一种输电网变压器的数字孪生模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种输电网变压器的数字孪生模型构建方法，包括：获取输电网中各个变压器的短路阻抗参数，并基于各个变压器的短路阻抗参数，构建输电网变压器的数字孪生模型；基于输电网变压器的数字孪生模型，构建邻接矩阵以及支路移项向量，并以邻接矩阵以及支路移项向量，确定数字孪生模型中的移相环校验结果，移相环校验结果包括无移相环或者存在移相环；若移相环校验结果为存在移相环，则对移相环进行定位，得到移相环定位结果；根据移相环定位结果，对移相环中支路上的变压器接法进行修正，以消除移相环，得到最终的数字孪生模块

【技术实现步骤摘要】
一种输电网变压器的数字孪生模型构建方法


[0001]本专利技术属于输电网数字孪生建模领域，具体涉及一种输电网变压器的数字孪生模型构建方法
。

技术介绍

[0002]随着新型电力系统演进，构建输电网数字孪生模型，确保其与电网状态在线同步演进是亟待突破的关键技术
。
输电网变压器数字孪生模型构建往往采用已有的机电暂态数据作为基础，然而当前人工维护的在线机电暂态数据直接转换为电磁暂态模型可能存在问题，导致基于电磁暂态精细化仿真的数字孪生模型难以正常运行：
1)
三绕组变压器电阻折算后可能产生负电阻，负电阻可能使电磁暂态仿真出现结果发散的现象；
2)
交流输电网中存在大量电磁环网，在主变接法错误的情况下，可能导致电网中存在移相环，在数字孪生仿真中产生较大无功环流，偏离稳态运行点，使得电网数字孪生模型分析结果不正确
。
上述变压器参数和接线的问题往往需要在整个系统中进行搜索，如果人工搜索则费时费力，且无法做到输电网数字孪生模型的自动同步更新演进
。
[0003]因此，在构建输电网变压器模型时，有必要研发针对上述两种问题的自动检索和修正方法，确保输电网数字孪生模型的正确性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种输电网变压器的数字孪生模型构建方法，解决了现有技术中存在的问题
。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种输电网变压器的数字孪生模型构建方法，包括：
[0007]获取输电网中各个变压器的短路阻抗参数，并基于各个变压器的短路阻抗参数，构建输电网变压器的数字孪生模型；
[0008]基于输电网变压器的数字孪生模型，构建邻接矩阵以及支路移项向量，并以所述邻接矩阵以及支路移项向量，确定数字孪生模型中的移相环校验结果，所述移相环校验结果包括无移相环或者存在移相环；
[0009]若所述移相环校验结果为存在移相环，则对移相环进行定位，得到移相环定位结果；
[0010]根据所述移相环定位结果，对移相环中支路上的变压器接法进行修正，以消除移相环，得到最终的数字孪生模块
。
[0011]在一种可能的实施方式中，获取输电网中各个变压器的短路阻抗参数，包括：
[0012]A1、
获取变压器的类型以及铭牌参数，并判断变压器的类型是否为两绕组变压器，若是，则进入步骤
A2
，否则判定变压器为三绕组变压器，并进入步骤
A3
；
[0013]A2、
根据所述变压器的铭牌参数，确定两绕组变压器的短路阻抗参数为：
[0014][0015]其中，
U0％表示变压器短路电压百分数，
P0表示变压器短路损耗，
U
B
表示变压器高压侧额定电压，
S
B
表示变压器高压侧额定容量，
X
表示变压器绕组漏电抗，
R
表示变压器绕组电阻；
[0016]A3、
根据所述变压器的铭牌参数，确定三绕组变压器的短路阻抗参数为：
[0017][0018]其中，
X1表示变压器高压绕组漏电抗，
X2表示变压器中压绕组漏电抗，
X3表示变压器低压绕组漏电抗，
U
120
％表示变压器高压
‑
中压短路电压百分数，
U
230
％表示变压器中压
‑
低压短路电压百分数，
U
130
％表示变压器高压
‑
低压短路电压百分数，
U
1B
表示变压器高压侧额定电压，
U
2B
表示变压器中压侧额定电压，
U
3B
表示变压器低压侧额定电压，
S
1B
表示变压器高压侧额定容量，
S
2B
表示变压器中压侧额定容量，
S
3B
表示变压器低压侧额定容量，
P
120
表示变压器高压
‑
中压短路损耗，
P
230
表示变压器中压
‑
低压短路损耗，
P
130
表示变压器高压
‑
低压短路损耗，
R1表示变压器高压绕组电阻，
R2表示变压器中压绕组电阻，
R3表示变压器低压绕组电阻；
[0019]A4、
根据步骤
A2
以及步骤
A3
所述方法，获取各个变压器的短路阻抗参数
。
[0020]在一种可能的实施方式中，基于各个变压器的短路阻抗参数，构建输电网变压器的数字孪生模型，包括：根据各个变压器的短路阻抗参数，采用等效代替的方式构建输电网变压器的数字孪生模型
。
[0021]在一种可能的实施方式中，所述邻接矩阵
A
为：
[0022][0023]其中，
A(i,:)
表示邻接矩阵第
i
行，
1≤i≤b
，
b
为电力网络支路数量；对应支路
i
，
k
为支路
i
的起始节点，
m
表示支路
i
的终止节点，即矩阵
A
的第
i
行
A(i,:)
除了
k
列和
m
列以外其余元素均为0；
n
为电力网络的电气节点数
。
[0024]在一种可能的实施方式中，所述支路移项向量
Δθ
为：
[0025]Δθ
＝
[
Δθ
1 Δθ2ꢀ…ꢀ
Δθ
m
]T
[0026]其中，
Δθ
i
表示第
i
条支路由变压器接法造成的相位差，
T
表示转置
。
[0027]在一种可能的实施方式中，对移相环进行定位，得到移相环定位结果，包括：
[0028]采用高斯消元法处理邻接矩阵
A
，通过系列初等行变换将其转变为上三角矩阵
U
为：
[0029]KA
＝
U
[0030]其中，
K
表示可逆矩阵；
[0031]根据支路移项向量，获取环路相角差向量
Δθ
*
为：
[0032]Δθ
*
＝
K
Δθ
[0033]其中，
Δθ
表示支路移项向量；
[0034]确定上三角矩阵
U
中全为0的行，得到末
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种输电网变压器的数字孪生模型构建方法，其特征在于，包括：获取输电网中各个变压器的短路阻抗参数，并基于各个变压器的短路阻抗参数，构建输电网变压器的数字孪生模型；基于输电网变压器的数字孪生模型，构建邻接矩阵以及支路移项向量，并以所述邻接矩阵以及支路移项向量，确定数字孪生模型中的移相环校验结果，所述移相环校验结果包括无移相环或者存在移相环；若所述移相环校验结果为存在移相环，则对移相环进行定位，得到移相环定位结果；根据所述移相环定位结果，对移相环中支路上的变压器接法进行修正，以消除移相环，得到最终的数字孪生模块
。2.
根据权利要求1所述的输电网变压器的数字孪生模型构建方法，其特征在于，获取输电网中各个变压器的短路阻抗参数，包括：
A1、
获取变压器的类型以及铭牌参数，并判断变压器的类型是否为两绕组变压器，若是，则进入步骤
A2
，否则判定变压器为三绕组变压器，并进入步骤
A3
；
A2、
根据所述变压器的铭牌参数，确定两绕组变压器的短路阻抗参数为：其中，
U0％表示变压器短路电压百分数，
P0表示变压器短路损耗，
U
B
表示变压器高压侧额定电压，
S
B
表示变压器高压侧额定容量，
X
表示变压器绕组漏电抗，
R
表示变压器绕组电阻；
A3、
根据所述变压器的铭牌参数，确定三绕组变压器的短路阻抗参数为：其中，
X1表示变压器高压绕组漏电抗，
X2表示变压器中压绕组漏电抗，
X3表示变压器低压绕组漏电抗，
U
120
％表示变压器高压
‑
中压短路电压百分数，
U
230
％表示变压器中压
‑
低压
短路电压百分数，
U
130
％表示变压器高压
‑
低压短路电压百分数，
U
1B
表示变压器高压侧额定电压，
U
2B
表示变压器中压侧额定电压，
U
3B
表示变压器低压侧额定电压，
S
1B
表示变压器高压侧额定容量，
S
2B
表示变压器中压侧额定容量，
S
3B
表示变压器低压侧额定容量，
P
120
表示变压器高压
‑
中压短路损耗，
P
230
表示变压器中压
‑
低压短路损耗，
P
130
表示变压器高压
‑
低压短路损耗，
R1表示变压器高压绕组电阻，
R2表示变压器中压绕组电阻，
R3表示变压器低压绕组电阻；
A4、
根据步骤
A2
以及步骤
A3
所述方法，获取各个变压器的短路阻抗参数
。3.
根据权利要求2所述的输电网变压器的数字孪生模型构建方法，其特征在于，基于各个变压器的短路阻抗参数，构建输电网变压器的数字孪生模型，包括：根据各个变压器的短路阻抗参数，采用等效代替的方式构建输电网变压器的数字孪生模型
。4.
根据权利要求3所述的输电网变压器的数字孪生模型构建方法，其特征在于，所述邻接矩阵
A
为：其中，
A(i,:)
表示邻接矩阵第
i
行，
1≤i≤b
，
b
为电力网络支路数量；对应支路
i
，
k
为支路
i
的起始节点，
m
表示支路
i

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昕炜，魏巍，刘俊勇，周波，宋炎侃，徐韵扬，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：