一种基于L-I曲线的特高压变压器空载直流偏磁快速计算方法技术
A fast calculation method of UHV Transformer L I curve based on no-load DC bias
The invention discloses a fast calculation method of UHV Transformer L I curve based on the no-load DC magnetic bias, which comprises the following steps: Step 1: according to the actual construction of transformer transformer structure parameters, 3D solid model, the establishment of transformer DC bias magnetic field calculation model by the finite element method of edge; step 2: using magnetic field steps model 1, according to the principle of mutual energy perturbation calculation of transformer winding through different current self inductance and winding between the value of L draw I curve; step 3: according to the transformer electrical connection diagram, built by voltage compensation transformer DC bias equivalent circuit model; step 4: using four order Runge Kutta method to solve the DC magnetic bias correction inductance equivalent circuit model, increasing DC resistance to accelerate the computation speed and the inductance by interpolation of I curve by L ; step 5: calculate the UHV autotransformer under different DC bias under the excitation current, FFT transform is performed on the steady-state excitation current waveforms under various bias current, harmonic changes under bias.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于特高压电网设备及安全稳定保障措施领域，特别涉及一种基于L-I曲线的特高压变压器空载直流偏磁快速计算方法。
技术介绍
随着超、特高压直流输电技术的飞速发展，我国实现了远距离、大容量、低能耗、高效率的电力输送。特高压自耦变压器作为特高压电网的核心元件之一，在改善电能质量、增强电力系统运行稳定性、降低系统运行成本、满足社会用电需求等方面发挥着极其重要的作用。但特高压变压器的运行受到直流输电线路的影响问题也日益突出，当直流偏置干扰混入施加在特高压变压器绕组端部的正弦工频激励时，变压器励磁电流在正负半个周期出现明显不对称现象，即所谓的直流偏磁现象，励磁电流产生大量的谐波，增加变压器的无功消耗，造成变压器振动增强，金属结构件和油箱局部过热，给电力系统的稳定运行带来极大影响。特高压变压器结构复杂，造价成本高，难以直接通过试验方法来研究变压器直流偏磁响应机制，为了探明特高压变压器直流偏磁物理效应，给出特高压变压器直流偏磁评价指标，为特高压变压器抗偏磁改造奠定理论和技术依据，有必要在有限的时间和资源内，找到一种快速精确的特高压变压器直流偏磁计算方法，这对于研究特高压变压器直流偏磁具有重要意义。目前用于变压器直流偏磁计算的方法有电路-磁路法、谐波平衡有限元和时域场路耦合法。电路-磁路法进行变压器的直流偏磁计算，分析不同直流偏磁工况下绕组电流的变化情况，但磁路模型没有充分考虑漏磁的影响，难以满足工程分析需要。基于谐波平衡有限元的方法，通过磁场耦合外部电路，对单元内磁矢量位的各次谐波同时求解再叠加，结果具有较高的精确性；但当变压器模型节点数和谐波次数比较多时，求解...
【技术保护点】
一种基于L‑I曲线的特高压变压器空载直流偏磁快速计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：根据变压器实际结构参数，构建变压器三维实体模型，采用棱边有限元法建立变压器直流偏磁计算磁场模型；步骤2：利用步骤1的磁场模型，根据能量扰动原理计算变压器绕组流过不同电流时的自感值和绕组间的互感值，绘制L‑I曲线；步骤3：根据变压器电气连接图，通过电压补偿搭建变压器直流偏磁等效电路计算模型；步骤4：利用修正电感参数的四阶龙格库塔法求解直流偏磁等效电路模型，适当加大直流电阻加快计算速度，其中的电感参数通过插值L‑I曲线获得；步骤5：计算特高压自耦变压器在不同直流偏置情况下的励磁电流，对各种偏置下的稳态励磁电流波形进行FFT变换，得到各偏置下的电流谐波变化情况。
【技术特征摘要】
1.一种基于L-I曲线的特高压变压器空载直流偏磁快速计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：根据变压器实际结构参数，构建变压器三维实体模型，采用棱边有限元法建立变压器直流偏磁计算磁场模型；步骤2：利用步骤1的磁场模型，根据能量扰动原理计算变压器绕组流过不同电流时的自感值和绕组间的互感值，绘制L-I曲线；步骤3：根据变压器电气连接图，通过电压补偿搭建变压器直流偏磁等效电路计算模型；步骤4：利用修正电感参数的四阶龙格库塔法求解直流偏磁等效电路模型，适当加大直流电阻加快计算速度，其中的电感参数通过插值L-I曲线获得；步骤5：计算特高压自耦变压器在不同直流偏置情况下的励磁电流，对各种偏置下的稳态励磁电流波形进行FFT变换，得到各偏置下的电流谐波变化情况。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1中，棱边有限元法以磁矢量A为状态变量，假设导磁介质各向同性，根据Maxwell方程组得到变压器内部的非线性磁场方程： ▿ × ν ▿ × A = J - - - ( 1 ) ]]>其中，ν为磁阻率，m/H；A为矢量磁位，Wb/m2；J为激磁电流密度，A/m2；棱边有限...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽忠，邓涛，谭瑞娟，杨箫箫，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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