一种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法技术

本发明专利技术公开了一种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，包括建立四绕组消谐变压器的暂态等值电路的单线图并计算端口电流方程；化简四绕组消谐变压器的端口电流方程；得到用于四绕组消谐变压器短路计算的正、负序简化等值电路以及各个等效阻抗；计算四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路；计算四绕组消谐变压器的短路电流。本发明专利技术提供的这种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，针对四绕组消谐变压器的工作过程和电路原理，提出了四绕组消谐变压器的正序、负序和零序等值电路，并结合电网不同类型故障形成复合序网，可以计算含四绕组消谐变压器电网的不对称短路电流；同时，本发明专利技术方法计算方便快捷、而且精度较高。

An unsymmetrical short-circuit calculation method for four winding harmonic elimination transformer

The invention discloses a method for four winding transformer harmonic asymmetric short circuit calculation method, including the single line diagram of transient equivalent circuit of the establishment of four winding transformer harmonic elimination and calculation of port current equation; port current equation simplification of four winding transformer harmonic elimination; for positive and negative sequence harmonic elimination of four winding transformer short circuit calculation the simplified equivalent circuit and the equivalent impedance; zero sequence impedance and zero sequence equivalent circuit calculation of four winding transformer harmonic elimination; short-circuit current calculation of four winding transformer harmonic elimination. This invention provides for asymmetric short circuit four winding transformer harmonic elimination method, according to the working process and principle of harmonic elimination circuit four winding transformer, four winding transformer harmonic elimination is put forward the positive, negative and zero sequence equivalent circuit, and combined with the power of different types of fault formation compound sequence network, can calculate the asymmetric short-circuit current with the four winding power transformer harmonic elimination; at the same time, convenience, and high accuracy the method of the invention.

【技术实现步骤摘要】
一种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法
本专利技术具体涉及一种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法。
技术介绍
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，绿色电能已经逐步受到了人们的关注。风电、水电、太阳能发电等大量的绿色电力进入了现有的电网。绿色电能的加入，使得人们的生活环境更加美好，但是对于电网而言，绿色电能的加入则带来了无尽的谐波。此外，随着钢铁冶金、化工行业、铁路等大型企业的工业整流机组在电网中大量应用，不可避免的给电力系统网源侧带来谐波污染严重、功率因数低、损耗大等问题，对电能质量造成了不可忽视的影响。目前电网传统降压变压器一般采用三绕组或双绕组模式，而近年研究人员提出在传统三绕组变压器的基础上，利用变压器的安匝平衡原理引入一个消谐绕组，通过该绕组上所接各次谐波滤波器、无功装置的自动投退，实现对变压器铁芯谐波磁通进行消谐，以达到消除上网谐波、提供功率因素等目的，该四绕组消谐变压器对主网电能质量的提高、损耗的降低将大有益处，拥有广泛的应用前景。短路计算是电网建设和运行的最重要的环节之一。而目前的四绕组消谐变压器，尤其增加了一个消谐绕组，将造成其正序、零序等值阻抗模型完全发生变化，特别是，附加的消谐绕组会改变短路计算时四绕组消谐变压器的正、负和零序等值电路，原有三绕组变压器的不对称短路电流计算方法已不适用于四绕组消谐变压器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对四绕组消谐变压器设计的、方便快捷、而且精度较高的用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法。本专利技术提供的这种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，包括如下步骤：S1.基于耦合漏感建立四绕组消谐变压器的暂态等值电路的单线图，并计算得到四绕组消谐变压器的端口电流方程；S2.根据四绕组消谐变压器的漏阻抗远大于漏磁路间的互阻抗的特点，将步骤S1得到的四绕组消谐变压器的端口电流方程进行化简；S3.根据步骤S2得到的简化后的端口电流方程得到用于四绕组消谐变压器短路计算的正、负序简化等值电路以及各个等效阻抗；S4.依据四绕组消谐变压器的各个绕组的接线方式和外部电路的接线方式，计算四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路；S5.根据步骤S4得到的四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路，计算四绕组消谐变压器的短路电流。步骤S1所述的四绕组消谐变压器的端口电流方程，具体为如下所述的方程：式中：U1、U2、U3、U4和I1、I2、I3、I4为4个绕组的端口电压和电流，Uij＝Ui-Uj为端口电压差。步骤S2所述的根据四绕组消谐变压器的漏阻抗远大于漏磁路间的互阻抗的特点将四绕组消谐变压器的端口电流方程进行化简，具体为将端口电流方程中互阻抗的平方项忽略，从而得到如下的简化后的四绕组消谐变压器的端口电流方程：步骤S3所述的计算等效阻抗，具体为采用如下算式计算等效阻抗：步骤S4所述的依据四绕组消谐变压器的各个绕组的接线方式和外部电路的接线方式并计算四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路，具体包括如下步骤：A.当四绕组消谐变压器为Y0/Y0/Δ/Δ接线时：若外部无接地点即端口开路，则采用如下算式计算变压器的零序阻抗：若第II绕组外部有接地点，并且外部负荷零序阻抗为ZLII(0)以及高压绕组的系统零序阻抗为ZS(0)时，则短路接地故障发生在绕组I和II外部的零序阻抗：B.当四绕组消谐变压器为Y0/Δ/Δ/Δ接线时，则采用如下算式计算变压器的零序阻抗：C.当四绕组消谐变压器为Y0/Y0/Y0/Δ接线时：若第1、2绕组两个端口外部均无接地点，则采用如下算式计算变压器的零序阻抗：若第2、3绕组的外部负荷零序阻抗为ZLII(0)、ZLIII(0)时，可得短路接地故障发生在绕组1、2和3外部的零序阻抗为：式中A＝Ze5ZmZLIII(0)/[Ze5(Zm+ZLIII(0))+ZmZLIII(0)]，B＝Ze3(Ze4+ZS(0))/(Ze3+Ze4+ZS(0))，C＝(Ze1+ZLII(0))(Ze2+B)+Ze1ZLII(0)。本专利技术提供的这种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，针对四绕组消谐变压器的工作过程和电路原理，提出了四绕组消谐变压器的正序、负序和零序等值电路，并结合电网不同类型故障形成复合序网，可以计算含四绕组消谐变压器电网的不对称短路电流；同时，本专利技术方法计算方便快捷、而且精度较高。附图说明图1为本专利技术方法的流程示意图。图2为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的等值电路图。图3为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的简化等值电路图。图4为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的Y0/Y0/Δ/Δ接线方式时的各绕组电流流向示意图。图5为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的Y0/Y0/Δ/Δ接线方式时的等值电路原理图。图6为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的Y0/Δ/Δ/Δ接线方式时的各绕组电流流向示意图。图7为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的Y0/Δ/Δ/Δ接线方式时的等值电路原理图。图8为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的Y0/Y0/Y0/Δ接线方式时的各绕组电流流向示意图。图9为本专利技术方法的四绕组消谐变压器的Y0/Y0/Y0/Δ接线方式时的等值电路原理图。具体实施方式如图1所示为本专利技术方法的流程示意图：本专利技术提供的这种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，包括如下步骤：S1.基于耦合漏感建立四绕组消谐变压器的暂态等值电路的单线图，并计算得到四绕组消谐变压器的端口电流方程；S2.根据四绕组消谐变压器的漏阻抗远大于漏磁路间的互阻抗的特点，将步骤S1得到的四绕组消谐变压器的端口电流方程进行化简；S3.根据步骤S2得到的简化后的端口电流方程得到用于四绕组消谐变压器短路计算的正、负序简化等值电路以及各个等效阻抗；S4.依据四绕组消谐变压器的各个绕组的接线方式和外部电路的接线方式，计算四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路；S5.根据步骤S4得到的四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路，计算四绕组消谐变压器的短路电流。以下结合一个具体实施例对本专利技术进行具体说明：图2给出了四绕组消谐变压器暂态等值电路的单线图，其中漏感、励磁电感与各自的损耗电阻分别串联、并联。将暂态等值电路的励磁回路合并至第1绕组上，合并后的励磁阻抗为Zm；漏阻抗和漏磁路互阻抗分别用Z12、Z23、Z34和ZM2、ZM3表示。由此推导四绕组消谐变压器的端口电流方程为，式中：U1、U2、U3、U4和I1、I2、I3、I4为4个绕组的端口电压和电流，Uij＝Ui-Uj为端口电压差。将上式写成矩阵形式，再推导端口电流的表达式。则可将端口电流方程变换为：式中：Π＝Z12Z23Z34-Z12ZM32-Z34ZM22。前述推导计算变压器漏阻抗Z12、Z23和Z34，漏磁路互阻抗ZM2和ZM3、励磁阻抗Zm，代入上述各式计算四绕组消谐变压器短路计算等值电路的各等效阻抗，漏阻抗Z12、Z23、Z34远大于漏磁路间的互阻抗ZM2、ZM3，通常为互阻抗的7～15倍，由耦合漏感的该特点可对其端口电流方程进行化简。将式(2)中关于ZM22、ZM2ZM3和ZM32的平方项部分忽略，可得简化后的端口电流方程为，式(2)中端口电压差的分母项为两个端口间的连接阻抗，仅在端口1、4之间没有阻抗连接。需要注意的是，简化方程中只是忽略了互阻抗的平方项本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，包括如下步骤：S1.基于耦合漏感建立四绕组消谐变压器的暂态等值电路的单线图，并计算得到四绕组消谐变压器的端口电流方程；S2.根据四绕组消谐变压器的漏阻抗远大于漏磁路间的互阻抗的特点，将步骤S1得到的四绕组消谐变压器的端口电流方程进行化简；S3.根据步骤S2得到的简化后的端口电流方程得到用于四绕组消谐变压器短路计算的正、负序简化等值电路以及各个等效阻抗；S4.依据四绕组消谐变压器的各个绕组的接线方式和外部电路的接线方式，计算四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路；S5.根据步骤S4得到的四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路，计算四绕组消谐变压器的短路电流。

【技术特征摘要】
1.一种用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，包括如下步骤：S1.基于耦合漏感建立四绕组消谐变压器的暂态等值电路的单线图，并计算得到四绕组消谐变压器的端口电流方程；S2.根据四绕组消谐变压器的漏阻抗远大于漏磁路间的互阻抗的特点，将步骤S1得到的四绕组消谐变压器的端口电流方程进行化简；S3.根据步骤S2得到的简化后的端口电流方程得到用于四绕组消谐变压器短路计算的正、负序简化等值电路以及各个等效阻抗；S4.依据四绕组消谐变压器的各个绕组的接线方式和外部电路的接线方式，计算四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路；S5.根据步骤S4得到的四绕组消谐变压器的零序阻抗和零序等值电路，计算四绕组消谐变压器的短路电流。2.根据权利要求1所述的用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，其特征在于步骤S1所述的四绕组消谐变压器的端口电流方程，具体为如下所述的方程：式中：U1、U2、U3、U4和I1、I2、I3、I4为4个绕组的端口电压和电流，Uij＝Ui-Uj为端口电压差。3.根据权利要求2所述的用于四绕组消谐变压器的不对称短路计算方法，其特征在于步骤S2所述的根据四绕组消谐变压器的漏阻抗远大于漏磁路间的互阻抗的特点将四绕组消谐变压器的端口电流方程进行化简，具体为将端口电流方程中互阻抗的平方项忽略，从而得到如下的简化后的四绕组消谐变压器的端口电流方程：4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：付鹏武，段振锋，贺智，邹婞，胡资斌，王强钢，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司娄底供电分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11