[發明專利]一種確定空載變壓器最嚴重合閘角的方法

有效

• 申請號: 201711462136.4
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108199368B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 饒宇飛;李程昊;張振安;趙陽;王建波;劉陽;高昆;焦在濱;張鵬輝;李宗博
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

1.一種確定空載變壓器最嚴重合閘角的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、假設變壓器的磁化特性曲線采用雙折線，且忽略勵磁涌流的衰減，推導得到勵磁涌流的準穩態表達式；

步驟2、對勵磁涌流的準穩態表達式做傅里葉分解，得到勵磁涌流中各次諧波的準穩態表達式；

步驟3、對變壓器母線的驅動點阻抗進行頻率掃描，得到各次諧波對應的驅動點阻抗，并根據步驟2得到的各次諧波的準穩態表達式，得到各次諧波電壓相量的表達式，然后求得各次諧波電壓相量的最大值對應的飽和角的大小；

步驟4、求各次諧波電壓相量之和，然后得到各次諧波電壓相量之和的最大值所對應的飽和角，該飽和角即為最嚴重飽和角，所述飽和角定義為一周期內變壓器的磁通鏈處于飽和區的角度的一半的大小；

步驟5、對待研究的電網系統進行模態頻率掃描，找到待研究的電網的諧振頻率；并由步驟3得到的各次諧波對應的驅動點阻抗求出各次諧波電壓對應的衰減阻尼率；所述的諧波電壓的衰減阻尼率定義為各次諧波對應的驅動點阻抗的實部和虛部之比；

步驟6、根據各次諧波電壓的衰減阻尼率的大小，對最嚴重飽和角的求解公式進行修正；

步驟7、根據飽和角和合閘角之間的關系，由最嚴重飽和角求得最嚴重合閘角。

2.根據權利要求1所述的確定空載變壓器最嚴重合閘角的方法，其特征在于，步驟1中推導得到了勵磁涌流的準穩態表達式，計算過程如下：

假設施加在變壓器合閘端口的電壓為u＝U_msinωt，U_m為電壓的幅值，ω為電壓的角頻率，則變壓器鐵芯磁通的表達式為φ＝∫udt＝-φ_mcosωt+φ₍₀₎其中，φ_m＝U_m/ω為磁通的幅值，φ₍₀₎＝φ_r+φ_mcosθ為求解微分方程時附加的常數，其中θ為合閘角，φ_r為剩磁；

定義α為初始飽和角，即磁通初次進入飽和區對應的角度；定義β為飽和角，即一周期內磁通鏈處于飽和區角度的一半，則，α+β＝π，且其中，φ_sat為變壓器的飽和磁通的大小；

假設變壓器的磁化曲線為雙折線，推導得勵磁涌流的準穩態表達式為：

當0＜ωt＜α或2π-α＜ωt＜2π，i_u＝0

當α＜ωt＜2π-α，i_u＝I_m(cosα-cosωt)。

3.根據權利要求1所述的確定空載變壓器最嚴重合閘角的方法，其特征在于，步驟2中對勵磁涌流的準穩態表達式進行了傅里葉分解，得到了各次諧波分量的準穩態表達式，計算公式如下：其中h＝2,3...n，n為常數。

4.根據權利要求1所述的確定空載變壓器最嚴重合閘角的方法，其特征在于，步驟6中為了提高計算結果的精度，計及了各次諧波電壓相量的衰減特性，提出了表征各次諧波電壓衰減快慢的諧波電壓衰減阻尼率的概念，所述的諧波電壓的衰減阻尼率為變壓器母線的各次諧波對應的驅動點阻抗的實部和虛部之比；具體修正時，需要根據諧振頻次諧波電壓與非諧振頻次諧波電壓的衰減阻尼率的大小關系，分別采用不同的最嚴重飽和角的計算公式，具體如下：

(1)當非諧振頻次諧波的衰減阻尼率不大于諧振頻次諧波的衰減阻尼率時，此時需要計及非諧振頻次諧波的影響

該公式的分子中的上限截止頻率一般取為諧振頻次；

(2)當非諧振頻次諧波的衰減阻尼率大于諧振頻次諧波的衰減阻尼率時，此時忽略非諧振頻次諧波的影響

該公式中分子為諧振頻次諧波電壓。

5.根據權利要求1所述的確定空載變壓器最嚴重合閘角的方法，其特征在于，所述步驟7中最嚴重合閘角與最嚴重飽和角之間的關系公式為：