基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法和系统与流程

本发明涉及变压器监测，尤其涉及一种基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法和系统。

背景技术：

1、电力变压器是电网输配电系统的核心设备，随着电力变压器长期的运行，电力变压器内部逐渐老化并在局部出现气泡，其中，水分随着温度的升高而增加是变压器油纸绝缘系统产生气泡的主要原因，由于气体的介电常数更低，气体内部电场畸变往往会诱发局部放电，这些气泡的聚集不可避免的导致变压器油纸绝缘系统的击穿，最终造成电力变压器的严重损伤。因此，实时对变压器内部的气泡起始温度进行监测至关重要。

2、目前，现有的变压器内部的气泡起始温度监测主要通过不同含水量绝缘纸板进行高压试验，从而获取变压器内部的气泡起始温度，但是不同含水量绝缘纸板的制作过程复杂，并且高压试验结果往往受设备、环境、人为等诸多因素的影响，从而导致精度与误差大打折扣，降低了变压器运行可靠性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法和系统，解决了现有的变压器内部的气泡起始温度监测主要通过不同含水量绝缘纸板进行高压试验，从而获取变压器内部的气泡起始温度，但是不同含水量绝缘纸板的制作过程复杂，并且高压试验结果往往受设备、环境、人为等诸多因素的影响，从而导致精度与误差大打折扣，降低了变压器运行可靠性的技术问题。

2、本发明第一方面提供的一种基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法，包括：

3、获取预设监测时间内待监测变压器的运行状态参数，并对所述运行状态参数进行分子模拟处理，得到所述待监测变压器对应的分子模型；

4、采用所述分子模型进行动力学仿真试验，得到所述待监测变压器对应的气泡水分参数；

5、根据所述气泡水分参数和预设的气泡起始温度模型，确定所述待监测变压器对应的气泡起始温度；

6、根据所述气泡起始温度与所述运行状态参数的比对结果，判断所述待监测变压器是否存在击穿风险。

7、可选地，所述运行状态参数包括油中含水量和运行时间，所述对所述运行状态参数进行分子模拟处理，得到所述待监测变压器对应的分子模型的步骤，包括：

8、将所述油中含水量输入预设的绝缘油模型库，得到目标绝缘油模型；

9、将所述运行时间和所述油中含水量输入预设的绝缘纸模型库，得到目标绝缘纸模型；

10、将所述目标绝缘油模型和所述目标绝缘纸模型进行几何优化处理，生成组合优化模型；

11、按照预设的退火温度区间，对所述组合优化模型进行能量循环退火处理，得到所述待监测变压器对应的分子模型。

12、可选地，所述采用所述分子模型进行动力学仿真试验，得到所述待监测变压器对应的气泡水分参数的步骤，包括：

13、在预设的多耦合物理场下采用所述分子模型分别进行恒温恒容仿真试验和恒温恒压仿真试验，得到水分子数和氧氢键分布数据；

14、将所述水分子数与预设的阿伏伽罗常数进行比值处理，得到水分摩尔数量；

15、采用径向分布算法对所述氧氢键分布数据进行概率密度分析，得到气泡半径；

16、将所述水分摩尔数量和所述气泡半径作为所述待监测变压器对应的气泡水分参数。

17、可选地，所述根据所述气泡水分参数和预设的气泡起始温度模型，确定所述待监测变压器对应的气泡起始温度的步骤，包括：

18、将所述气泡水分参数输入预设的气泡起始温度模型，得到初始气泡起始温度；

19、将所述初始气泡起始温度和预设的实验修正值进行加和处理，得到所述待监测变压器对应的气泡起始温度。

20、可选地，所述根据所述气泡起始温度与所述运行状态参数的比对结果，判断所述待监测变压器是否存在击穿风险的步骤，包括：

21、判断所述运行状态参数的油温是否小于所述气泡起始温度；

22、若所述油温大于或等于所述气泡起始温度，则判定所述待监测变压器存在击穿风险；

23、若所述油温小于所述气泡起始温度，则判定所述待监测变压器不存在击穿风险。

24、可选地，所述气泡起始温度模型具体为：

25、

26、其中，为初始气泡起始温度，为绝缘油的粘度，为水分摩尔数量，为摩尔气体常数，为气泡半径，为时间，为绝缘油的表面张力，为绝缘油密度。

27、本发明第二方面提供的一种基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测系统，包括：

28、运行状态参数提取模块，用于获取预设监测时间内待监测变压器的运行状态参数，并对所述运行状态参数进行分子模拟处理，得到所述待监测变压器对应的分子模型；

29、分子模拟模块，用于采用所述分子模型进行动力学仿真试验，得到所述待监测变压器对应的气泡水分参数；

30、模型计算模块，用于根据所述气泡水分参数和预设的气泡起始温度模型，确定所述待监测变压器对应的气泡起始温度；

31、输出参数执行模块，用于根据所述气泡起始温度与所述运行状态参数的比对结果，判断所述待监测变压器是否存在击穿风险。

32、本发明第三方面提供的一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述任一项所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法的步骤。

33、本发明第四方面提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法。

34、本发明第五方面提供的一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，其中，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上述任一项所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法。

35、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

36、本发明通过获取预设监测时间内待监测变压器的运行状态参数，并采用运行状态参数进行分子模拟，得到分子模型，再利用分子模型模拟待监测变压器内气泡产生的过程，从而得到待监测变压器对应的气泡水分参数，并结合预设的气泡起始温度模型，便可快速的得到待测变压器的气泡起始温度。克服了通过不同含水量绝缘纸板进行高压试验获取变压器气泡起始温度的精度较低的缺陷，与传统的气泡起始温度方法相比，本发明通过对运行状态参数进行分子模拟来获取变压器的气泡水分参数，避免了监测过程受设备、环境、人为等诸多因素的影响，从而提高了变压器气泡起始温度的精确率，同时，通过变压器气泡起始温度指导变压器的运行，提高了变压器运行的可靠性。

技术特征：

1.一种基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法，其特征在于，所述运行状态参数包括油中含水量和运行时间，所述对所述运行状态参数进行分子模拟处理，得到所述待监测变压器对应的分子模型的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法，其特征在于，所述采用所述分子模型进行动力学仿真试验，得到所述待监测变压器对应的气泡水分参数的步骤，包括：

4.根据权利要求1所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法，其特征在于，所述根据所述气泡水分参数和预设的气泡起始温度模型，确定所述待监测变压器对应的气泡起始温度的步骤，包括：

5.根据权利要求1所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法，其特征在于，所述根据所述气泡起始温度与所述运行状态参数的比对结果，判断所述待监测变压器是否存在击穿风险的步骤，包括：

6.根据权利要求1所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法，其特征在于，所述气泡起始温度模型具体为：

7.一种基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测系统，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6任一项所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-6任一项所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，其中，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如权利要求1-6任一项所述的基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法。

技术总结
本发明公开了一种基于分子模拟和气泡起始温度的变压器监测方法和系统，涉及变压器监测技术领域，获取预设监测时间内待监测变压器的运行状态参数，并对运行状态参数进行分子模拟处理，得到待监测变压器对应的分子模型，采用分子模型进行动力学仿真试验，得到待监测变压器对应的气泡水分参数，根据气泡水分参数和预设的气泡起始温度模型，确定待监测变压器对应的气泡起始温度，根据气泡起始温度与运行状态参数的比对结果，判断待监测变压器是否存在击穿风险。通过不同含水量绝缘纸板进行高压试验，获取气泡起始温度，但不同含水量绝缘纸板的制作过程复杂，且高压试验结果受等诸多因素的影响，从而导致精度较低，降低了变压器运行可靠性的技术问题。

技术研发人员：陈秋霖,赵思诚,成立,杨伟鸿,卓然,许文龙,喇元,段舒帆,贾磊,王国利
受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5