换流变压器建模方法、装置、设备、存储介质和程序产品制造方法及图纸

本申请涉及一种换流变压器建模方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。所述方法包括：首先根据用户输入的毛刺参数，在预先建立的换流变压器的初始变压器模型的目标部件上生成仿真毛刺缺陷，由此可以得到目标变压器模型，然后根据预先建立的特高压直流输电系统的系统模型获取换流变压器的绕组的仿真电流波形，根据该仿真电流波形，能够确定换流变压器的温度场分布，接着根据目标变压器模型的几何尺寸确定换流变压器的电场分布，最后根据温度场分布、电场分布和目标变压器模型，生成了换流变压器的温度场

【技术实现步骤摘要】
换流变压器建模方法、装置、设备、存储介质和程序产品


[0001]本申请涉及换流变压器建模
，特别是涉及一种换流变压器建模方法、装置、设备、存储介质和程序产品。

技术介绍

[0002]换流变压器是柔性高压直流输电工程中不可或缺的关键设备，由于换流变压器的结构复杂，换流变压器的故障率大约为普通交流变压器的两倍。换流变压器阀侧的油纸绝缘在电、热等因素的共同作用下极易出现局部放电，从而导致其绝缘性能下降，因此为观察换流变压器电场及温度场的变化，对换流变压器进行电场、温度场及流体场的耦合建模成为了亟待解决的问题。
[0003]目前，已有的换流变压器模型，为方便计算，均对实际换流变压器进行了简化处理，因此，现有的对换流变压器的建模方式使得对换流变压器的仿真研究都不够准确。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种仿真研究更贴近实际的换流变压器建模方法、装置、设备、存储介质和程序产品。
[0005]第一方面，本申请提供了一种换流变压器建模方法。所述方法包括：
[0006]基于用户输入的毛刺参数，在预先建立的换流变压器的初始变压器模型的目标部件上生成仿真毛刺缺陷，得到目标变压器模型，目标部件包括油箱壁和纸板中的至少一个，初始变压器模型的几何尺寸与换流变压器的几何尺寸一致；基于预先建立的特高压直流输电系统的系统模型获取换流变压器的绕组的仿真电流波形，特高压直流输电系统包括换流变压器；根据仿真电流波形确定换流变压器的温度场分布；基于目标变压器模型的几何尺寸确定换流变压器的电场分布；根据温度场分布、电场分布和目标变压器模型，生成换流变压器的温度场
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电场分布仿真模型。
[0007]在其中一个实施例中，基于预先建立的特高压直流输电系统的系统模型获取换流变压器的绕组的仿真电流波形，包括：基于特高压直流输电系统的仿真运行参数，获取预先在系统模型中确定的测量点的位置处的仿真电流，测量点位于换流变压器和换流阀之间；根据仿真电流，确定仿真电流波形。
[0008]在其中一个实施例中，根据仿真电流波形确定换流变压器的温度场分布，包括：根据仿真电流波形进行多次迭代运算，直至运算得到的损耗满足收敛条件为止，将最后一次迭代运算对应的温度场分布作为换流变压器的温度场分布；其中，第i次迭代运算包括：根据仿真电流波形以及第i次迭代运算对应的温度场分布，计算第i次迭代运算对应的损耗。
[0009]在其中一个实施例中，根据仿真电流波形以及第i次迭代运算对应的温度场分布，计算第i次迭代运算对应的损耗，包括：根据仿真电流波形，获取换流变压器的叠片铁芯在不同温度下的磁化曲线和损耗特性曲线；根据不同温度下的磁化曲线和损耗特性曲线，以及第i次迭代运算对应的温度场分布，计算第i次迭代运算对应的损耗。
[0010]在其中一个实施例中，根据仿真电流波形，获取换流变压器的叠片铁芯在不同温度下的磁化曲线和损耗特性曲线，包括：根据仿真电流波形，获取换流变压器的绕组电流的谐波分量和谐波类型；在不同温度下对叠片铁芯进行测量，得到不同温度下叠片铁芯的励磁电流和铁芯损耗功率；根据谐波分量、谐波类型以及不同温度下叠片铁芯的励磁电流，得到不同温度下叠片铁芯的磁化曲线；根据谐波分量、谐波类型以及不同温度下叠片铁芯的铁芯损耗功率，得到不同温度下叠片铁芯的损耗特性曲线。
[0011]在其中一个实施例中，根据仿真电流波形，获取换流变压器的绕组电流的谐波分量和谐波类型，包括：对仿真电流波形进行傅里叶变换处理，得到仿真频谱图；对仿真频谱图进行频谱分析处理，得到谐波分量和谐波类型。
[0012]在其中一个实施例中，根据不同温度下的磁化曲线和损耗特性曲线，以及第i次迭代运算对应的温度场分布，计算第i次迭代运算对应的损耗，包括：将目标变压器模型进行离散处理，得到三角形有限元网格；根据第i次迭代运算对应的温度场分布，得到三角形有限元网格中各三角形单元对应的温度；根据各三角形单元对应的温度以及不同温度下的磁化曲线，得到各三角形单元对应的磁化曲线；根据各三角形单元对应的磁化曲线，得到三角形有限元网格的磁场分布；对三角形有限元网格进行离散处理，得到四边形有限元网格，并根据各三角形单元对应的温度确定四边形有限元网格中各四边形单元对应的温度；根据各四边形单元对应的温度以及不同温度下的损耗特性曲线，得到各四边形单元对应的损耗特性曲线；根据各四边形单元对应的损耗特性曲线以及磁场分布，计算各四边形单元的损耗。
[0013]在其中一个实施例中，方法还包括：若i＝1，则将预设的温度场分布作为第i次迭代运算对应的温度场分布；若i＞1，则获取第i
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1次迭代运算对应的温度场分布以及第i次迭代运算对应的中间温度场分布，中间温度场分布是基于换流变压器油纸的材料物理特性参数计算得到的；将中间温度场分布插值至第i
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1次迭代运算对应的温度场分布中，得到第i次迭代运算对应的温度场分布。
[0014]在其中一个实施例中，方法还包括：获取不同温度下换流变压器中油纸的材料物理特性参数；获取第i次迭代运算对应的绝缘油参数，包括运动粘度、导热系数以及常压热容中的至少一种；根据材料物理特性参数，计算得到第i次迭代运算对应的中间温度场分布。
[0015]在其中一个实施例中，基于目标变压器模型的几何尺寸确定换流变压器的电场分布，包括：将目标变压器模型进行离散处理，得到三角形有限元网格；根据电磁场数学模型利用线性插值求解电势函数；根据电势函数求解各三角形有限元网格的电场强度，确定换流变压器的电场分布。
[0016]第二方面，本申请还提供了一种换流变压器建模装置。所述装置包括：
[0017]第一生成模块，用于基于用户输入的毛刺参数，在预先建立的换流变压器的初始变压器模型的目标部件上生成仿真毛刺缺陷，得到目标变压器模型，目标部件包括油箱壁和纸板中的至少一个，初始变压器模型的几何尺寸与换流变压器的几何尺寸一致；
[0018]获取模块，用于基于预先建立的特高压直流输电系统的系统模型获取换流变压器的绕组的仿真电流波形，特高压直流输电系统包括换流变压器；
[0019]第一确定模块，用于根据仿真电流波形确定换流变压器的温度场分布；
[0020]第二确定模块，用于基于目标变压器模型的几何尺寸确定换流变压器的电场分
布；
[0021]第二生成模块，用于根据温度场分布、电场分布和目标变压器模型，生成换流变压器的温度场
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电场分布仿真模型。
[0022]在其中一个实施例中，该获取模块，具体用于基于特高压直流输电系统的仿真运行参数，获取预先在系统模型中确定的测量点的位置处的仿真电流，测量点位于换流变压器和换流阀之间；根据仿真电流，确定仿真电流波形。
[0023]在其中一个实施例中，该第一确定模块，具体用于根据仿真电流波形进行多次迭代运算，直至运算得到的损耗满足收敛条件为止，将最后一次迭代运算对应的温度场分布作为换流变压器的温度场分布；其中，第i次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换流变压器建模方法，其特征在于，所述方法包括：基于用户输入的毛刺参数，在预先建立的换流变压器的初始变压器模型的目标部件上生成仿真毛刺缺陷，得到目标变压器模型，所述目标部件包括油箱壁和纸板中的至少一个，所述初始变压器模型的几何尺寸与所述换流变压器的几何尺寸一致；基于预先建立的特高压直流输电系统的系统模型获取所述换流变压器的绕组的仿真电流波形，所述特高压直流输电系统包括所述换流变压器；根据所述仿真电流波形确定所述换流变压器的温度场分布；基于所述目标变压器模型的几何尺寸确定所述换流变压器的电场分布；根据所述温度场分布、所述电场分布和所述目标变压器模型，生成所述换流变压器的温度场
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电场分布仿真模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先建立的特高压直流输电系统的系统模型获取所述换流变压器的绕组的仿真电流波形，包括：基于所述特高压直流输电系统的仿真运行参数，获取预先在所述系统模型中确定的测量点的位置处的仿真电流，所述测量点位于换流变压器和换流阀之间；根据所述仿真电流，确定所述仿真电流波形。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真电流波形确定所述换流变压器的温度场分布，包括：根据所述仿真电流波形进行多次迭代运算，直至运算得到的损耗满足收敛条件为止，将最后一次迭代运算对应的温度场分布作为所述换流变压器的温度场分布；其中，第i次迭代运算包括：根据所述仿真电流波形以及所述第i次迭代运算对应的温度场分布，计算所述第i次迭代运算对应的损耗。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真电流波形以及所述第i次迭代运算对应的温度场分布，计算所述第i次迭代运算对应的损耗，包括：根据所述仿真电流波形，获取所述换流变压器的叠片铁芯在不同温度下的磁化曲线和损耗特性曲线；根据不同温度下的所述磁化曲线和所述损耗特性曲线，以及所述第i次迭代运算对应的温度场分布，计算所述第i次迭代运算对应的损耗。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真电流波形，获取所述换流变压器的叠片铁芯在不同温度下的磁化曲线和损耗特性曲线，包括：根据所述仿真电流波形，获取所述换流变压器的绕组电流的谐波分量和谐波类型；在不同温度下对所述叠片铁芯进行测量，得到不同温度下所述叠片铁芯的励磁电流和铁芯损耗功率；根据所述谐波分量、所述谐波类型以及不同温度下所述叠片铁芯的励磁电流，得到不同温度下所述叠片铁芯的磁化曲线；根据所述谐波分量、所述谐波类型以及不同温度下所述叠片铁芯的铁芯损耗功率，得到不同温度下所述叠片铁芯的损耗特性曲线。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真电流波形，获取所述换流变压器的绕组电流的谐波分量和谐波类型，包括：
对所述仿真电流波形进行傅里叶变换处理，得到仿真频谱图；对所述仿真频谱图进行频谱分析处理，得到所述谐波分量和谐波类型。7.根据权利要求4至6任一所述的方法，其特征在于，所述根据不同温度下的所述磁化曲线和所述损耗特性曲线，以及所述第i次迭代运算对应的温度场分布，计算所述第i次迭代运算对应的损耗，包括：将所述目标变压器模型进行离散处理，得到三角形有限元网格；根据所述第i次迭代运算对应的温度场分布，得到所述三角形有限元网格中各...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建勋，石延辉，谢超，余思远，杨荆林，杨洋，廖毅，叶建铸，蓝余平，梁秉岗，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局，
类型：发明
国别省市：