[發明專利]基于耦合漏感的四繞組變壓器電磁暫態模型建立方法

在審

• 申請號: 201611168330.7
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106599484A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王強鋼;周念成;吳佳芳;葉樊
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司50212
• 代理人: 劉念芝

技術領域

本發明涉及一種基于耦合漏感的四繞組變壓器電磁暫態模型建立方法。

背景技術

由于鋼鐵、化工等工業中整流機組的大量應用，給電網帶來了不可避免的諧波污染。在三繞組變壓器的基礎上，利用安匝平衡原理引入一個消諧繞組形成四繞組變壓器，通過該繞組上濾波器對鐵芯諧波磁通進行感應濾波，可達到消除并網諧波、改善電能質量的目的。當補償電流的諧波和直流分量通過消諧繞組注入后，四繞組變壓器的電磁暫態過程將變得更加復雜。特別是，附加的消諧繞組會改變短路計算時四繞組變壓器的正、負和零序等值電路。因此，需研究更精細的四繞組變壓器暫態模型及其等值電路，為電力設備選型和繼電保護整定提供理論依據。

變壓器模型的精確度直接影響電力系統暫態仿真及計算的有效性。用于表征變壓器電磁暫態過程的模型主要有，矩陣模型(BCTRAN)、飽和特性模型(STC)、統一磁路模型(UMEC)、基于對偶性原理的模型。其中，BCTRAN模型用回路阻抗矩陣或導納矩陣表征變壓器端口的耦合特性；STC模型采用飽和電感的方式考慮鐵芯的飽和及磁滯特性；UMEC模型則通過多端口諾頓等效電路，將變壓器統一磁路方程引入其端口的節點導納矩陣中，但是前述模型均忽略了變壓器鐵芯結構差異，無法充分表現變壓器勵磁特征。基于對偶性原理的模型采用電路與磁路對偶的方法，考慮鐵芯幾何結構建立變壓器的綜合電路模型，能刻畫磁通在鐵芯和繞組的分布特性，有利于精細化地模擬變壓器的電磁暫態行為。但是，還沒有文獻對四繞組變壓器的電路-磁路模型進行研究，現有的模型均無法精細地模擬四繞組變壓器的低頻暫態行為。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于耦合漏感的四繞組變壓器電磁暫態模型建立方法。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案是：提供一種基于耦合漏感的四繞組變壓器電磁暫態模型建立方法，包括以下步驟：

S1、建立三相三柱式三繞組變壓器的耦合漏電感模型；

S3、根據三相三柱式四繞組變壓器的拓撲結構以及建立的三相三柱式三繞組變壓器的耦合漏電感模型建立三相三柱式四繞組變壓器電磁暫態模型。

進一步的，在所述步驟S1中，根據三相三柱式三繞組變壓器繞組間的漏磁路分布建立三相三柱式三繞組變壓器的耦合漏電感模型，包括以下子步驟：

S101、建立三相三柱式三繞組變壓器第一繞組和第二繞組間的漏感子模型L₁₂、第二繞組和第三繞組間的漏感子模型L₂₃；

S102、根據所述漏感子模型L₁₂、漏感子模型L₂₃建立三相三柱式三繞組變壓器第一繞組和第三繞組間的漏感子模型L₁₃；

S103、根據漏感子模型L₂₃、漏感子模型L₂₃、漏感子模型L₁₃建立與短路測試相匹配的L_s13。

進一步的，在S101步驟中，所述漏感子模型L₁₂、漏感子模型L₂₃的建立方法如下：當在第一繞組上施加電壓，第二繞組和第三繞組分別短路和開路時，可測得漏磁路φ₁₂對應的漏感L_s12，當在第二繞組上施加電壓，第三繞組和第一繞組分別短路和開路時，可測得漏磁路φ₂₃對應的漏感L_s23，設磁場強度近似梯形分布，繞組間的漏感也可根據變壓器的幾何尺寸進行計算通過以下公式得到：

式(1)中，μ₀為真空磁導率，N為繞組匝數，l為兩繞組的平均周長，h為相應兩繞組的平均高度。由對偶性原理將變壓器繞組與鐵芯間的勵磁磁通采用非線性電感L_m、L_m1和L_m2表征，而繞組間的漏磁通用兩個線性電感L₁₂＝L_s12、L₂₃＝L_s23表征。

進一步的，在S102步驟中，所述漏感子模型L₁₃根據常規的等值電路，可以通過以下公式得到：