TSMA 0019-2021 变压器动态负荷智能管理装置检验规范.docx

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1、ICS 29. 240. 30团体标准T/SMA 0019-2021变压器动态负荷智能管理装置检验规范Testing specification for intelligent management device of power transformer dynamic load2021-08-16 实施2021-08-02 发布上海市计量协会发布附录B（资料性）变压器绕组温升建模验证及过程仿真测试方法B.1绕组温升仿真建模B. 1. 1建模依据权威检测机构提供的变压器绕组温升试验操作手册。权威检测机构提供的被检变压器绕组温升试验报告、绕组温升曲线。制造厂家提供的被检变压器的设计制造参数及性能

2、检测参数。B. 1.2试验方案根据B. L 1所提供的信息，选取三种典型冷却方式（ONAN、ONAF、0DAF）的液浸式电力变压器， 形成三种绕组温升试验方案。B.L3模型算法基于GB/T 1094. 7-2008第8章内容，结合B. 1. 1所提供的信息，建立绕组温升仿真模型、运行能 力评估基本模型和热寿命评估模型，形成基准算法和评估方法。建模信息依据基准算法和评估方法，结合被检变压器的设计制造参数及性能检测参数，形成建模信息点 表 （表B.1、表B.2、表B.3和表B.4）,同时发送给仿真机和管理装置完成建模。表B.1变压器结构参数铁心质量（kg）变压器箱体长度（m）变压器箱体重（kg）绕

3、组质量（kg）变压器箱体宽度（in）分接开关档位数绝缘油的质量（kg）变压器箱体高度（m）额定分接开关位置表B. 2变压器电气参数额定容量高压侧（kVA）中压侧（kVA）低压侧（kVA）额定电压高压侧（kV）中压侧（kV）低压侧（kV）额定电流高压侧（A）中压侧（A）低压侧（A）额定损耗空载(kW75 C)负载(kW75 C)各分接下电压变比分接头电阻高压绕组直阻（。）中压绕组直阻（Q ）低压绕组直阻（Q）表B. 3 0NAN/0NAF变压器冷却系统参数片散组数每台片散的散热片个数整体片散高度（m）风扇组数（直径、转速、风量）整体片散宽度（m）片散上下油管（即水平油道）的直径（m）整体片散厚度

4、（m）片散上下油管（即水平油道）的长度（m）片散每片间隙厚度（m）单片散热片厚度（m）表B. 4 0DAF变压器冷却系统参数冷却器总数备用冷却器数量B. 1.5过程仿真根据变压器绕组温升试验操作手册、绕组温升试验报告，完成带有时标的温升过程仿真信息表 （表B.5）,发送给仿真机和管理装置进行温升过程仿真对比试验。表B. 5温升试验过程参数表B.L6平台算法自验证分接头档位位置低压侧绕组短路方式初次绕组输入电流方式环境湿度暂态时间(min)温升输入电流（A）过程环境温度（）稳态时间(min)温升输入电流（A）过程环境温度（）检验平台主控制器随机选定任一试验方案并配套发送建模信息点表，仿真机接收并

5、完成建模。主控制器按照表B. 5的时标信息发送电流及环境温度信息、，仿真机接收并同步输出计算结果。主控制器接收仿真机信息并自动生成绕组温升仿真曲线，并与试验温升曲线比较，仿真结果应 符合6.3. 2条中的准确度要求；必要时，应完善和优化仿真模型算法。环境影响测试在B.L6的基础上，通过改变环境温度、风速及日照强度的输入信息，完成6.5项目的测试。B.2现场运行自验证2.1户内运行验证任意选取一台预埋绕组测温光纤、户内运行的变压器作为在线监测对象，根据其设计制造及性 能 测试参数建立模型，仿真机接收变压器实时运行信息，完成模型计算并输出顶层液体温度和绕组 热点温 度的实时数据，与实测值同步对比验

6、证且符合6. 3. 2中的准确度要求。B. 2. 2全景运行验证任意选取一台预埋绕组测温光纤、冷却方式不限、户外运行的变压器作为在线监测对象，根据其 设计制造及性能测试参数建立模型，仿真机接收变压器实时运行信息和周边微气象信息（表B.6）,完成 模型计算并输出顶层液体温度和绕组热点温度，与实测值同步对比并符合6.3. 2中准确度要求。表B. 6温升过程仿真信息运行电流（A）分接头档位持续时间（min）环境温度（）风速（m/s）日照强度（W/m2）附录C(资料性)变压器动态负荷智能管理装置专项检验C.1绕组温升试验基于随机选定的建模方案，仿真机和管理装置完成建模，并执行仿真过程指令，按照过程赋值

7、 (时间、输入电流、环境温度)，计算并输出绕组温度，试验结果录入表C.1。表C. 1变压器绕组温升试验表建模方案编号管理装置编号暂态 温升 过程时间(min)输入电流(A)环境温度()绕组 温度 ()仿真值A试验值B偏差 T稳态 温升 过程时间(min)输入电流(A)环境温度()绕组 温度 ()仿真值A试验值B偏差C. 2温度参数计算试验在C. 1项试验的既建模型上，按照暂态温升过程，完成与变压器顶层液面温度及绕组温度等相 关计算，计算结果录入表C. 2。表C. 2变压器顶层液面温度及绕组温度等计算表建模方案编号试品编号顶层时间(min)液面仿真值A温度试验值B()偏差绕组时间(min)执占

8、八、八、仿真值A温度试验值B()偏差液体时间(min)平均仿真值A温升试验值B()偏差绕组时间(min)平均仿真值A温度试验值B()偏差绕组时间(min)执占/、 /、温升()仿真值A试验值B偏差C. 3运行能力评估试验在C.1项试验的既建模型上，按照6. 5条试验要求完成本项试验，试验结果录入表C.3o表C 3运行能力对比试验表类别项目试验电流(基准电流Is)%0%25%50%75%100%75%50%25%0%结论(A)运行 能力 评估 值30mins 运行能力 (A)仿真值A试验值B偏差60mins 运行能力 (A)仿真值A试验值B偏差120mins 运行能力 (A)仿真值A试验值B偏差

9、240mins运行能力(A)仿真值A试验值B偏差 T1. 5倍应 时运行时 间(min)仿真值A试验值B偏差 T前 言II范围11. 规范性引用文件1术语和定义15. 检验项目2检验方法及要求26. 1结构及外观检查26. 2数据通信试验36. 3绕组温升仿真试验36. 4温度参数计算试验36. 5运行能力评估36. 6热寿命损失评估46.7节能冷却控制功能校验46. 8异常告警功能检验4检验周期5附 录A （资料性附录）变压器动态负荷智能管理装置检验平台6A. 1检验平台组成及通信架构6A. 2检验模块功能6附录B （资料性）变压器绕组温升建模验证及过程仿真测试方法7B. 1绕组温升仿真建模

10、7B.2现场运行自验证8附录C （资料性）变压器动态负荷智能管理装置专项检验8C. 1绕组温升试验8C. 2温度参数计算试验9C. 3运行能力评估试验9_i刖 百为规范变压器动态负荷智能管理装置的检验条件、检验项目、检验方法及要求和检验周期，制定本 文 件。本文件按照GB/T 1. 1-2020规则起草。本文件由上海市计量协会电力专委会提出并解释。本文件由上海市计量协会归口。本文件起草单位:上海海能信息科技有限公司、西安交通大学、国网河南省电力公司、国网北京市 电力公司、国网辽宁省电力公司、国网安徽省电力公司、广西电网有限责任公司电力科学研究院、内蒙 古电 力（集团）有限责任公司、大庆油田中国

11、石油集团电能有限公司。文件主要起草人：钱之银、张乔根、张禹、李正荣、张君、张伟政、闫春江、黎大健、刘志宇、刘富 利、余波、吕世超、闫宝庚、汤伟、钟浩、张鹏、张磊、岳永刚、刘广智、奚晓航、王波、何山银川、李庆、欧汉、张贤坤、卓睿。本文件2021年8月首次发布。变压器动态负荷智能管理装置检验规范1 .范围本文件规定了变压器动态负荷智能管理装置（以下简称“管理装置”）的检验条件、检验项目、 检 验方法及要求、检验周期。本文件适用于35kV及以上电压等级液浸式电力变压器动态负荷智能管理装置的检验。2 .规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本 文

12、 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 1094. 1电力变压器第1部分：总则GB/T 1094. 2-2013电力变压器第2部分：液浸式电力变压器的温升GB/T 1094. 7-2008电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则GB/T 19582基于Modbus协议的工业自动化网络规范 第1部分：Modbus应用协议GB/T 21671基于以太网技术的局域网系统验收测评规范DL/T 451循环式远动规约DL/T 634.5101远动设备及系统第5-101部分：传输规约基本远动任务配套标准DL/T 634. 5104远动设备及系统第5-104部分

13、：传输规约采用标准传输协议子集的IEC 60870-5-101 网络访问DL/T 1432. 1-2015变电设备在线智能管理装置检验规范第1部分通用检验规范3 .术语和定义. 1动态负荷智能管理装置 intelligent management device of dynamic load一种实时采集、存储和传输信息的智能装置，具备动态负荷管理、运行能力及热寿命损失评估、 冷却节能控制及高温重（过）载预警等，用于变压器运行工况下的运行能力评估和负荷精准调控。 3.2运行能力评估技术 assessment technology for operating capability基于变压器热平衡机

14、理及其温度阈值约束，融合变压器设计制造和试验等相关参数，建立变压 器 运行能力分析模型算法，以实时运行信息及微气象环境信息为初始条件，动态评估变压器安全运行负载 和安全运行时间。3.3 运行能力曲线 operating capability curve一种量化展示运行变压器安全运行负载和安全运行时间之间动态关系的曲线。FUCZ3.4FUCZ分级予页警 high-temperature overload graded pre-warning 卜点温度值、负载为初始启动定值，设定多层级预警阈值，动态评估运行变压器预防性试验项目少，且与状卷）态过程，实现高温重（过）载预警和异常告警。穆有点不一致!冷

15、却系统节能控制 energy-saving control of cooling system计及微气象环境因素的动态影响，结合变压器实时负载率、顶层液温实测值和绕组热点温度计算 值，通过风扇分级控制实现冷却系统的节能运行。4 .检验条件a）环境温度：+15 +35 ；b）相对湿度：25%75%；c）大气压力：86 kPa106 kPa。5 .检验项目管理装置的检验项目分为型式试验、出厂试验、交接试验和例行试验四类，具体检验项目见表表1检验项目序号检验项目依据标准条款型式 试验出厂试验交接 试验例行 试验1低温试验DL/T1432.1-2015O2高温试验DL/T1432.1-2015O3绝缘

16、电阻试验DL/T1432.1-2015OO4介质强度试验DL/T1432.1-20155冲击电压试验DL/T1432.1-20156电磁兼容性能试验DL/T1432.1-20154.7O7振动试验DL/T1432.1-2015O8冲击试验DL/T1432.1-2015O9碰撞试验DL/T1432.1-2015O10防尘试验DL/T1432.1-2015O11防水试验DL/T1432.1-2015O12外观及结构检查本标准6.113数据通信试验本标准6.214绕组温升仿真试验本标准6.3OO15温度参数计算试验本标准6.4OO16运行能力评估本标准6.5OO17热寿命损失评估本标准6.618节能

17、冷却控制功能校验本标准6.719异常告警功能试验本标准6.8OOOO6 .检验方法及要求结构及外观检查管理装置的结构及外观检查，应符合：a）机箱具有防电磁骚扰措施，所有外露导电部分等电位一体连接并可靠接地;b）机箱具备通风散热条件；c）机箱模件插拔灵活、接触可靠、互换性好；d）外表涂敷、电镀层牢固均匀光洁，无脱皮锈蚀等。6.3 数据通信试验在附录A的检验平台上，完成检验平台与管理装置之间通信通道和数据双向传输功能的检测， 管理装置应符合：a）具有RS-485通信接口（通信规约MODBUS）,满足双向通信要求；b）接收和传输检验平台数据，满足数据格式及时标一致性的要求；c）响应检测平台发出的修改

18、指令并回复指令完成信息。6.4 绕组温升仿真试验在附录A的检验平台上，完成仿真机与管理装置之间的变压器绕组温升仿真对比试验。检验平台数据库储备三套独立的绕组温升测试仿真方案，三种方案与三种典型冷却方式 （ONAN、ONAF、ODAF）相对应。6. 3.1温升过程仿真绕组温升测试，检验平台应能：a）随机选定其中一种绕组温升测试仿真方案；b）将该方案建模信息点表同时发送给仿真机与管理装置，并接收成功建模反馈信息、；c）启动并发送温升过程仿真数据，完成过程仿真；d）同步接收带有时标的仿真机输出绕组热点温度A （简称“仿真值A”）、管理装置输出绕组 热点温度B （简称“试验值B” ）；e）将仿真值A、

19、试验值B及其偏差AT（二试验值B-仿真值A）自动录入附录C表C.1中；0在同一坐标系，主控制器自动绘制并输出两条温升曲线，作为检验报告的图示文件。6. 3. 2温升仿真评判按照完成三个方案对比试验后，温升仿真试验对比偏差应满足：-1 KWZXTW3 Ko否则, 管理装置的模型算法不合格。6.4温度参数计算试验6. 4.1温度计算参数当满足6. 3. 2判据时，按照最后一种测试仿真方案，仿真机和管理装置应能自动完成温升过程 如下数据的计算，由检验平台自动录入附录C表C. 2中：a）顶层液体温度北b）绕组热点温度石c）液体平均温升/；d）绕组平均温升e）绕组热点温升4。6. 4. 2计算准确度温升

20、过程同步计算数据应满足如下要求：a）监测、计算与评估过程数据更新周期不大于Iniin；b）稳态温升预测与长期运行能力评估周期不小于600mins；c）顶层液体暂（稳）态温升计算偏差：TKWK3 K；d）绕组热点温度计算偏差：TKW痣3 Ko6.5运行能力评估6. 5.1运行能力试验在仿真环境下，以变压器高压侧额定电流7e为基准，按照图1所示的电流-时间关系完成 分级升流/降流试验，其中，升流/降流速率为25%7e/lmin,保持时间为30min/级。图1升流/降流分级试验过程电流一时间控制曲线图仿真机与管理装置的对比试验结果输出应满足：a）每级升流/降流过程的起止点为自动采样点，信息录入并展示

21、在附录C表C. 3,保持段信息采 集周期为Imin,信息录入数据库支持曲线生成。试验过程采样如下信息：1）运行能力/（预测周期分别为30、60、120、240min）；2） 1.5倍额定容量时的运行时间乙。b）根据对比预测结果，检验平台自动生成安全运行能力对比曲线，作为检验报告的图示文件。6. 5. 2评估结果评判运行能力评估输出结果应同时满足如下要求：a）数据输出时间间隔不大于Imin；b）相同时标的预测数据相对偏差不大于5%。6.6 热寿命损失评估依据GB/T1094. 7-2008第6部分的规定及附录B的内容，仿真机与管理装置热寿命损失评估对比 结果应满足如下要求：a）数据输出时间间隔不

22、大于Imin；b）相同时标的评估数据相对偏差不大于5%。6.7 节能冷却控制功能校验以顶层液体温度实测值、绕组热点温度计算值为输入参量，分级实现冷却系统部分启动、全部 启 动，装置应能发出启动信息并能自动复归。6.8 异常告警功能检验6. 8.1数据异常出现下列数据异常，管理装置应发出告警信息：a）所有数据连续六帧重复；b）下列计算数据出现任何一组数值小于等于零：1）绕组热点温升；2）顶层液体温升；3）绕组平均温升；4）液体平均温升。c）评估数据出现下列任意一种情况：1）绕组热点温升小于零；2）热寿命损失评估小于零；3）运行能力曲线出现锯齿型或棒状曲线。6 . 8. 2通信异常连续三次发、收心

23、跳包均未成功，应发出通信异常告警。7 .检验周期管理装置现场安装运行后，宜随变压器的A类检修或B类检修周期开展检验。附录A（资料性附录）变压器动态负荷智能管理装置检验平台A.1检验平台组成及通信架构检验平台包括主控制器、数据库、仿真机、标准传感装置、管理装置五部分。主控制器：通信、报告生成、可视化展示模块；数据库：温升建模数据、温升过程仿真数据和信息存储模块；仿真机：温升仿真算法和运行能力分析评估模块；标准传感装置：高精度伯电阻标准温度计（测量范围：40C+ 120C,准确度0.06）； 管 理装置：送检方提供的变压器动态负荷智能管理装置检验样品。检验平台通信架构图见图A.1图A.1检验平台架

24、构图A. 2检验模块功能A. 2. 1主控制器通过RS-485接口（通信规约MODBUS）向管理装置或通过内部通信总线向仿真机，分别发送建 模信息、温升过程仿真信息；采集标准传感装置的实时信息；接收仿真机、管理装置的同步输出信 息； 完成信息收集分析、报表统计、曲线生成、可视化展示；输出检验报告。A. 2.2仿真机仿真计算模型：绕组温升仿真算法和运行能力分析评估基准模型。接收并执行主控制器指令；根据主控制器指令完成仿真建模、温升过程仿真、运行能力评估并 输 出评估信息；异常预告预警。A. 2.3管理装置接收并执行主控制器指令；根据主控制器指令完成仿真建模、温升过程仿真、运行能力评估并 输 出评估信息；异常预告预警。