一种基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法及系统，本发明专利技术包括确定变压器几何建模所需的结构参数；对结构参数赋值，基于结构参数的值对变压器的铁芯、绕组、绝缘层以及空气部分进行几何建模，从而得到变压器的三维模型；为变压器的三维模型设置材料参数；基于一体化辅控系统中的监测数据设置磁场仿真的激励及磁场边界条件；对变压器的三维模型设置进行网格划分；设置求解器，通过求解器进行磁场仿真获取变压器的磁场分布云图。本发明专利技术旨在基于一体化辅控系统实现变压器磁场分布仿真建模，以准确地计算变压器磁场分布情况，定量地分析影响变压器振动和温升的因素，进而为变压器性能提高及日常维护提供指导和参考。参考。参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法及系统


[0001]本专利技术涉及变压器仿真建模
，具体涉及一种基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法及系统。

技术介绍

[0002]变压器在电力系统中担任转换和分配电能的作用，近年来，中国输变电事业发展迅速，对变压器性能和可靠性的要求也在不断地提高，其中降低变压器的振动故障和温升故障是变压器性能和可靠性提高的重点和难点。变压器的磁场分布影响着变压器的受力和损耗，对变压器的振动故障和温升故障有着重要影响。因此，需要对变压器的磁场分布进行相应的分析和计算，通过采取相关措施改善变压器磁场分布，提高变压器性能。一体化辅控系统是变电站里面的辅助设备监控系统，将原有变电站的一次设备在线监测装置、消防、灯光控制、门禁等等辅助设备进行集中监控管理。一体化辅控系统可以提高生产管理效率，促进人员技术水平提升，达到减人增效的目的。目前关于变压器磁场分布的仿真建模方法均未基于一体化辅控系统。因此，如何基于一体化辅控系统进行变压器仿真建模以为变压器日常维护提供指导和参考，以成为一项亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法及系统，本专利技术旨在基于一体化辅控系统实现变压器磁场分布仿真建模，以准确地计算变压器磁场分布情况，定量地分析影响变压器振动和温升的因素，进而为变压器性能提高及日常维护提供指导和参考。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法，包括：
[0006]步骤S101，确定变压器几何建模所需的结构参数；
[0007]步骤S102，对结构参数赋值，基于结构参数的值对变压器的铁芯、绕组、绝缘层以及空气部分进行几何建模，从而得到变压器的三维模型；
[0008]步骤S103，为变压器的三维模型设置材料参数；
[0009]步骤S104，基于一体化辅控系统中的监测数据设置磁场仿真的激励及磁场边界条件；
[0010]步骤S105，对变压器的三维模型设置进行网格划分；
[0011]步骤S106，设置求解器，通过求解器进行磁场仿真获取变压器的磁场分布云图。
[0012]可选地，步骤S101中确定的变压器几何建模所需的结构参数包括：铁芯中间叠片高度hTrans、铁芯中间叠片宽度wTrans、铁芯内部镂空矩形高度Core_hWind、铁芯内部镂空矩形宽度Core_wWind、铁芯叠片厚度Core_tLam、相邻铁芯叠片双边缩进距离和Core_wLam、初级线圈内径Prm_Rin、初级线圈外径Prm_Rout、初级线圈高度Prm_h、次级线圈内径Scn_Rin、次级线圈外径Scn_Rout、次级线圈高度Scn_h、1/2上下层绕组距离h、外壳高度h_tot、
外壳宽度w_tot以及外壳厚度s_tot。
[0013]可选地，步骤S102中进行几何建模包括：
[0014]步骤S201，首先确定建模所用默认单位，确定xyz三维坐标轴的原点为几何模型中心，然后针对变压器的外壳、铁芯叠片、铁芯、初级绕组以及次级绕组进行几何建模以获得变压器的铁芯叠片、铁芯、绕组的三维模型；
[0015]步骤S202，将变压器的铁芯部分显示选择为整体并命名为铁芯，将变压器的初级绕组部分显示选择为整体并命名初级绕组，将变压器的次级绕组部分显示选择为整体并命名为次级绕组，将变压器的绝缘层显示选择为整体并命名为绝缘层，将初级绕组、次级绕组、铁芯及绝缘层显示选择为整体并命名为变压器，将外壳内的变压器以外的部分显示选择为整体并命名为空气，完成对变压器的铁芯、绕组、绝缘层、空气部分的几何建模。
[0016]可选地，步骤S201中针对变压器的外壳、铁芯叠片、铁芯、初级绕组以及次级绕组进行几何建模时，针对铁芯叠片包括对铁芯叠片#1～铁芯叠片#4四个铁芯叠片进行几何建模，其中：
[0017]对外壳进行几何建模包括：根据外壳高度h_tot、外壳宽度w_tot以及外壳厚度s_tot建立外壳的三维模型；
[0018]对铁芯叠片#1进行几何建模包括：选择自原点向y轴正方向偏移Core_tLam*0距离的xz平面为当前工作平面#1，在当前工作平面#1上建模宽度为wTrans
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0*Core_wLam、高度为hTrans
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0*Core_wLam、居中点为(0，0)的矩形#1；以及宽度为Core_wWind+0*Core_wLam，高度为Core_hWind+0*Core_wLam，居中点为(
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Core_tLeg/2
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Core_wWind/2，0)的矩形#2；以xz平面的x轴为镜像对称轴，将矩形#2镜像得到矩形#3，利用布尔操作
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差集选择在矩形#1中差集掉矩形#2和矩形#3得到铁芯叠片#1的二维截面，后将所得的二维截面在y轴正方向上拉伸Core_tLam距离得到铁芯叠片#1的三维模型；其中Core_tLeg为铁芯内部两镂空矩形之间的间距；
[0019]对铁芯叠片#2进行几何建模包括：选择自原点向y轴正方向偏移Core_tLam*1距离的xz平面为当前工作平面#2，在当前工作平面#2建模宽度为wTrans
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1*Core_wLam，高度为hTrans
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1*Core_wLam，居中点为(0，0)的矩形#1；宽度为Core_wWind+1*Core_wLam，高度为Core_hWind+1*Core_wLam，居中点为(
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Core_tLeg/2
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Core_wWind/2，0)的矩形#2；以xz平面的x轴为镜像对称轴，将矩形#2镜像得到矩形#3，利用布尔操作
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差集选择在矩形#1中差集掉矩形#2和矩形#3得到铁芯叠片#2的二维截面，后将所得的二维截面在y轴正方向上拉伸Core_tLam距离得到铁芯叠片#2的三维模型；
[0020]对铁芯叠片#3进行几何建模包括：自原点向y轴正方向偏移Core_tLam*2距离的xz平面为当前工作平面#3，在当前工作平面#3建模宽度为wTrans
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2*Core_wLam，高度为hTrans
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2*Core_wLam，居中点为(0，0)的矩形#1；宽度为Core_wWind+2*Core_wLam，高度为Core_hWind+2*Core_wLam，居中点为(
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Core_tLeg/2
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Core_wWind/2，0)的矩形#2；以xz平面的x轴为镜像对称轴，将矩形#2镜像得到矩形#3，利用布尔操作
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差集选择在矩形#1中差集掉矩形#2和矩形#3得到铁芯叠片#3的二维截面，后将所得的二维截面在y轴正方向上拉伸Core_tLam距离得到铁芯叠片#3的三维模型；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法，其特征在于，包括：步骤S101，确定变压器几何建模所需的结构参数；步骤S102，对结构参数赋值，基于结构参数的值对变压器的铁芯、绕组、绝缘层以及空气部分进行几何建模，从而得到变压器的三维模型；步骤S103，为变压器的三维模型设置材料参数；步骤S104，基于一体化辅控系统中的监测数据设置磁场仿真的激励及磁场边界条件；步骤S105，对变压器的三维模型设置进行网格划分；步骤S106，设置求解器，通过求解器进行磁场仿真获取变压器的磁场分布云图。2.根据权利要求1所述的基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法，其特征在于，步骤S101中确定的变压器几何建模所需的结构参数包括：铁芯中间叠片高度hTrans、铁芯中间叠片宽度wTrans、铁芯内部镂空矩形高度Core_hWind、铁芯内部镂空矩形宽度Core_wWind、铁芯叠片厚度Core_tLam、相邻铁芯叠片双边缩进距离和Core_wLam、初级线圈内径Prm_Rin、初级线圈外径Prm_Rout、初级线圈高度Prm_h、次级线圈内径Scn_Rin、次级线圈外径Scn_Rout、次级线圈高度Scn_h、1/2上下层绕组距离h、外壳高度h_tot、外壳宽度w_tot以及外壳厚度s_tot。3.根据权利要求2所述的基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法，其特征在于，步骤S102中进行几何建模包括：步骤S201，首先确定建模所用默认单位，确定xyz三维坐标轴的原点为几何模型中心，然后针对变压器的外壳、铁芯叠片、铁芯、初级绕组以及次级绕组进行几何建模以获得变压器的铁芯叠片、铁芯、绕组的三维模型；步骤S202，将变压器的铁芯部分显示选择为整体并命名为铁芯，将变压器的初级绕组部分显示选择为整体并命名初级绕组，将变压器的次级绕组部分显示选择为整体并命名为次级绕组，将变压器的绝缘层显示选择为整体并命名为绝缘层，将初级绕组、次级绕组、铁芯及绝缘层显示选择为整体并命名为变压器，将外壳内的变压器以外的部分显示选择为整体并命名为空气，完成对变压器的铁芯、绕组、绝缘层、空气部分的几何建模。4.根据权利要求3所述的基于一体化辅控系统的变压器仿真建模方法，其特征在于，步骤S201中针对变压器的外壳、铁芯叠片、铁芯、初级绕组以及次级绕组进行几何建模时，针对铁芯叠片包括对铁芯叠片#1～铁芯叠片#4四个铁芯叠片进行几何建模，其中：对外壳进行几何建模包括：根据外壳高度h_tot、外壳宽度w_tot以及外壳厚度s_tot建立外壳的三维模型；对铁芯叠片#1进行几何建模包括：选择自原点向y轴正方向偏移Core_tLam*0距离的xz平面为当前工作平面#1，在当前工作平面#1上建模宽度为wTrans
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0*Core_wLam、高度为hTrans
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0*Core_wLam、居中点为(0，0)的矩形#1；以及宽度为Core_wWind+0*Core_wLam，高度为Core_hWind+0*Core_wLam，居中点为(
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Core_tLeg/2
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Core_wWind/2，0)的矩形#2；以xz平面的x轴为镜像对称轴，将矩形#2镜像得到矩形#3，利用布尔操作
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差集选择在矩形#1中差集掉矩形#2和矩形#3得到铁芯叠片#1的二维截面，后将所得的二维截面在y轴正方向上拉伸Core_tLam距离得到铁芯叠片#1的三维模型；其中Core_tLeg为铁芯内部两镂空矩形之间的间距；对铁芯叠片#2进行几何建模包括：选择自原点向y轴正方向偏移Core_tLam*1距离的xz
平面为当前工作平面#2，在当前工作平面#2建模宽度为wTrans
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1*Core_wLam，高度为hTrans
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1*Core_wLam，居中点为(0，0)的矩形#1；宽度为Core_wWind+1*Core_wLam，高度为Core_hWind+1*Core_wLam，居中点为(
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Core_tLeg/2
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Core_wWind/2，0)的矩形#2；以xz平面的x轴为镜像对称轴，将矩形#2镜像得到矩形#3，利用布尔操作
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差集选择在矩形#1中差集掉矩形#2和矩形#3得到铁芯叠片#2的二维截面，后将所得的二维截面在y轴正方向上拉伸Core_tLam距离得到铁芯叠片#2的三维模型；对铁芯叠片#3进行几何建模包括：自原点向y轴正方向偏移Core_tLam*2距离的xz平面为当前工作平面#3，在当前工作平面#3建模宽度为wTrans
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2*Core_wLam，高度为hTrans
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2*Core_wLam，居中点为(0，0)的矩形#1；宽度为Core_wWind+2*Core_wLam，高度为Core_hWind+2*Core_wLam，居中点为(
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Core_tLeg/2
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Core_wWind/2，0)的矩形#2；以xz平面的x轴为镜像对称轴，将矩形#2镜像得到矩形#3，利用布尔操作
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差集选择在矩形#1中差集掉矩形#2和矩形#3得到铁芯叠片#3的二维截面，后将所得的二维截面在y轴正方向上拉伸Core_tLam距离得到铁芯叠片#3的三维模型；对铁芯叠片#4进行几何建模包括：自原点向y轴正方向偏移Core_tLam*3距离的xz平面为当前工作平面#4，在当前工作平面#4建模宽度为wTrans
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3*Core_wLam，高度为hTrans
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3*Core_wLam，居中点为(0,0)的矩形#1；宽度为Core_wWind+3*Core_wLam，高度为Core_hWind+3*Core_wLam，居中点为(
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Core_tLeg/2
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Core_wWind/2，0)的矩形#2；以xz平面的x轴为镜像对称轴，将矩形#2镜像得到矩形#3，利用布尔操作
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差集选择在矩形#1中差集掉矩形#2和矩形#3得到铁芯叠片#4的二维截面，后将所得的二维截面在y轴正方向上拉伸Core_tLam距离得到铁芯叠片#4的三维模型；对铁芯进行几何建模包括：将所得的铁芯叠片#1～铁芯叠片#4四个铁芯叠片做布尔
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并集处理得到变压器三维铁芯的一半，记为镜像体#1，以xz平面为镜像对称面，(0,1,0)为镜像对称点，由镜像体#1进行镜像操作得到镜像体#2，镜像体#1和镜像体#2构成的整体作为变压器铁芯的三维模型；对初级绕组和次级绕组进行几何建模包括：选择自原点向z轴负方向偏移Scn_h+3h/2距离的xy平面为当前工作平面#5，在当前工作平面#5建模内径为Prm_Rin、外径为Prm_Rout的初级线圈截面所需的圆面；建模内径为Scn_Rin，外径为Scn_Rout的次级线圈截面所需的圆面；布尔
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并集所有圆面后将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：严亚兵，周健南，江志文，李兴平，王军军，靳生鹏，杨鹏东，王重来，崔拼搏，任凯，舒劲流，刘伟良，肖俊先，徐彪，牟秀君，李林山，林圣，王波，许立强，臧欣，余斌，尹超勇，龙雪梅，龚禹生，刘志豪，肖豪龙，丁禹，欧阳宗帅，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：