变压器绕组变形的确定方法、确定装置和电子设备制造方法及图纸

本申请提供了一种变压器绕组变形的确定方法、确定装置和电子设备。该方法包括：建立变压器理论模型，获取变压器的多个组件的参数，得到变压器组件参数；在变压器理论模型中加入励磁电流源，根据变压器组件参数，计算变压器理论模型的初始电场向量和初始磁场向量；在变压器理论模型中加入外加电流源，对初始电场向量和初始磁场向量进行更新，得到更新后的电场向量和更新后的磁场向量；根据更新后的电场向量和更新后的磁场向量计算变压器的绕组的电磁力；在电磁力大于允许电磁力的情况下，至少确定变压器的绕组存在变形的风险。通过本申请，解决了在通过实验方法确定变压器抗短路能力影响电力系统稳定运行的问题。力影响电力系统稳定运行的问题。力影响电力系统稳定运行的问题。

【技术实现步骤摘要】
变压器绕组变形的确定方法、确定装置和电子设备


[0001]本申请涉及变压器领域，具体而言，涉及一种变压器绕组变形的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质和电子设备。

技术介绍

[0002]电力变压器是电网传输中的核心设备之一，不可避免地要遭受各种短路故障的考验，其抗短路能力是产品性能的一项重要指标。近年来，随着电力系统容量和负荷的增加，变压器短路电流水平也相应增大，变压器抗短路能力不足会导致故障频发。以南方电网为例，2019年南方电网主变故障7台次，其中4台次是主变压器抗短路能力不足引起，故障占比57％；广东电网对在运1082台2000年以前投运的老旧主变压器进行抗短路能力粗略校核，共有210台主变压器不合格，不合格率达19.4％。主变压器抗短路能力不足是当前变压器设备的主要运行风险。
[0003]由于电力变压器造价昂贵，且设备停运检修对电力系统运行稳定性影响较大，难以采取实验方法对变压器的抗短路能力进行研究，难以对变压器绕组短路变形动态过程进行准确分析，从而无法确定变压器的抗短路能力。
[0004]因此，亟需一种可以对变压器的抗短路能力进行准确分析的方法。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种变压器绕组变形的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质和电子设备，以至少解决现有技术中通过实验方法确定变压器抗短路能力影响电力系统稳定运行的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种变压器绕组变形的确定方法，包括：建立变压器理论模型，获取变压器的多个组件的参数，得到变压器组件参数，其中，所述组件至少包括低压绕组、高压绕组、铁芯，所述变压器组件参数至少包括组件尺寸、电导率、磁导率和相对介电常数；在所述变压器理论模型中加入励磁电流源，根据所述变压器组件参数，计算所述变压器理论模型的初始电场向量和初始磁场向量，其中，所述励磁电流源用于产生励磁电流；在所述变压器理论模型中加入外加电流源，对所述初始电场向量和所述初始磁场向量进行更新，得到更新后的电场向量和更新后的磁场向量，其中，所述外加电流源用于产生外加电流；根据更新后的所述电场向量和更新后的所述磁场向量计算所述变压器的绕组的电磁力；在所述电磁力大于允许电磁力的情况下，至少确定所述变压器的所述绕组存在变形的风险，其中，所述允许电磁力表示所述变压器的所述绕组在未发生变形的情况下能够承受的最大电磁力。
[0007]可选地，获取变压器的多个组件的参数，得到变压器组件参数，包括：将所述变压器理论模型划分为多个网格单元，获取每个所述网格单元对应的组件的参数，得到每个所述网格单元的所述变压器组件参数，其中，每个所述网格单元代表所述变压器上的不同位置，每个所述网格单元中的磁场包括ρ方向和z方向，所述磁场的所述ρ方向和所述z方向垂
直，每个所述网格单元中的电场包括φ方向。
[0008]可选地，根据所述变压器组件参数，计算所述变压器理论模型的初始电场向量和初始磁场向量，包括：建立所述变压器理论模型的初始电场向量其中，H表示所述初始磁场向量，μ表示所述磁导率，E表示所述初始电场向量，σ
m
表示导磁系数，表示梯度算子；建立所述变压器理论模型的初始磁场向量其中，H表示所述初始磁场向量，ε表示所述相对介电常数，σ表示所述电导率，t表示时间。
[0009]可选地，对所述初始电场向量和所述初始磁场向量进行更新，得到更新后的电场向量和更新后的磁场向量，包括：确定所述变压器理论模型的时间步长和空间步长；对所述初始磁场向量进行更新，得到更新后的磁场向量为
[0010]其中，H
ρq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的ρ方向的所述磁场向量，H
zq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的z方向的所述磁场向量，μ表示所述磁导率，σ
m
表示导磁系数，Δt表示所述时间步长，m为磁场在所述ρ方向的编号，n为所述磁场在所述z方向的编号，q表示所述时间步长的编号，Δρ为所述ρ方向的空间步长，Δz为所述z方向的空间步长，E
φq
表示第q个所述时间步长的所述电场向量，H
zq
‑
1/2
表示第q
‑
1/2个所述时间步长的所述z方向的所述磁场向量，H
ρq
‑
1/2
表示第q
‑
1/2个所述时间步长的所述ρ方向的所述磁场向量；对所述初始电场向量进行更新，得到更新后的电场向量为
[0011]其中，E
φq+1
表示第q+1个所述时间步长的所述电场向量，ε表示所述相对介电常数，σ表示所述电导率，I
sq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的所述外加电流。
[0012]可选地，确定所述变压器理论模型的时间步长和空间步长，包括：至少根据公式确定所述变压器理论模型的时间步长，其中，所述时间步长表示所述变压器理论模型的最小时间间隔，Δt表示所述时间步长，Δρ
min
表示网格单元在所述ρ方向的最小尺寸，Δz
min
表示所述网格单元在所述z方向的最小尺寸，c表示光在所述变压器的多
个所述组件中的传播速度；至少根据公式确定所述变压器理论模型的空间步长，其中，所述空间步长表示所述网格单元的边长，Δk表示所述空间步长，K表示所述励磁电流源产生的最小电磁波长。
[0013]可选地，根据更新后的所述电场向量和更新后的所述磁场向量计算所述变压器的绕组的电磁力，包括：根据公式
[0014]计算所述变压器的所述绕组的电磁力，其中，m为磁场在ρ方向的编号，n为所述磁场在z方向的编号，F
ρq+1/2
表示第q+1/2个时间步长的幅向电磁力，F
zq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的轴向电磁力，μ表示所述磁导率，I
φq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的所述励磁电流，Δρ为所述ρ方向的空间步长，Δz为所述z方向的空间步长，H
ρq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的所述ρ方向的所述磁场向量，H
zq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的所述z方向的所述磁场向量。
[0015]可选地，在所述电磁力大于允许电磁力的情况下，至少确定所述变压器的所述绕组存在变形的风险，包括：在所述变压器的所述绕组内不存在撑条的情况下，或者在所述变压器的所述绕组内存在撑条且所述撑条作为弹性支点的情况下，确定所述变压器的所述绕组存在变形的风险，并确定所述变压器的所述绕组产生的变形量等于一个空间步长，所述空间步长表示网格单元的边长，所述网格单元为将所述变压器的理论模型进行划分得到的多个单元；在所述变压器的所述绕组内存在撑条且所述撑条作为刚性支点的情况下，确定所述变压器的所述绕组存在变形的风险。
[0016]根据本申请的另一方面，提供了一种变压器绕组短路变形的确定装置，包括：获取单元，用于建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器绕组变形的确定方法，其特征在于，包括：建立变压器理论模型，获取变压器的多个组件的参数，得到变压器组件参数，其中，所述组件至少包括低压绕组、高压绕组、铁芯，所述变压器组件参数至少包括组件尺寸、电导率、磁导率和相对介电常数；在所述变压器理论模型中加入励磁电流源，根据所述变压器组件参数，计算所述变压器理论模型的初始电场向量和初始磁场向量，其中，所述励磁电流源用于产生励磁电流；在所述变压器理论模型中加入外加电流源，对所述初始电场向量和所述初始磁场向量进行更新，得到更新后的电场向量和更新后的磁场向量，其中，所述外加电流源用于产生外加电流；根据更新后的所述电场向量和更新后的所述磁场向量计算所述变压器的绕组的电磁力；在所述电磁力大于允许电磁力的情况下，至少确定所述变压器的所述绕组存在变形的风险，其中，所述允许电磁力表示所述变压器的所述绕组在未发生变形的情况下能够承受的最大电磁力。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，获取变压器的多个组件的参数，得到变压器组件参数，包括：将所述变压器理论模型划分为多个网格单元，获取每个所述网格单元对应的组件的参数，得到每个所述网格单元的所述变压器组件参数，其中，每个所述网格单元代表所述变压器上的不同位置，每个所述网格单元中的磁场包括ρ方向和z方向，所述磁场的所述ρ方向和所述z方向垂直，每个所述网格单元中的电场包括φ方向。3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，根据所述变压器组件参数，计算所述变压器理论模型的初始电场向量和初始磁场向量，包括：建立所述变压器理论模型的初始电场向量其中，H表示所述初始磁场向量，μ表示所述磁导率，E表示所述初始电场向量，σ
m
表示导磁系数，表示梯度算子；建立所述变压器理论模型的初始磁场向量其中，H表示所述初始磁场向量，ε表示所述相对介电常数，σ表示所述电导率，t表示时间。4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，对所述初始电场向量和所述初始磁场向量进行更新，得到更新后的电场向量和更新后的磁场向量，包括：确定所述变压器理论模型的时间步长和空间步长；对所述初始磁场向量进行更新，得到更新后的磁场向量为对所述初始磁场向量进行更新，得到更新后的磁场向量为其中，H
ρq+1/2
表示第q+1/2个所述
时间步长的ρ方向的所述磁场向量，H
zq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的z方向的所述磁场向量，μ表示所述磁导率，σ
m
表示导磁系数，Δt表示所述时间步长，m为磁场在所述ρ方向的编号，n为所述磁场在所述z方向的编号，q表示所述时间步长的编号，Δρ为所述ρ方向的空间步长，Δz为所述z方向的空间步长，E
φq
表示第q个所述时间步长的所述电场向量，H
zq
‑
1/2
表示第q
‑
1/2个所述时间步长的所述z方向的所述磁场向量，H
ρq
‑
1/2
表示第q
‑
1/2个所述时间步长的所述ρ方向的所述磁场向量；对所述初始电场向量进行更新，得到更新后的电场向量为其中，E
φq+1
表示第q+1个所述时间步长的所述电场向量，ε表示所述相对介电常数，σ表示所述电导率，I
sq+1/2
表示第q+1/2个所述时间步长的所述外加电流。5.根据权利要求4所述的确定方法，其特征在于，确定所述变压器理论模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳昊，程建伟，钟连宏，郭伊宇，喇元，王增超，杨家辉，张曦，鲍连伟，袁耀，刘芹，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：