建立油浸式变压器瞬态温度场的数值计算模型，对油浸式变压器内部的温度场进行仿真计算，得到温度场分布结果，再获取变压器的特征温度实测值，对比仿真温度和实测结果，对计算模型进行修正，以便通过修正后的瞬态温度场模型实现油浸式变压器温度场分布测试，达到提高对油浸式变压器温度场分布测试准确度的效果。对油浸式变压器温度场分布测试准确度的效果。对油浸式变压器温度场分布测试准确度的效果。


技术研发人员：陈于晴 黄青丹 黄慧红 王勇 刘静 宋浩永 杨柳 赵崇智 李助亚 吴培伟 韦凯晴 王婷延 李东宇 李紫勇 魏晓东 韩捷
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/20