【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变压器控制领域，特别涉及一种基于数字孪生的变压器温度预测方法和装置。
技术介绍
1、变电站内变电设备的稳定运行关系到整个电网主干网及配电网的安全。为实现对变电设备状态的感知与管控，我国产业结构和能源结构绿色低碳转型的一个重点就是电力行业的新能源入网，因此需要电网由当前的弱耦合模式转变成强耦合模式。但随之而来的问题是负荷等影响的随机波动性高。变压器过热不仅加速了绝缘老化，严重甚至诱发匝间短路造成大量经济损失，长期运行中产生的热还会对结构件或绕组造成形变甚至烧损。油浸式电力变压器的温度预测及避免寿命缩短问题直接关系到经济效益。
2、中国技术专利cn214848092u公开的油浸式电力变压器作为电网中重要的电力设备，油浸式电力变压器在面对波动性过高的负载时，磁场及温度场的变化更为复杂，面对负载波动过大、长期运行等因素致使的热点温度问题尤为突出，这对新能源入网以及电力设备数字化的状态感知等问题在技术上显得尤为困难。
3、近年来，以数字孪生为关键技术支撑的变压器热寿命在线监测分析能提前防止事故发生，提高经济效益，减少碳排放。中国专利技术专利申请cn115719019a公开了一种适用于数字孪生背景下的变压器绕组温度场模拟方法，通过建立变压器物理模型确定空间坐标，并进行电磁仿真得到磁密分布函数，再根据光纤测温点温度和油温、传热方程反向解析测点磁密数据，并计算涡流损耗；将计算所得的损耗作为热源进行传热仿真，得到绕组温度分布。但是上述方案并不能通过调节三相交流电的正弦波脉冲宽度实现基波幅值的调整，以减少最小漏
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于数字孪生的变压器温度预测方法和装置，通过实时采集变压器输入端三相交流电的数据参数以及变压器油箱液油的参数，构建数字孪生虚拟模型，进而实时掌控变压器的运行情况，通过遗传神经算法优化输入电网的脉冲宽度，进而优化调整三相交流电的基波幅值并输入基于调整后的基波幅值的三相输入电压，以及据此计算交变磁通量，计算得到使铁芯中的交变磁通电磁损耗最小的漏磁磁通与一次绕组输入电流的夹角，并将此时的电磁场分布情况映射至变压器油箱流体温度场模型中，计算变压器油箱对于环境温度的实时升温温度δt，据此判断其是否超过了升温阈值65℃，进而对变压器所处的温度环境进行虚拟预测并能够有效预防变压器长期处于过热环境工作所带来的热损伤以及使用寿命的损耗。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案。
3、本专利技术首先公开了一种基于数字孪生的变压器温度预测方法，该方法包括以下步骤：
4、步骤s1：实时监测变压器铁芯一次绕组的三相交流电的输入电压、三相交流电产生的交变磁通线与输入电流的夹角，以及变压器油箱中液油的流速和环境温度，将所监测到的以上数据传输至云端，构建所述变压器的数字孪生模型；
5、步骤s2：调整所述三相交流电的正弦波输入基波幅值，通过对所述三相交流电的脉冲宽度进行遗传优化来抑制所述三相交流电的各次谐波，将优化后的三相交流电输入电流转换为dq坐标系下的输入电流；
6、步骤s3：构建所述铁芯中的交变磁通电磁损耗计算模型，根据所述交变磁通电磁损耗计算模型计算使所述交变磁通电磁损耗最小的漏磁磁通与一次绕组输入电流的夹角；
7、步骤s4：根据所述使交变磁通电磁损耗最小的漏磁磁通与所述一次绕组输入电流的夹角，将最小漏磁磁通量时的电磁场分布情况映射至变压器油箱流体温度场模型中，计算变压器油箱相对于所述环境温度的实时升温温度δt；
8、步骤s5：判断实时升温温度δt是否大于65℃，若δt大于65℃，则发出警报，否则重复步骤s1-s4。
9、本专利技术进一步采用以下优选方案：
10、所述步骤2进一步包括：
11、步骤s2.1：构建一次绕组三相交流电的输入电压的a相输入电压ua1、b相输入电压ub1和c相输入电压uc1与三相交流电正弦波输入基波幅值um的傅里叶关系模型：
12、
13、
14、
15、其中，ω为三相交流电输入频率；n为傅里叶变换后转换得到的第n个频域；um为三相交流电正弦波的基波幅值；
16、步骤s2.2：计算在第个等宽脉冲处的三相交流电正弦波输入基波幅值um，并计算三相交流电正弦波中各次谐波的幅值us：
17、
18、其中，计算三相交流电正弦波中各次谐波的幅值us的计算方法如下：
19、
20、其中，l为三相交流电正弦波最大幅值，h为三相交流电正弦波一个周期内的等宽脉冲总数，m为调制度，m为0.5～1；
21、步骤s2.3：采用遗传神经算法优化所述三相交流电的脉冲宽度；
22、步骤s2.4：根据遗传优化后输出的三相交流电的三相电压ua1、ub1和uc1计算三相交流电的输入电流：a相输入电流ia1、b相输入电流ib1和c相输入电流ic1，ia1＝ua1/ra1，ib1＝ub1/rb1，ic1＝uc1/rc1，其中，ra1、rb1和rc1分别为一次绕组中的a相绕组电阻、b相绕组电阻和c相绕组电阻；
23、步骤s2.5：将s2.4步骤计算得到的三相交流电输入电流转换成dq坐标系下的输入电流；其中所构建的一次绕组的dq坐标系电流与三相交流电输入电流转换矩阵如下：
24、
25、其中，a为转换系数矩阵；id1为一次绕组的dq坐标系下的d轴电流，iq1为一次绕组的dq坐标系下的q轴电流。
26、所述步骤2.3进一步包括：
27、步骤s2.31：计算脉冲宽度熵en：
28、
29、步骤s2.32：根据s2.31步骤计算得到的脉冲宽度熵en，选择遗传神经迭代优化策略：
30、1)若en＞pc，则保留脉冲宽度样本值，并继续下一代迭代优化；
31、2)若pc≥en＞pn，则将脉冲宽度样本值在该次迭代中进行交叉操作优化；
32、3)若en≤pn，则将脉冲宽度样本值在该次迭代中进行变异操作优化；
33、其中，pc为交叉遗传优化概率临界值，pn为变异遗产优化概率临界值；
34、步骤s2.33：构建三相交流电正弦波波形畸变率p的计算模型：
35、
36、步骤s2.34：判断三相交流电正弦波波形畸变率p是否小于0.15，若小于0.15，则输出具有优化后的三相交流电正弦波输入基波幅值um的三相交流电的三相输入电压ua1、ub1和uc1；否则，重复步骤s2.31-s2.33。
37、所述步骤3进一步包括：
38、步骤s3.1：根据步骤s2转换得到的一次绕组的dq坐标系下的输入电流和输入电压，构建输入电流、输入电压与铁芯中的磁通量的关系模型：
39、...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤2.3进一步包括：
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，在所述步骤3.3中，一次绕组在dq坐标系下的总输入电压U1的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：
7.一种利用权利要求1-6任一项权利要求所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法的变压器温度预测系统，包括数据采集及数字孪生构建模块、谐波抑制优化模块、交变磁通损耗计算模块、变压器实时升温预警模块和报警模块；
8.一种采用根据权利要求1-6所述基于数字孪生的变压器温度预测方法管理的变压器，其特征在于，包括具有两个镂空
9.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于：
10.一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，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤2.3进一步包括：
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，在所述步骤3.3中，一次绕组在dq坐标系下的总输入电压u1的计算公式为：
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：
7.一种利用权利要求1-6任一项权利要求所述的基于数字孪生的变压器温度预测方法的变压器温度预测系统，包括数据采集及数字孪生构建模块、谐波...
【专利技术属性】
技术研发人员：石一峰，吴志坚，陆汇文，周涛，钱雪峰，陈伟，徐国栋，周游，肖正光，李梦如，马斌，王炎，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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