[發(fā)明專利]基于繞組分布特性的變壓器運(yùn)行分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210112485.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN114460498A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張捷;曾強(qiáng);易鵬飛;呂東;劉蕾;李佳駿;李春光;操蕊竹;謝毓瑋;孫越;劉訓(xùn)東;楊帆;郭英執(zhí)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)重慶市電力公司市區(qū)供電分公司
• 主分類號(hào): G01R31/62
• 分類號(hào): G01R31/62;G06F17/15
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 胡博文

1.一種基于繞組分布特性的變壓器運(yùn)行分析方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1.構(gòu)建基于繞組分布特性的變壓器分布參數(shù)模型：

其中，u_n為第n個(gè)單元的電壓關(guān)系；i_n為第n個(gè)單元的電流關(guān)系；u_M為端口電壓；i_M為端口電流；R為變壓器繞組微元模型等效電阻；L為變壓器繞組微元模型等效電感；M為變壓器端口數(shù)，N為將繞組劃分為N個(gè)微元，n為繞組的第n個(gè)微元，t為計(jì)算時(shí)間；A(j)為電容階數(shù)為j的電壓余項(xiàng)，B(j)為電容階數(shù)為j的電流余項(xiàng)，p為系數(shù)，C為對(duì)地電容；

S2.利用所述變壓器分布參數(shù)模型對(duì)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，具體包括：

分析變壓器繞組上各位置的電參數(shù)隨時(shí)間和/或位置的變化情況，其中，所述電參數(shù)包括電壓以及電流；

獲取變壓器端口的電壓瞬時(shí)值和/電流瞬時(shí)值；

當(dāng)變壓器處于正常工作狀態(tài)或發(fā)生了區(qū)外故障時(shí)，可通過所述變壓器分布參數(shù)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器繞組上任一位置電壓電流值的計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于繞組分布特性的變壓器運(yùn)行分析方法，其特征在于：構(gòu)建基于繞組分布特性的變壓器分布參數(shù)模型，具體包括：

S11.構(gòu)建變壓器模型：

其中，u₁為第1個(gè)單元的電壓關(guān)系，R₁為第1個(gè)單元的變壓器繞組電阻，i₁為第1個(gè)單元的電流關(guān)系，L_s1為第1個(gè)單元的變壓器繞組電感，t為時(shí)間，N₁為第1個(gè)單元的變壓器匝數(shù)，φ為磁通量，u₂為第2個(gè)單元的電壓關(guān)系，R₂為第2個(gè)單元的變壓器繞組電阻，i₂為第2個(gè)單元的電流關(guān)系，L_s2為第2個(gè)單元的變壓器繞組電感，N₂為第2個(gè)單元的匝數(shù)；

S12.計(jì)算繞組內(nèi)各節(jié)點(diǎn)電壓電流，可將每個(gè)單元內(nèi)的RLC結(jié)構(gòu)進(jìn)行電路等效化簡：

將串聯(lián)的R_S、L_S、L_D與并聯(lián)C_sh的結(jié)構(gòu)變成等效的RL串聯(lián)結(jié)構(gòu)，化簡結(jié)果如下：

其中，R_eqn(t)為第n個(gè)單元的等效電阻，ω為角頻率，C_shn為第n個(gè)單元的匝間電容，R_Sn為第n個(gè)單元的電阻，L_Sn為第n個(gè)單元的電感，L_Dn(t)為變壓器鐵芯對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)電感，L_eqn(t)為第n個(gè)單元的等效電感，L_s為變壓器繞組上單位電感；

S13.根據(jù)基爾霍夫定律，配合其單元結(jié)構(gòu)，可以計(jì)算第k和第(k+1)個(gè)微元單元之間的電流電壓關(guān)系如下：

其中，u(k,t)為第k個(gè)微元的電壓關(guān)系，u(k+1,t)為第k+1個(gè)微元的電壓關(guān)系，R_eq(k+1)為第k+1個(gè)微元的繞組電阻，i(k+1,t)為第k+1個(gè)微元的電流關(guān)系，L_eq(k+1)為第k+1個(gè)微元的繞組電感，M_kj為第i單元的繞組與第j端繞組之間的互電感參數(shù)，i(j,t)為第j個(gè)微元的電流關(guān)系，i(k,t)為第k個(gè)微元的電流關(guān)系，C_gk為第i單元的繞組與油箱和鐵心之間的電容；

S14.根據(jù)式(3)，u_n和i_n可以用端口電壓u_M、端口電流i_M及其各階導(dǎo)數(shù)u_M’，i_M’，u_M”，i_M”來表示如下：

S15.式(4)的第n個(gè)單元電流電壓與變壓器M端口電流電壓關(guān)系如下：

其中，A_n與B_n是關(guān)于R_eq、L_eq、C_g、M_ij的多項(xiàng)式，那么第(n-1)個(gè)單元的電壓電流表達(dá)式如下：

將式(5)與式(6)相減，可得A_n，B_n的關(guān)系如下：

則A_n，B_n成為關(guān)于R、L、C_g、M_ij的多項(xiàng)式，并將A_n，B_n中的一次項(xiàng)記為A_n,1、B_n,1，二次項(xiàng)記為A_n,2、B_n,2，以此類推；

S16.根據(jù)式子(7)推導(dǎo)出A_n、B_n的各階表達(dá)式，并通過數(shù)學(xué)歸納法可得u(n)、i(n)的表達(dá)式；

S17.將A_n、B_n的各階表達(dá)式與u(n)、i(n)的表達(dá)式進(jìn)行結(jié)合，并認(rèn)為變壓器的繞組均勻且各段參數(shù)數(shù)值一致，則得到基于繞組分布特性的變壓器分布參數(shù)模型。