一种用于电网不对称潮流计算的变压器三相建模方法，采用三相理想变压器与阻抗串联的电路模型，推广二端口定义建立Y参数矩阵的数学模型，通过一、二次侧电压依次置零分别求取一、二次侧电流的方法计算Y参数矩阵各分块元素，通过相对点钟变换矩阵统一同一组别不同点钟的数学模型，通过相线变换矩阵增加附加项修正含D型绕组变压器Y参数矩阵以避免奇异，得到9组涵盖54种三相变压器Y参数矩阵的各分块元素计算式。本发明专利技术所建电路模型能够直观地反映变压过程、漏磁和零序励磁阻抗的影响；相对点钟变换矩阵使得不同点钟的变压器无须重复建模；相线变换矩阵增加附加项解决Y参数矩阵奇异的方法，使得潮流计算中无需再作任何特殊处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统分析
技术介绍
长期W来电力系统基于=相近似对称的条件采用单相模型进行分析和计算，但近 年来输电网和配电网都有了长足的发展，电网不对称运行的场景将愈加普遍。高压输电网 中，即便在负荷=相对称的情况下，=相线路的未完全换位仍将导致系统不对称。中低压配 电网中，随着微电网、主动配电网W及新能源发电等技术的成熟，分布式电源的规模化接入 将得到极大推动，受分布式电源的单相接入、电动汽车快速充电等单相大功率新能源发电/ 用电设备的影响，W及低压配电网中普遍存在单相、两相运行的结构不对称，中低压配电网 的=相不对称特性将愈加突出。基于单相模型的潮流计算等分析方法将失效，采用序分量 法分析=相不对称潮流的方法也将因电网存在大量不对称的结构和元件而失效，对=相直 接建模的相分量法将成为不对称潮流计算的主导方法。变压器作为交流电网中变换电压的 核屯、元件，变压器的=相模型多基于序分量法进行建模，建模过程不直观，对变压器中性点 接地阻抗、零序励磁阻抗等考虑不便，缺少在相分量下直接建模的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于电网不对称潮流计算的变 压器=相建模方法。 本专利技术采用相量法对变压器=相直接建模，避免了序分量法在相分量-序分量之 间来回变换，具有清晰的物理过程。设计了=相理想变压器与阻抗串联的电路模型，能够方 便地考虑漏磁、零序励磁阻抗的影响。设计了基于该电路模型的Y参数矩阵的数学模型，推 广了二端口网络的定义，Y参数矩阵各分块元素的计算转化为一、二次端口电压分别置零求 取一、二次端口电流的计算。设计了相对点钟变换矩阵，统一了同一联结组别下的不同点钟 方向的连接方式。设计了相线变换矩阵增加附加矩阵项的方法，在建模阶段解决了含D型 绕组变压器Y参数矩阵奇异的问题，无需在潮流计算过程中采用相-线混合量等任何特殊 处理。 本专利技术的技术方案主要由六部分构成，其一为采用=相理想变压器与阻抗串联的 电路模型；其二为基于该电路模型建立的Y参数矩阵的数学模型；其=为Y参数矩阵各分 块元素的计算方法；其四为基于各分块元素通过乘上相对点钟变换矩阵统一同一联结组别 下6种不同点钟方向连接方式的方法；其五为解决含D型绕组变压器Y参数矩阵奇异问题 的相线变换矩阵增加附加矩阵项的方法；其六为基于W上五部分内容的建模步骤及导出的 9种联结组别S相变压器的数学模型，每种联结组别包括6种不同点钟方向的连接方式，涵 盖了 54种变压器。 本专利技术的一种用于电网不对称潮流计算的变压器S相建模方法，包括如下步骤： (1)建立S相变压器的电路模型，由理想变压器与阻抗串联构成。 所述的电路模型建立的具体内容和原理如下。=相变压器绕组一、二次侧都可分 别联接成Y、YN、DS种，一、二次绕组的联接方式的不同组合可构成9种联接组别；Yy、巧n、 YtYNy、YNyn、Y化I、Dy、Dyn、Dd，每种联接组别下一、二次绕组的S相对应关系的不同又可 构成6种不同点钟方向。由于变压器的正序和负序励磁阻抗较大，本专利技术按惯例将其忽略， 而漏磁阻抗和零序励磁阻抗一般需要考虑，将其归算至变压器的一次侧或二次侧，为便于Y 参数矩阵分块元素的计算，多数联接组别下将漏磁阻抗统一归算到二次侧。=相变压器= 相绕组的漏磁阻抗记为Zt(归算至二次侧）或Zt(归算至一次侧），漏磁阻抗与理想变压器 的S相绕组串联，如附图1-图9。引出中性线的变压器还需要考虑零序电流（即中性线电 流），YNyn的一、二次中性线电流相互关联，因此中性线电流为漏磁性质，如附图5所示将中 性线直接引出；Dyn或YNd的中性线电流感应至D或d侧时在D或d型绕组内构成环流，因 此中性线电流仍然为漏磁性质，如附图3、图6所示将中性线直接引出；Yyn或YNy的中性线 电流无法感应至Y或y侧，因此主要是零序励磁性质，故还需要考虑零序励磁阻抗，如附图 2、图4所示在中性线的引出回路上分别串联一个阻抗Ztmu、ZTm。，YNy型因零序励磁阻抗连接 于一次侧，将漏磁阻抗归算至与零序励磁阻抗连接相同的一次侧，漏磁阻抗归算至一次侧 或二次侧并无区别，仅便于数学模型建立的便利。 (2)根据所建电路模型一、二次侧电流各自形成回路而不相互流通的特性建立广 义二端口网络的I=YU方程的数学模型，其中Y为待确定的参数矩阵。 所述的数学模型建立的具体内容和原理如下。所建立的变压器=相电路模型两侧 的总注入电流分别为零，即一侧的电流不流向另一侧。根据一般2端口网络的定义；网络两 侦恪有2个端子，同一侧的2个端子的电流由一个端子流入、由另一个端子流出。因此，步 骤（1)所建的S相变压器电路模型可看作广义的2端口，即由两侧的3个端子（ABC或油C， 无中性线引出时）或4个端子（ABCN或abcn，有中性线引出时）分别构成一个端口，其数学 模型可按分块矩阵的形式写作如式（1)所示的I=YU方程，其中矩阵Y称为Y参数矩阵， 而其数学模型的建立即转化为Y参数矩阵的各分块元素的确定。根据确定的Y参数矩阵 按式（1)即可用于电网不对称潮流计算的网络节点导纳矩阵的计算，Y参数矩阵各分块元 素与节点导纳矩阵的物理意义一致，只需将相应元素填入网络节点导纳矩阵的对应位置即 可。式（1)为一、二次侧囊括ABCN、abcn4个端子的统一形式，当根据中性线有无引出的不 同，将相应一、二次侧的N或n在矩阵中对应的行和列保留或删除即可。(1)[001引式中，IabcN为一次侧A、B、C、N4个端子的注入电流Ia、Ib、Ic、In构成的列向量，Iabcn为二次侧a、b、c、n4个端子的注入电流I。、Ib、I。、I。构成的列向量，Uab?为一次测A、B、C、 N4个端子电压Ua、&、U。、叫构成的列向量，Uab。。为二次侧a、b、C、n4个端子电压UUb、 U。、U。构成的列向量。Y参数矩阵的分块元素下标F、T分别表示一、二次侧。 (3)根据所建的数学模型，通过一、二次侧端口电压依次置零并分别求取一、二次 侧端口电流的方法计算Y参数矩阵的分块元素；Yw、YpT、Yw、Ytt;求取一、二次侧端口电流 过程中设及到D型绕组时，将线路的相电压变换为线电压，即D绕组的相电压，变换矩阵为 Au，w,式似所示；将D绕组的相电流变换为线电流，即线路的相电流，变换矩阵为Au_P，式 (3)所示： 所述一、二次侧端口电压依次置零并分别求取一、二次侧端口电流的方法如下。一 次侧电压Uabcm置零，根据二次侧电压Uab。。可分别计算一、二次侧端口的电流，将其比上Uab。。 可分别得到Ypt、Ytt;二次侧电压Uab。。置零，根据一次侧电压Uwew可分别计算一、二次侧端口 的电流，将其比上Uaccw可分别得到YW、Ytp。 所述方法W巧no(S相S柱式）变压器为例的具体过程和原理如下。该例变压器 二次侧有中性线引出，并且中性线电流为零序励磁性质，需要考虑零序励磁阻抗，W该变压 器为例能较全面地反映建模的技术过程。其电路模型如附图2,其I=YU方程与端口油C 相对n的电压直接相关，可先推导如式（4)形式，当Uacc= 〇、Ugbc^_。非零时按式巧)-(1〇)可 推导得到式（11)所示的YTp,abe、YTT,。!^本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电网不对称潮流计算的变压器三相建模方法，其特征是按如下步骤：(1)建立三相变压器的电路模型，由理想变压器与阻抗串联构成；(2)根据所建电路模型一、二次侧电流各自形成回路而不相互流通的特性建立广义二端口网络的I＝YU方程的数学模型，其中Y为待确定的参数矩阵；(3)根据所建的数学模型，通过一、二次侧端口电压依次置零并分别求取一、二次侧端口电流的方法计算Y参数矩阵的分块元素：YFF、YFT、YTF、YTT；求取一、二次侧端口电流过程中涉及到D型绕组时，将线路的相电压变换为线电压，即D绕组的相电压，变换矩阵为AU,L‑P，式(1)所示；将D绕组的相电流变换为线电流，即线路的相电流，变换矩阵为AI,L‑P，式(2)所示：AU,L-P=1-1001-1-100---(1)]]>AI,L-P=AU,L-PT---(2)]]>(4)采用相对点钟变换矩阵进行统一，每一联接组别建模一种时钟方向，其他五种时钟方向以已建时钟方向为基准零点得到相应的相对点钟分别为4、8、6、2、10，根据相对点钟选取相应的变换矩阵AU,T‑F和AI,F‑T进行变换；式(3)～(8)所示为不同相对点钟对应的变换矩阵AU,T‑F，式(9)所示AI,F‑T为AU,T‑F的逆矩阵，式(3)和式(6)中E3为3阶单位矩阵；基准零点：AU,T‑F＝E3 (3)相对点钟为4：AU,T-F=010001100---(4)]]>相对点钟为8：AU,T-F=001100010---(5)]]>相对点钟为6：AU,T‑F＝‑E3 (6)相对点钟为2：AU,T-F=-001100010---(7)]]>相对点钟为10：AU,T-F=-010001100---(8)]]>AI,F-T=AU,T-F-1---(9)]]>(5)根据D型绕组侧是否不含零序分量电压或电流，选择是否含附加矩阵项的相线变换矩阵对Y参数矩阵修正，替换AU,L‑P或AI,L‑P；分别如式(10)～(11)，其中λ为任意非零实数，13为3阶全1矩阵；AU,L-PΘ=AU,L-P+λ13---(10)]]>AI,L-PΘ=AI,L-P+λ13---(11)]]>(6)按步骤(1)～(5)分别对9种联接组别的三相变压器进行建模，可得到9组Y参数矩阵的各分块元素计算式，每组包含了对应组别下的6种不同点钟方向，涵盖54种三相变压器。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王淳，高元海，余志强，熊宁，黄辉，王宁，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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