油浸式电力变压器是输配电网里的关键设备，它的运行可靠性直接关系到电能的安全稳定供应。但受限于内部传感器安装条件，很难对变压器内部部件实现全场温度监测，而建立高保真数字化仿真模型并快速计算，就成了解决这一问题的有效途径，也是变压器数字化运维的必然需求。

绕组温度和热点位置，是监测变压器状态的核心指标，目前主要通过三种方式获取：直接测量、数值计算和代理模型。直接测量需要把传感器装到绕组表面，不仅要深入变压器内部，还受安装数量和位置限制，没法获得全场温度分布；数值计算比如有限元法、有限体积法应用较广，但产品级变压器结构复杂，仿真网格数量极大，计算时消耗资源多、速度慢，难以满足实际需求。

为了兼顾计算精度和效率，华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室、河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室（保定天威保变电气股份有限公司）的张志宇、寇家俊等研究者，提出了一种结合本征正交分解（POD）和克里金代理模型（KSM）的快速计算方法。

这种方法先通过POD降阶方法，简化变压器温度场的离散方程组，得到降阶后的模态系数矩阵；再筛选出对绕组温度场影响较大的工况参数，用拉丁超立方采样形成样本空间；接着用KSM方法构建样本空间和模态系数的代理模型，跳过复杂的全阶模型计算，通过输入绕组工况就能得到模态系数，进而快速重构温度场。

图 实验装置

为了验证这种方法的有效性和优越性，研究者用它和现有方法，对110kV油浸式变压器绕组八分区仿真模型，以及绕组温升实验数据做了对比。结果显示，该方法的计算偏差更小、精度更高，计算效率也有大幅提升——和全阶模型相比，计算效率能提升13.39倍，不考虑预处理时间的话，单个工况计算仅需0.006秒，比现有POD-RBFLP方法效率提升近67%。

在精度方面，50组测试工况中，该方法的最大平均绝对误差仅1.19℃，最大相对误差2.79%，而POD-RBFLP方法的对应数值分别为2.38℃和4.51%，结合实验数据对比，这种新方法的误差也更小。这是因为克里金函数能通过构建协方差函数描述数据点相关性，预测未知点数据更准确，处理高维数据时表现更出色。

值得注意的是，这种方法是对现有降阶技术和代理模型的优化结合，解决了现有方法精度不足、效率不高的痛点，有望为变压器数字化运维提供切实的技术支撑，在实际工程中，结合变压器绕组历史仿真数据，就能实现绕组稳态温度场的高保真实时计算。

本工作成果发表在2025年第7期《电工技术学报》，论文标题为“基于本征正交分解和克里金代理模型的油浸式变压器绕组温度场快速计算方法”。本课题得到国家自然科学基金联合基金和河北省“三三三人才工程”的支持。