一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置，包括获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料和绝缘材料电磁特性，并搭建干式空心电抗器计算模型和短路匝计算模型，然后根据导线材料和绝缘材料的电磁特性设置属性值函数，再根据干式空心电抗器计算模型、短路匝计算模型和属性值函数进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器和短路匝电磁场分布图，并精确地得出电感量变化，从而计算得出短路匝阻抗变化量。通过进行仿真计算得到短路匝电磁场分布图可以更准确地计算出干式空心电抗器的电感量以及发生匝间短路后电抗器阻抗的变化，从而为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据。

【技术实现步骤摘要】
一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置
本专利技术涉及多物理场仿真计算
，特别是涉及一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置。
技术介绍
空心电抗器是电力系统中常用的电感性高压电器，用于限制短路电流、无功补偿和移相等，空心电抗器的磁通经过空气形成回路。近年来在国内电网系统中，经常存在并联干式空心电抗器烧毁的事件，而造成干式空心电抗器烧毁的原因主要是匝间短路引起线圈内部出现环流，环流使线圈内部快速产生热量，当线圈内部的热量高于绝缘表面的环氧树脂材料的燃点时，匝间绝缘表面将被损坏，并导致匝间短路故障扩大而引起空心电抗器烧毁事件，严重影响电力系统的运行安全。目前，在电力系统中为干式空心电抗器配备的保护措施主要为过流保护和过负荷保护，当干式空心电抗器匝间短路后，影响电气检测的参量主要为电抗器本身阻抗的变化，而电抗器本身阻抗的变化是通过计算电抗器电感量的变化而得到。在现有技术中，针对干式空心电抗器的电感量计算方法主要有能量变换法、Bartky变换法和感应系数法等。但是，由于目前实际应用计算中使用的方法计算出得到的干式空心电抗器电感量存在一定的偏差，导致无法精确地计算出电抗器发生匝间短路后电抗器阻抗的变化，从而无法为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据。
技术实现思路
本专利技术提供了一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置，以解决目前实际应用计算中使用的方法无法准确地计算出干式空心电抗器的电感量，导致计算出电抗器发生匝间短路后电抗器阻抗的变化存在较大的偏差，从而无法为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据的问题。通过搭建干式空心电抗器计算模型和短路匝计算模型，进行仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，从而可以更准确地计算出干式空心电抗器匝间短路的电感量，并计算出电抗器发生匝间短路后的电抗器阻抗的变化，为干式空心电抗器的保护配置提供更精确和科学的理论计算依据。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法，所述方法包括：获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料电磁特性和绝缘材料电磁特性；根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型；根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型；根据所述导线材料电磁特性和所述绝缘材料电磁特性设置属性值函数；根据所述干式空心电抗器计算模型、所述短路匝计算模型和所述属性值函数，进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，所述短路匝电磁场分布图为干式空心电抗器发生匝间短路后的电磁场分布图；根据所述干式空心电抗器电磁场分布图和所述短路匝电磁场分布图，以及线圈的电感量，计算得到短路匝阻抗变化量，所述短路匝阻抗变化量为干式空心电抗器发生匝间短路后的阻抗变化量。可选地，所述根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型包括：根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器空间几何模型；根据所述干式空心电抗器空间几何模型设置第一计算空间域；根据所述第一计算空间域设置场路计算方程的第一作用域和第一初始值、第一计算空间域边界条件和第一电源，所述场路计算方程包括电磁场计算方程和电路计算方程；根据所述第一作用域、所述第一初始值、所述第一计算空间域边界条件和所述第一电源进行第一求解器配置和有限元网格划分，得到干式空心电抗器网格划分图。可选地，所述根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型包括：根据所述结构参数、所述短路匝数和所述短路位置搭建短路匝空间几何模型；根据所述短路匝空间几何模型设置第二计算空间域；根据所述第二计算空间域设置场路计算方程的第二作用域和第二初始值、第二计算空间域边界条件和第二电源，所述场路计算方程包括电磁场计算方程和电路计算方程；根据所述第二作用域、所述第二初始值、所述第二计算空间域边界条件和所述第二电源进行第二求解器配置和有限元网格划分，得到短路匝网格划分图。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的装置，所述装置包括：获取模块，用于获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料电磁特性和绝缘材料电磁特性；第一搭建模块，用于根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型；第二搭建模块，用于根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型；设置模块，用于根据所述导线材料电磁特性和所述绝缘材料电磁特性设置属性值函数；得到模块，用于根据所述干式空心电抗器计算模型、所述短路匝计算模型和所述属性值函数，进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，所述短路匝电磁场分布图为干式空心电抗器发生匝间短路后的电磁场分布图；计算模块，用于根据所述干式空心电抗器电磁场分布图和所述短路匝电磁场分布图，以及线圈的电感量，计算得到短路匝阻抗变化量，所述短路匝阻抗变化量为干式空心电抗器发生匝间短路后的阻抗变化量。可选地，所述第一搭建模块包括：第一搭建单元，用于根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器空间几何模型；第一设置单元，用于根据所述干式空心电抗器空间几何模型设置第一计算空间域；第二设置单元，用于根据所述第一计算空间域设置场路计算方程的第一作用域和第一初始值、第一计算空间域边界条件和第一电源，所述场路计算方程包括电磁场计算方程和电路计算方程；第一得到单元，用于根据所述第一作用域、所述第一初始值、所述第一计算空间域边界条件和所述第一电源进行第一求解器配置和有限元网格划分，得到干式空心电抗器网格划分图。可选地，所述第二搭建模块包括：第二搭建单元，用于根据所述结构参数、所述短路匝数和所述短路位置搭建短路匝空间几何模型；第三设置单元，用于根据所述短路匝空间几何模型设置第二计算空间域；第四设置单元，用于根据所述第二计算空间域设置场路计算方程的第二作用域和第二初始值、第二计算空间域边界条件和第二电源，所述场路计算方程包括电磁场计算方程和电路计算方程；第二得到单元，用于根据所述第二作用域、所述第二初始值、所述第二计算空间域边界条件和所述第二电源进行第二求解器配置和有限元网格划分，得到短路匝网格划分图。通过以上技术方案可知，一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置，通过获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料电磁特性和绝缘材料电磁特性，然后根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型，根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型，并根据所述导线材料电磁特性和所述绝缘材料电磁特性设置属性值函数，再根据所述干式空心电抗器计算模型、所述短路匝计算模型和所述属性值函数，进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，最后根据各种电磁场分布图，以及线圈的电感量计算得到干式空心电抗器的短路匝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料电磁特性和绝缘材料电磁特性；/n根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型；/n根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型；/n根据所述导线材料电磁特性和所述绝缘材料电磁特性设置属性值函数；/n根据所述干式空心电抗器计算模型、所述短路匝计算模型和所述属性值函数，进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，所述短路匝电磁场分布图为干式空心电抗器发生匝间短路后的电磁场分布图；/n根据所述干式空心电抗器电磁场分布图和所述短路匝电磁场分布图，以及线圈的电感量，计算得到短路匝阻抗变化量，所述短路匝阻抗变化量为干式空心电抗器发生匝间短路后的阻抗变化量。/n

【技术特征摘要】
1.一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取干式空心电抗器的结构参数、结构图、导线材料电磁特性和绝缘材料电磁特性；
根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型；
根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型；
根据所述导线材料电磁特性和所述绝缘材料电磁特性设置属性值函数；
根据所述干式空心电抗器计算模型、所述短路匝计算模型和所述属性值函数，进行有限元仿真计算，得到干式空心电抗器电磁场分布图和短路匝电磁场分布图，所述短路匝电磁场分布图为干式空心电抗器发生匝间短路后的电磁场分布图；
根据所述干式空心电抗器电磁场分布图和所述短路匝电磁场分布图，以及线圈的电感量，计算得到短路匝阻抗变化量，所述短路匝阻抗变化量为干式空心电抗器发生匝间短路后的阻抗变化量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器计算模型包括：
根据所述结构参数和所述结构图搭建干式空心电抗器空间几何模型；
根据所述干式空心电抗器空间几何模型设置第一计算空间域；
根据所述第一计算空间域设置场路计算方程的第一作用域和第一初始值、第一计算空间域边界条件和第一电源，所述场路计算方程包括电磁场计算方程和电路计算方程；
根据所述第一作用域、所述第一初始值、所述第一计算空间域边界条件和所述第一电源进行第一求解器配置和有限元网格划分，得到干式空心电抗器网格划分图。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述结构参数、短路匝数和短路位置搭建短路匝计算模型包括：
根据所述结构参数、所述短路匝数和所述短路位置搭建短路匝空间几何模型；
根据所述短路匝空间几何模型设置第二计算空间域；
根据所述第二计算空间域设置场路计算方程的第二作用域和第二初始值、第二计算空间域边界条件和第二电源，所述场路计算方程包括电磁场计算方程和电路计算方程；
根据所述第二作用域、所述第二初始值、所述第二计算空间域边界条件和所述第二电源进行第二求解器配置和有限元网格划分，得到短路匝网格划分图。


4.一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的装置，其特征在于，所述装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪志湖，彭庆军，颜冰，代维菊，孙再超，钱国超，邹德旭，王山，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53