一种超导变压器PSCAD模型制造技术

本发明专利技术提供一种超导变压器PSCAD模型，所述PSCAD模型包括超导变压器模块、MATLAB计算模块、信号控制模块、PSCAD电流采集模块；所述信号控制模块控制所述超导变压器模块低压侧绕组类型，所述PSCAD电流采集模块采集所述超导变压器模块的低压侧绕组电流并发送给所述MATLAB计算模块，所述MATLAB计算模块根据所述超导变压器模块的低压侧绕组电流计算所述超导变压器模块低压侧绕组的温度和阻值。本发明专利技术提供的技术方案可实时直观、快速精确地仿真出超导变压器的工作特性，有助于研究超导变压器的工作原理及分析故障状态下超导变压器的故障限流对电力系统的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种PSCAD模型，具体讲涉及一种用于仿真超导变压器工作特性的超导变压器PSCAD模型。
技术介绍
超导变压器由于具有体积小、重量轻、效率高、无火灾隐患和环境保护等优点而受到广泛的关注。超导变压器的超导特性可在新一代智能变电系统中发挥多重的功能，既能起到无损变压作用又能限制故障短路电流，提高电网的稳定性、可靠性和安全性。超导变压器的工作原理为正常运行下低压侧绕组线圈处于超导状态，电阻基本为零，当故障时出现短路过流时，低压侧超导带材由于失超特性呈现较大的电阻，且随着温度的升高，失超电阻逐渐增大，这势必对电力系统造成影响。目前针对具有限流功能的超导变压器还停留在理论研究阶段，所以有必要在PSCAD中搭建超导变压器的准确模型，从而帮助我们研究超导变压器对现有系统产生的影响，对今后的研究分析进行指导。因此，如何精确描述超导变压器的PSCAD模型，从而提高系统的稳定性和可靠性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供一种超导变压器PSCAD模型。本专利技术提供的技术方案是：一种超导变压器PSCAD模型，其改进之处在于：所述PSCAD模型包括超导变压器模块、MATLAB计算模块、信号控制模块、PSCAD电流采集模块；所述信号控制模块控制所述超导变压器模块低压侧绕组类型，所述PSCAD电流采集模块采集所述超导变压器模块的低压侧绕组电流并发送给所述MATLAB计算模块，所述MATLAB计算模块根据所述超导变压器模块的低压侧绕组电流计算所述超导变压器模块低压侧绕组的温度和阻值。优选的，所述超导变压器模块包括星形连接且中性点接地的高压侧绕组和三角形连接的低压侧绕组。进一步，所述高压侧绕组为铜导线绕组，所述低压侧绕组类型包括超导带材绕组和铜导线绕组。优选的，所述MATLAB计算模块用如下公式(1)和公式(2)计算所述超导变压器模块低压侧超导绕组的温度T并输出：T=I2×R×t+c×m×T0+L×S×Topc×m+L×S---(1)]]>R=EcJc0(Tc-T)/(Tc-Top)×LS---(2)]]>其中：I-超导变压器模块低压侧超导绕组电流；c-为超导变压器模块低压侧超导绕组的比热容；R-为超导变压器模块低压侧超导绕组阻值；t-PSCAD电流采集模块的采样周期；L-超导变压器模块低压侧超导绕组的长度；S-超导变压器模块低压侧超导绕组的截面积；Top-超导变压器模块工作时的环境温度，在液氮池中为77K；m-超导变压器模块低压侧超导绕组质量；T0-超导变压器模块低压侧超导绕组上一采样周期迭代的温度，其初始值为70K；Ec-超导变压器模块低压侧超导绕组过流时的临界场强；Jc0-超导变压器模块低压侧超导绕组过流时的临界电流密度；Tc-超导变压器模块低压侧超导绕组过流时的临界温度；T-超导变压器模块低压侧超导绕组的温度。进一步，所述MATLAB计算模块接收PSCAD电流采集模块采集到的所述超导变压器模块低压侧绕组电流I，并判断电流I是否小于所述超导变压器模块低压侧绕组的过流临界电流I0：当所述电流I小于过流临界电流I0时，所述MATLAB计算模块输出所述超导变压器模块的低压侧绕组阻值R为0；否则，所述MATLAB计算模块根据公式(1)和公式(2)计算所述超导变压器模块低压侧绕组阻值R并输出。优选的，所述超导变压器模块、所述MATLAB计算模块、所述信号控制模块和所述PSCAD电流采集模块封装于同一芯片中，所述芯片接口包括所述超导变压器模块高压侧绕组的三相输入端和接地端、低压侧绕组的三相输出端、以及所述MATLAB计算模块的阻值输出端和温度输出端。优选的，所述超导变压器模块与外电路相连，所述外电路与故障设置模块相连，所述故障设置模块设置所述外电路中的故障类型、故障发生时间和故障持续时间。进一步，所述故障类型包括单相接地故障、两相接地故障和三相短路故障。与最接近的技术方案相比，本专利技术具有如下显著进步：1、本专利技术所采用的仿真软件PSCAD是一种对电力电子级数仿真有优势的软件，因此，所建立的模型准确度较高，仿真速度快。2、本专利技术提供的超导变压器PSCAD模型应用了PSCAD模块化封装功能，精确的描述了超导变压器的工作原理及其限流功能，用于电力系统仿真分析更加快捷方便。3、本专利技术所提供的超导变压器PSCAD模型可以对外输出超导变压器温度变化，并且能检测故障运行时超导带材绕组阻抗变化，具有实时监测和直观的特点。4、该模型可以灵活仿真对比当电力系统发生故障时超导变压器和常规变压器对线路电流所产生的影响。5、通过设置信号控制模块和故障设置模块，即可仿真常规变压器在不同故障类型下的低压侧三相电流波形变化特性，又可仿真超导变压器在不同故障类型下的低压侧三相限流波形变化特征，通过对比二者低压侧输出电流波形变压特征，有助于超导变压器的限流特性分析。附图说明图1为超导变压器PSCAD模型的内部模型原理图。图2为封装后的超导变压器PSCAD模型。图3为MATLAB计算模块的计算流程图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术下面结合说明书附图和实施例对本专利技术的内容做进一步的说明。本专利技术提供一种超导变压器PSCAD模型，其等效电路模型如图1所示：该模型包括超导变压器模块，信号控制模块，PSCAD电流采集模块和MATLAB计算模块；其中超导变压器模块为三相超导变压器，三相超导变压器的高压侧为星形连接(1)，中性点接地，低压侧为三角形连接(2)；超导变压器PSCAD模型应用PSCAD模块化封装功能封装于同一芯片当中，如图2所示：芯片接口包括超导变压器模块高压侧绕组的三相输入端和接地端、低压侧绕组的三相输出端、以及MATLAB计算模块的阻值输出端和温度输出端。当超导变压器模块用于模拟仿真超导变压器时，其高压侧为常规铜线绕组，低压侧为超导带材绕组。超导变压器模块的低压侧通过PSCAD电流采集模块与MATLAB计算模块相连，MATLAB计算模块的工作流程如图3所示：PSCAD电流采集模块采集超导变压器在接通不同外围电路情况下低压侧绕组的电流，并将电流输出至MATLAB计算模块，MATLAB计算模块用如下公式(1)和公式(2)计算所述超导变压器模块低压侧超导绕组的温度T并输出：T=I2×R×t+c×m×T0+L×S×Topc×m+L×S---(1)]]>R=EcJc0(Tc-T)/(Tc-Top)×LS---(2)]]>其中：I-超导变压器模块低压侧超导绕组电流；c-为超导变压器模块低压侧超导绕组的比热容；R-为超导变压器模块低压侧超导绕组阻值；t-PSCAD电流采集模块的采样周期；L-超导变压器模块低压侧超导绕组的长度；S-超导变压器模块低压侧超导绕组的截面积；Top-超导变压器模块工作时的环境温度，在液氮池中为77K；m-超导变压器模块低压侧超导绕组质量；T0-超导变压器模块低压侧超导绕组上一采样周期迭代的温度，其初始值为70K；Ec-超导变压器模块低压侧超导绕组过流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一利超导变压器PSCAD模型，其特征在于：所述PSCAD模型包括超导变压器模块、MATLAB计算模块、信号控制模块、PSCAD电流采集模块；所述信号控制模块控制所述超导变压器模块低压侧绕组类型，所述PSCAD电流采集模块采集所述超导变压器模块的低压侧绕组电流并发送给所述MATLAB计算模块，所述MATLAB计算模块根据所述超导变压器模块的低压侧绕组电流计算所述超导变压器模块低压侧绕组的温度和阻值。

【技术特征摘要】
1.一利超导变压器PSCAD模型，其特征在于：所述PSCAD模型包括超导变压器模块、MATLAB计算模块、信号控制模块、PSCAD电流采集模块；所述信号控制模块控制所述超导变压器模块低压侧绕组类型，所述PSCAD电流采集模块采集所述超导变压器模块的低压侧绕组电流并发送给所述MATLAB计算模块，所述MATLAB计算模块根据所述超导变压器模块的低压侧绕组电流计算所述超导变压器模块低压侧绕组的温度和阻值。2.如权利要求1所述的一种超导变压器PSCAD模型，其特征在于：所述超导变压器模块包括星形连接且中性点接地的高压侧绕组和三角形连接的低压侧绕组。3.如权利要求2所述的一种超导变压器PSCAD模型，其特征在于：所述高压侧绕组为铜导线绕组，所述低压侧绕组类型包括超导带材绕组和铜导线绕组。4.如权利要求1所述的一种超导变压器PSCAD模型，其特征在于：所述MATLAB计算模块用如下公式(1)和公式(2)计算所述超导变压器模块低压侧超导绕组的温度T并输出：T=I2×R×t+c×m×T0+L×S×Topc×m+L×S---(1)]]>R=EcJc0(Tc-T)/(Tc-Top)×LS---(2)]]>其中：I-超导变压器模块低压侧超导绕组电流；c-为超导变压器模块低压侧超导绕组的比热容；R-为超导变压器模块低压侧超导绕组阻值；t-PSCAD电流采集模块的采样周期；L-超导变压器模块低压侧超导绕组的长度；S-超导变压器模块低压侧超导绕组的截面积；Top-超导变压器模块工作时的环境温度，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴茜，丘明，黄晓华，诸嘉慧，郑晓东，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，山东电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11