本发明公开了考虑变压器油非线性时间常数的顶层油温热模型构建方法，针对传统的电力变压器额定负载下油时间常数取值过于单一，限制热模型动态响应能力的缺陷，该模型引入了非线性热导来重新定义变压器油的时间常数，更能动态反映变压器顶层油温随环境温度的变化关系，同时该模型基于变压器的冷却器开或者关两种状态，分别用遗传算法优化构建热模型的相关热参数，弥补了变压器的出厂温升试验数据缺乏或者不完备的不足，利用该模型，可以实时计算变压器的顶层油温随负荷、环境温度、冷却器开关的动态响应，具有更加准确的计算精度，能为变压器的动态增容提供参考。