电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法和装置，包括：获取油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型；根据所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型，构建油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型；根据所述油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型，得到降阶计算模型；根据所述降阶模型，计算测试点工况下油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组流场与温度场。采用本发明专利技术的技术方案，可以提高计算效率。提高计算效率。提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法和装置


[0001]本专利技术属于变压器温升
，尤其涉及一种用于油浸式电力变压器的电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法和装置。

技术介绍

[0002]单分区绕组是研究油浸式电力变压器绕组温升的一个重要模型。与此同时，有限元方法是研究油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算的主流方法之一，但是由于该方法受到实际网格剖分数量的限制，其计算的时间成本一般过于高昂，很难直接应用于工程实际。目前，针对该问题已有了不同的改进思路：针对油浸式电力变压器绕组的瞬态温升为研究对象，已有采用本征正交分解的方法对模型进行降阶，取得了一定的效率提升，但是该方法对于强非线性问题的效率提升不高，仍有待改进；同样针对瞬态温升问题，已有引入了自适应时间步长进行计算的方法，使得计算时间减少了26.6％，但是该方法使得计算精度下降，且无法详细研究温升变化的瞬态过程；针对稳态温升问题，已有提出将有限元方程无量纲化的方法，从而使得方程迭代求解时间减少，提升了计算效率，但是该方法效率提升较低，针对大规模问题仍然存在计算过慢的情况。综上所述，目前的改进方法基本都针对与变压器绕组的瞬态温升计算，对于稳态的温升问题所提的改良方法仍然较少，同时已有方法对计算效率的提升不高。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法和装置，可以提高计算效率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0005]一种电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法，包括：
[0006]步骤S1、获取油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型；
[0007]步骤S2、根据所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型，构建油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型；
[0008]步骤S3、根据所述油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型，得到降阶计算模型；
[0009]步骤S4、根据所述降阶模型，计算测试点工况下油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组流场与温度场。
[0010]作为优选，所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型包含：绕组、挡板、油道以及油筒；其中，该二维传热模型整体尺寸为155.5
×
154.2mm，分区包含9个线饼，线饼尺寸为138
×
10.8mm，每个线饼由15匝导线组成，每匝导线由2根扁铜导线并绕而成；模型左侧油道宽8mm，右侧油道宽10mm。
[0011]作为优选，步骤S2中，根据所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型通过最小二乘有限元法和迎风有限元法，构建油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升
计算全阶模型。
[0012]作为优选，步骤S3中，根据所述油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型通过本征正交分解与离散经验插值相结合的有限元方法，得到降阶计算模型。
[0013]作为优选，所述降阶计算模型如下：
[0014]K
ROM
(λ)α
T
+K
ROM
(u,v)α
T
＝F
ROM
[0015][0016]其中，λ表示导热系数；u，v表示油流的横向与纵向速度；K(λ)表示与导热系数相关的全阶刚度矩阵；K(u，v)表示与油流流速相关的全阶刚度矩阵；F表示全阶右端项矩阵；K
ROM
(λ)表示与导热系数相关的降阶刚度矩阵；K
ROM
(u，v)表示与油流流速相关的降阶刚度矩阵；F
ROM
表示降阶右端项矩阵；Ψ
T
为POD正交基；D
λ
与D
U
为DEIM插值矩阵；α
T
为降阶模型求解的自由度向量。
[0017]本专利技术还提供一种电力变压器二维单分区绕组稳态温升快速计算装置，包括：
[0018]获取模块，用于获取油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型；
[0019]构建模块，用于根据所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型，构建油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型；
[0020]处理模块，用于根据所述油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型，得到降阶计算模型；
[0021]计算模块，用于根据所述降阶模型，计算测试点工况下油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组流场与温度场。
[0022]作为优选，所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型包含：绕组、挡板、油道以及油筒；其中，该二维传热模型整体尺寸为155.5
×
154.2mm，分区包含9个线饼，线饼尺寸为138
×
10.8mm，每个线饼由15匝导线组成，每匝导线由2根扁铜导线并绕而成；模型左侧油道宽8mm，右侧油道宽10mm。
[0023]作为优选，所述构建模块根据所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型通过最小二乘有限元法和迎风有限元法，构建油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型。
[0024]作为优选，所述处理模块根据所述油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型通过本征正交分解与离散经验插值相结合的有限元方法，得到降阶计算模型。
[0025]作为优选，所述降阶计算模型如下：
[0026]K
ROM
(λ)α
T
+K
ROM
(u,v)α
T
＝F
ROM
[0027][0028]其中，λ表示导热系数；u，v表示油流的横向与纵向速度；K(λ)表示与导热系数相关的全阶刚度矩阵；K(u，v)表示与油流流速相关的全阶刚度矩阵；F表示全阶右端项矩阵；K
ROM
(λ)表示与导热系数相关的降阶刚度矩阵；K
ROM
(u，v)表示与油流流速相关的降阶刚度矩阵；F
ROM
表示降阶右端项矩阵；Ψ
T
为POD正交基；D
λ
与D
U
为DEIM插值矩阵；α
T
为降阶模型求解的自
由度向量。
[0029]为了改善采用有限元方法计算油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升时计算时间成本过高的问题，提出引入本征正交分解算法(Proper Orthogonal Decomposition,POD)与离散经验插值算法(Discrete Empirical Interpolation Method，DEIM)对绕组稳态温升进行降阶计算。基于POD与DEIM算法基本原理与绕组稳态温升全阶有限元方程的特点，从降低方程阶数和改善非线性两方面，建立适用于绕组温升计算的降阶模型。采用本专利技术的技术方案，可以提高计算效率。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面对实施例中所需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法，其特征在于，包括：步骤S1、获取油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型；步骤S2、根据所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型，构建油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型；步骤S3、根据所述油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型，得到降阶计算模型；步骤S4、根据所述降阶模型，计算测试点工况下油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组流场与温度场。2.如权利要求1所述的电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法，其特征在于，所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型包含：绕组、挡板、油道以及油筒；其中，该二维传热模型整体尺寸为155.5
×
154.2mm，分区包含9个线饼，线饼尺寸为138
×
10.8mm，每个线饼由15匝导线组成，每匝导线由2根扁铜导线并绕而成；模型左侧油道宽8mm，右侧油道宽10mm。3.如权利要求2所述的电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法，其特征在于，步骤S2中，根据所述油浸式电力变压器二维单分区分匝绕组传热模型通过最小二乘有限元法和迎风有限元法，构建油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型。4.如权利要求3所述的电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法，其特征在于，步骤S3中，根据所述油浸式电力变压器单分区分匝绕组稳态温升计算全阶模型通过本征正交分解与离散经验插值相结合的有限元方法，得到降阶计算模型。5.如权利要求4所述的电力变压器二维单分区绕组稳态温升计算方法，其特征在于，所述降阶计算模型如下：K
ROM
(λ)α
T
+K
ROM
(u,v)α
T
＝F
ROM
其中，λ表示导热系数；u，v表示油流的横向与纵向速度；K(λ)表示与导热系数相关的全阶刚度矩阵；K(u，v)表示与油流流速相关的全阶刚度矩阵；F表示全阶右端项矩阵；K
ROM
(λ)表示与导热系数相关的降阶刚度矩阵；K
ROM
(u，v)表示与油流流速相关的降阶刚度矩阵；F
ROM
表示降阶右端项矩阵；ψ
T
为POD正交基；D
λ
与D
U
为DEIM插值矩阵；α
T
为降阶模型求解的自由度向量。6.一种电力变压器二维单分区绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，胡万君，金凌峰，刘云鹏，詹江杨，王文浩，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：