[發明專利]基于磁路分解的磁閥式可控并聯電抗器等效建模方法

在審

• 申請號: 202210014524.0
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114491981A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 劉輝樂;楊劍友;林國松;錢建國;奚洪磊;戚宣威;林群;潘武略;吳佳毅;高炳蔚;林逸晨;孟令昆;蘇毅;鄭濤;王佳興;陳立;劉曦;王黎敏;梅宏;陳晨;葉超
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司溫州供電公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 魏亮

本發明公開了基于磁路分解的磁閥式可控并聯電抗器等效建模方法，解決了現有技術的不足，包括以下步驟：步驟1，獲取磁閥電抗器的基本信息，建立磁通電抗器的等效磁路；步驟2，通過磁通電抗器的等效磁路列寫工作回路和控制回路的表達式，求解出兩芯柱的磁通變化和各電流量；步驟3，根據兩芯柱的磁通變化和各電流量得出等效結構圖，根據等效結構圖分析等效結構關系；步驟4，在等效結構圖中進行磁路分解，根據磁閥電抗器的結構將磁路分解成若干段磁路模型；步驟5，分析每一段磁路模型的特征，選擇對應的電氣模型對每一段磁路模型進行等效。

技術領域

本發明涉及數字仿真建模領域，尤其是指基于磁路分解的磁閥式可控并聯電抗器等效建模方法。

背景技術

磁閥式可控并聯電抗器(MCR)，這種新型電抗器由于其容量可連續平滑調節，能滿足電網參數頻繁變化的環境，而且經濟性好、可靠性高，故頗受電力部門的青睞。在電力系統中，它用于各個電壓等級的動態無功補償，而且還能用于高壓電機的磁控軟起動過程、電力系統自動消弧線圈及配套裝置、電氣化鐵路系統等，因此具有非常大的應用潛力。

分析磁閥式可控并聯電抗器動態特性的最簡潔有效的方法是構建準確的電磁暫態模型，MCR不同于變壓器，磁路結構更加復雜，交直流混合運行，且鐵芯工作在飽和區，決定其不能單純的利用變壓器等效替代，并且在現有的仿真軟件中并沒有現成的元件庫來進行調用。目前對于磁閥電抗器的模型研究比較單一，僅僅是根據其工作原理得到等效電路圖，搭建出簡單的物理模型，這種模型只能研究磁閥電抗器作為整體對外的特征，而無法關注其內部變化特征，具有較大的局限性。

磁路分解法是有關學者針對于超高壓磁控式并聯電抗器的仿真建模所提出的方法，該方法通過對磁控電抗器數學模型的分析，基于磁路分解的思想，依據電抗器結構不同，將磁路分解成若干段，每段磁路可以用常規的飽和變壓器和飽和電抗器來進行等效。該建模方法原理清晰，易于實現。

磁閥式可控并聯電抗器與超高壓磁控電抗器相比，結構更加復雜，因此不能直接套用后者的模型，但由于兩者工作原理上具有一定的相似性，因此，可以基于磁路分解的思想來對磁閥式可控并聯電抗器進行建模，從而更好的研究其內、外特性。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的缺點，提供一種基于磁路分解的磁閥式可控并聯電抗器等效建模方法。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現：

基于磁路分解的磁閥式可控并聯電抗器等效建模方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取磁閥電抗器的基本信息，建立磁通電抗器的等效磁路；

步驟2，通過磁通電抗器的等效磁路列寫工作回路和控制回路的表達式，求解出兩芯柱的磁通變化和各電流量；

步驟3，根據兩芯柱的磁通變化和各電流量得出等效結構圖，根據等效結構圖分析等效結構關系；

步驟4，在等效結構圖中進行磁路分解，根據磁閥電抗器的結構將磁路分解成若干段磁路模型；

步驟5，分析每一段磁路模型的特征，選擇對應的電氣模型對每一段磁路模型進行等效。

作為優選，所述的步驟2中，列寫工作回路的表達式具體為：

首先確定磁閥電抗器的電磁方程，電磁方程用于描述磁閥電抗器的電磁特征：

將電磁方程的前兩式相加，即將作和，得到工作回路的表達式如下：

磁閥電抗器的工作回路和控制回路是相互耦合的，并且耦合關系是隨觸發角和時間變化的，考慮到δ的取值很小，因而上式中等號右邊的第二項可以忽略，得到下面的式子：