一种交直流叠加激励下变压器零序电磁参数提取方法技术

本发明专利技术涉及一种交直流叠加激励下变压器零序电磁参数提取方法，属于电力技术领域。该方法通过建立三相变压器电磁场模型，依据该模型模拟不同工况下三相变压器的场路耦合模型，同时应用时域场路耦合方法，基于能量扰动原理计算零序接线下三相变压器的漏磁通以得到油隙和油箱零序磁通的时空分布三维可视化仿真图，从而进行动态漏电感参数解析分析。本发明专利技术能够补充传统集总模型和分布模型简化或忽略的零序参数，从而降低三相变压器零序磁通仿真计算误差，为交直流混联电网大规模全电磁暂态仿真提供基础模型。仿真提供基础模型。仿真提供基础模型。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流叠加激励下变压器零序电磁参数提取方法


[0001]本专利技术属于电力
，涉及一种交直流叠加激励下变压器零序电磁参数提取方法。

技术介绍

[0002]交直流混联电网是电网发展的新形态，其规模的迅速扩大致使直流单极大地回线或双极不平衡运行工况激增，变压器中性点遭受直流入侵日趋严峻，导致其振动和过热加剧，甚至造成电网大面积停电。解决变压器中性点交直流叠加激励下油箱和油隙电磁特性精准表征的难题，需要建立适配交直流混联电网的完整变压器电磁暂态模型，而揭示交直流激励下油隙和油箱零序磁通时空分布规律以及零序动态漏电感参数解析分析是以上工作的前提。
[0003]关于变压器油箱等结构件的电磁暂态建模，早期传统变压器电磁暂态建模常大幅线性化油箱和油隙，其电感参数由标准零序测试获取，本质上仅能表征非线性电感在线性段的特性，无法表征油箱饱和非线性特征。为了赋予变压器电磁暂态模型对非线性零序特性的表征能力，基于Cauer电路的集总模型和计及油箱等结构件的分布模型被提出，前者假设三相零序磁通全部流入箱壁，将箱壁中涡流简化为沿箱壁周界流动的环流，整个箱壁采用25阶的Γ型单值非线性拓扑电路模拟，后者则以结构件和油隙漏磁通分布为依据，建立非线性电感和电阻串、并联的等值拓扑电路模型，对于漏磁空间分布具有一定的表征能力。
[0004]但是上述模型都存在相应的缺点：1、交直流叠加激励下，对于零序磁通的表征，集总模型仅对油箱箱壁模拟程度较高，简化了对箱盖、箱底、油隙以及拉板等结构件零序磁通的表征，未考虑油箱局部动态环流特性，造成对零序磁通表征结果不精确。2、交直流叠加激励下，对于零序磁通的表征，分布模型亦仅考虑其轴向非均匀分布，忽略辐向非均匀分布及边缘效应，而当变压器容量较大时辐向分布不可忽略。3、集总模型和分布模型均以工频零序测试数据提取模型参数，难以准确刻画油箱时变局部饱和与杂散损耗动态时变特性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种交直流叠加激励下变压器零序电磁参数提取方法，提取油隙和油箱的零序磁通，补充传统集总模型和分布模型简化或忽略的零序参数，从而降低三相变压器零序磁通仿真计算误差，为交直流混联电网大规模全电磁暂态仿真提供基础模型。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种交直流叠加激励下变压器零序电磁参数提取方法，该方法通过建立三相变压器电磁场模型，依据该模型模拟不同工况下三相变压器的场路耦合模型，同时应用时域场路耦合方法，基于能量扰动原理计算零序接线下三相变压器的漏磁通以得到油隙和油箱零序磁通的时空分布三维可视化仿真图，从而进行动态漏电感参数解析分析。
[0008]优选地，以双绕组三相三柱变压器的拓扑结构、材料属性和尺寸参数为依据，利用
ANSYS软件建立三相变压器的电磁场模型。三相三柱变压器包括A、B和C三相铁心柱，上、下铁轭，以及三相绕组；其中上、下铁轭分别设置在三相铁心柱上、下两侧；三相绕组设置为高压绕组在外，低压绕组在内。
[0009]优选地，三相三柱变压器设置在一油箱模型中。
[0010]优选地，在三相变压器正常三相交流激励的基础上，通过在中性点上串接直流电压源，模拟中性点直流入侵的情况，得到不同工况下三相变压器的场路耦合模型。工况类型包括正常三相交流激励、零序接线、三相交直流叠加激励、三相交直流叠加激励时零序接线。
[0011]优选地，计算变压器动态漏电感的方法为：首先建立直流偏磁时三相变压器的电路模型，基于该模型构建时域微分方程：
[0012][0013]然后建立T型等效电路，忽略不同相高压绕组间的互感以及不同相低压绕组间的互感，同时将二次侧参数归算到一次侧，得到等效电路矩阵方程：
[0014][0015]通过动态漏电感矩阵[L0]和励磁矩阵[L
e
]计算出零序接线下三相变压器的漏磁通。。
[0016]本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用有限元方法，以时间和空间两个维度建立三相变压器的电磁场模型，通过仿真建立零序磁通的传输路径，利用能量平衡方法结合T型等效电路分离动态漏电感，从而补充传统集总模型和分布模型简化或忽略的零序参数，降低三相变压器零序磁通仿真计算误差，为交直流混联电网大规模全电磁暂态仿真提供基础模型。
[0017]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0019]图1为三相变压器电磁场模型；
[0020]图2为不同工况下三相变压器场路耦合模型；其中(a)为正常三相交流激励工况，(b)为三相交直流叠加激励工况，(c)为零序接线工况，(d)为三相交直流叠加激励时零序接线工况；
[0021]图3为直流偏磁时变压器电路模型；
[0022]图4为变压器T型等效电路；
[0023]图5为正常激励及遭受直流入侵时铁心磁通密度变化正视图；
[0024]图6为正常激励及遭受直流入侵时铁心磁通密度变化侧视图；
[0025]图7为正常激励及遭受直流入侵时铁心磁通密度变化俯视图；
[0026]图8为零序接线及遭受直流入侵时铁心磁通密度变化正视图；
[0027]图9为零序接线及遭受直流入侵时铁心磁通密度变化侧视图；
[0028]图10为零序接线及遭受直流入侵时铁心磁通密度变化俯视图；
[0029]图11为不同工况下油隙磁通密度变化正视图；
[0030]图12为不同工况下油隙磁通密度变化侧视图；
[0031]图13为不同工况下油隙磁通密度变化俯视图；
[0032]图14为正常三相激励下直流入侵对油箱漏磁的影响；
[0033]图15为零序接线时直流入侵对油箱漏磁的影响；
[0034]图16为正常三相激励下直流入侵对绕组电流的影响；
[0035]图17为正常三相激励下直流入侵对油箱涡流损耗的影响。
具体实施方式
[0036]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流叠加激励下变压器零序电磁参数提取方法，其特征在于：该方法通过建立三相变压器电磁场模型，依据该模型模拟不同工况下三相变压器的场路耦合模型，同时应用时域场路耦合方法，基于能量扰动原理计算零序接线下三相变压器的漏磁通以得到油隙和油箱零序磁通的时空分布三维可视化仿真图，从而进行动态漏电感参数解析分析。2.根据权利要求1所述的变压器零序电磁参数提取方法，其特征在于：所述三相变压器电磁场模型以双绕组三相三柱变压器的拓扑结构、材料属性和尺寸参数为依据，利用ANSYS软件建立得到，具体为：三相三柱变压器包括A、B和C三相铁心柱，上、下铁轭，以及三相绕组；其中上、下铁轭分别设置在三相铁心柱上、下两侧；三相绕组设置为高压绕组在外，低压绕组在内。3.根据权利要求2所述的变压器零序电磁参数提取方法，其特征在于：所述三相三柱变压器设置在一油箱模型中。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹密，王子涵，唐贤伦，李薇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：