一种电力变压器承受直流偏磁能力计算方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力变压器直流偏磁技术领域，公开了一种电力变压器承受直流偏磁能力计算方法及系统，该方法通过构建电力变压器直流偏磁能力评估数据库，获取待评估电力变压器的电力变压器技术参数；将待评估电力变压器的电力变压器技术参数与电力变压器直流偏磁能力评估数据库匹配；根据待评估电力变压器参数类型、磁路几何长度、可耐受直流磁场强度许用值和偏磁热过载系数计算直流偏磁耐受能力，或基于电力变压器磁热耦合有限元模型对电力变压器直流偏磁能力进行计算；计算实际直流电流下电力变压器可运行的时长。本发明专利技术可用于评价电力变压器承受直流偏磁能力，便于合理管理处置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
一种电力变压器承受直流偏磁能力计算方法及系统


[0001]本专利技术属于电力变压器直流偏磁
，具体涉及一种电力变压器承受直流偏磁能力计算方法及系统。

技术介绍

[0002]当前，国内正大力建设特高压直流工程，以解决能源分布不平衡问题，当直流输电出现单极大地运行工况时，直流接地极附近电网中的运行变压器将面临直流偏磁的风险。电力变压器发生直流偏磁时会出现空载损耗、噪声、铁心温升增加等问题，对变压器的安全稳定运行产生了十分不利的影响，进而可能对整个电力系统产生极大的危害。
[0003]现有技术主要仅对直流偏磁对变压器影响进行稳态评估，定性分析变压器能否耐受当前偏磁电流，从评价方法的适应范围来看，理论上数值模拟法具有很强的适应能力，可以适用于任何一个厂家的任何一台变压器产品的直流偏磁耐受能力评估，但其花费的时间代价很长、工作量也很大，更重要的是这种评价方法必须基于非常详细的设计数据的支撑，且未考虑负荷电流和直流偏磁电流的暂态效应。本申请专利技术人在先申请的中国专利公开文献CN114638140A通过构建变压器热磁耦合有限元模型解决了变压器在直流偏磁暂态过程下短期允许运行时长的计算问题。但是对通过大数据的方式来评价电力变压器的直流偏磁能力，以降低变压器热磁耦合有限元模型计算的比重没有涉及。

技术实现思路

[0004]为了对电力变压器承受直流偏磁能力进行评价，本专利技术提供了一种电力变压器承受直流偏磁能力计算方法及系统，通过构建电力变压器直流偏磁能力评估数据库，实现直流偏磁耐受能力的大数据计算，结合电力变压器磁热耦合有限元模型补充完善数据，可以使直流偏磁能力评估更为系统化，效率更高。
[0005]本专利技术是这样来实现的。一种电力变压器承受直流偏磁能力计算方法，步骤如下：步骤一、构建电力变压器直流偏磁能力评估数据库，电力变压器直流偏磁能力评估数据库的数据包含电力变压器技术参数和偏磁性能耐受参数；步骤二、获取待评估电力变压器的电力变压器技术参数，包括电气参数、结构参数和材料参数；根据结构参数将电力变压器分为有零序磁通闭合通路型电力变压器和无零序磁通闭合通路型电力变压器；步骤三、将待评估电力变压器的电力变压器技术参数与电力变压器直流偏磁能力评估数据库匹配，如匹配成功，计算偏磁性能耐受参数并进入步骤四，如匹配不成功，进入步骤五；步骤四、根据待评估电力变压器参数类型、磁路几何长度、可耐受直流磁场强度许用值和偏磁热过载系数计算直流偏磁耐受能力；步骤五、基于电力变压器磁热耦合有限元模型对电力变压器直流偏磁能力进行计算，并完善电力变压器直流偏磁能力评估数据库；
步骤六、当电力变压器中性点遭受最大直流电流超过电力变压器直流偏磁耐受能力时，计算实际直流电流下电力变压器可运行的时长。
[0006]进一步优选，步骤二中，所述电气参数包括电力变压器容量、电力变压器额定电流、电力变压器额定电压、电力变压器散热方式和电力变压器温升限值，结构参数包括器身结构形式和器身尺寸，器身结构形式包括电力变压器相数和铁芯柱数，材料参数包括硅钢片磁化特性曲线和机械特性曲线。所述偏磁性能耐受参数包括可耐受直流磁场强度和偏磁热过载系数，可耐受直流磁场强度由铁芯材料和结构参数决定，初值取1400A/m，偏磁热过载系数由电力变压器损耗和散热方式决定，初值取1.3。
[0007]进一步优选，步骤二中，获取的结构参数为电力变压器相数和铁芯柱数，对m相n柱型铁芯结构的电力变压器，当n>m时，电力变压器为有零序磁通闭合通路型电力变压器；当n≤m时，电力变压器为无零序磁通闭合通路型电力变压器。
[0008]进一步优选，步骤三中，计算偏磁性能耐受参数是指将待评估电力变压器技术参数与电力变压器直流偏磁能力评估数据库内电力变压器模型的技术参数相匹配。
[0009]进一步优选，步骤三中，对于无零序磁通闭合通路型电力变压器，根据电压等级、容量、型号对电力变压器直流偏磁能力评估数据库进行筛选，求解数据库内所有与待评估电力变压器相同电压等级、相同容量、相同散热方式电力变压器的偏磁热过载系数，裁剪平均数作为待评估电力变压器的偏磁热过载系数。
[0010]进一步优选，步骤三中，对于有零序磁通闭合通路型电力变压器，根据电压等级、容量、型号对电力变压器直流偏磁能力评估数据库进行筛选，求解电力变压器直流偏磁能力评估数据库内所有与待评估电力变压器相同电压等级、相同容量、相同型号结构参数电力变压器的磁路几何长度、励磁绕组匝数的裁剪平均数作为待评估电力变压器的磁路几何长度和励磁绕组匝数。
[0011]进一步优选，步骤三中，按硅钢片型号对电力变压器直流偏磁能力评估数据库进行检索，确定待评估电力变压器的可耐受直流磁场强度许用值。
[0012]进一步优选，步骤四中，无零序磁通闭合通路型电力变压器基于热效应的复合电流的有效值表示为：，其中，是电力变压器励磁绕组的负荷电流，是电力变压器承受的直流偏磁电流；无零序磁通闭合通路型电力变压器可承受直流偏磁能力表示为：，其中，为无零序磁通闭合通路型电力变压器的偏磁热过载系数，为电力变压器的每相额定电流。
[0013]进一步优选，步骤四中，对于有零序磁通闭合通路型电力变压器，电力变压器承受的直流偏磁电流：；式中，是磁路几何长度，反映电力变压器设计结构参数，是铁芯的磁阻影响系数， 是磁路电气平均长度，反映电力变压器设计参数对铁芯偏磁能力的影响程度； N为励磁绕组匝数；c是N与的比值，反映电力变压器设计参数对铁心偏磁能力的影响程度，c越小直流偏磁耐受能力越强；为电力变压器的可耐受直流磁场强度许用值。
[0014]本专利技术还提供了一种电力变压器承受直流偏磁能力计算系统，包括电力变压器直
流偏磁能力评估数据库、数据匹配模块、偏磁校核模块、暂态计算模块及数据校正模块；所述电力变压器直流偏磁能力评估数据库、数据匹配模块、偏磁校核模块和暂态计算模块依次顺序连接，其中数据校正模块根据求解情况返回电力变压器直流偏磁能力评估数据库和偏磁校核模块循环计算；电力变压器直流偏磁能力评估数据库用于存储不同型号电力变压器直流偏磁参数，包括电力变压器铁芯电磁参数、铁芯结构参数、散热方式、电压等级、容量及对应的偏磁热过载系数和可耐受直流磁场强度许用值；数据匹配模块根据待计算电力变压器求解按铁芯结构参数、电压等级、散热方式精确匹配，铁芯结构参数、容量模糊匹配拟合效应待评价电力变压器的偏磁热过载系数和可耐受直流磁场强度许用值；偏磁校核模块用于适应选取的数据计算电力变压器承受直流偏磁能力；暂态计算模块根据用于当实际电力变压器最大直流偏磁大于计算出的电力变压器承受直流偏磁能力偏差时，计算实际直流电流暂态工况下电力变压器可运行的时长。
[0015]本专利技术的有益效果：通过构建电力变压器直流偏磁能力评估数据库，通过偏磁校核模块用于适应选取的数据计算电力变压器承受直流偏磁能力；通过暂态计算模块根据用于当实际电力变压器最大直流偏磁大于计算出的电力变压器承受直流偏磁能力偏差时，计算实际直流电流暂态工况下电力变压器可运行的时长。本专利技术可实现直流偏磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力变压器承受直流偏磁能力计算方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、构建电力变压器直流偏磁能力评估数据库，电力变压器直流偏磁能力评估数据库的数据包含电力变压器技术参数和偏磁性能耐受参数；步骤二、获取待评估电力变压器的电力变压器技术参数，包括电气参数、结构参数和材料参数；根据结构参数将电力变压器分为有零序磁通闭合通路型电力变压器和无零序磁通闭合通路型电力变压器；步骤三、将待评估电力变压器的电力变压器技术参数与电力变压器直流偏磁能力评估数据库匹配，如匹配成功，计算偏磁性能耐受参数并进入步骤四，如匹配不成功，进入步骤五；步骤四、根据待评估电力变压器参数类型、磁路几何长度、可耐受直流磁场强度许用值和偏磁热过载系数计算直流偏磁耐受能力；步骤五、基于电力变压器磁热耦合有限元模型对电力变压器直流偏磁能力进行计算，并完善电力变压器直流偏磁能力评估数据库；步骤六、当电力变压器中性点遭受最大直流电流超过电力变压器直流偏磁耐受能力时，计算实际直流电流下电力变压器可运行的时长。2.根据权利要求1所述的电力变压器承受直流偏磁能力计算方法，其特征在于，步骤二中，所述电气参数包括电力变压器容量、电力变压器额定电流、电力变压器额定电压、电力变压器散热方式和电力变压器温升限值；结构参数包括器身结构形式和器身尺寸，器身结构形式包括电力变压器相数和铁芯柱数；材料参数包括硅钢片磁化特性曲线和机械特性曲线；所述偏磁性能耐受参数包括可耐受直流磁场强度和偏磁热过载系数。3.根据权利要求1所述的电力变压器承受直流偏磁能力计算方法，其特征在于，步骤二中，获取的结构参数为电力变压器相数和铁芯柱数，对m相n柱型铁芯结构的电力变压器，当n>m时，电力变压器为有零序磁通闭合通路型电力变压器；当n≤m时，电力变压器为无零序磁通闭合通路型电力变压器。4.根据权利要求1所述的电力变压器承受直流偏磁能力计算方法，其特征在于，步骤三中，计算偏磁性能耐受参数是指将待评估电力变压器技术参数与电力变压器直流偏磁能力评估数据库内电力变压器模型的技术参数相匹配。5.根据权利要求4所述的电力变压器承受直流偏磁能力计算方法，其特征在于，步骤三中，对于无零序磁通闭合通路型电力变压器，根据电压等级、容量、型号对电力变压器直流偏磁能力评估数据库进行筛选，求解数据库内所有与待评估电力变压器相同电压等级、相同容量、相同散热方式电力变压器的偏磁热过载系数，裁剪平均数作为待评估电力变压器的偏磁热过载系数。6.根据权利要求4所述的电力变压器承受直流偏磁能力计算方法，其特征在于，步骤三中，对于有零序磁通闭合通路型电力变压器，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：童涛，李唐兵，徐碧川，苏钟焕，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：