[发明专利]特高压变压器空载合闸情况下的励磁涌流仿真方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种特高压变压器空载合闸情况下的励磁涌流仿真方法及装置。

背景技术

随着电力系统规模的扩大，特高压输电是世界电网发展领域的一项崭新事业，越来越大容量的变压器投入电网，特高压变压器作为核心设备之一，对其参数及运行要求也日益提高。

变压器的磁路主要由铁磁材料构成，称为铁芯。当铁芯中流通交变磁通时将产生磁滞和涡流损耗，使得磁感应强度的变化落后于磁场强度，反复磁化多个循环后得到磁滞回线。由于变压器铁芯饱和的非线性，空充或区外故障切除电压恢复过程中，可能产生与短路电流可比拟的暂态励磁涌流。因此，建立铁磁材料精确的磁场数值分析模型，能够在仿真模型中准确地表示铁磁材料的磁滞特性，是预测和分析电力设备运行状态必不可少的工作。

特高压变压器具有自耦变压器的结构，高压和中压侧既有磁的联系也有电的联系。高压、中压和低压侧采用Yn、Yn、d11的绕组接线方式，额定容量为1000/1000/334MVA，各侧的额定电压为并采用中性点无励磁调压方式。特高压变压器与传统的变压器结构有很大区别，尤其是采用了外接调压变压器的分体调压方式和配置了单独的调压绕组和补偿绕组差动保护。空充情况下保护误动的可能性较大，仿真模拟时应该采用精确的磁滞回线，确保仿真结果更接近真实情况。

发明人在实现本发明创造的过程中发现：目前变压器仿真中多数没有考虑到磁滞回线的复杂影响，如Matlab/Simulink与RTDS都采用分段直线的方法对磁滞进行模拟，计算虽然简化，但不够精确，不能真实的反应铁磁材料的特性，从而不可避免地导致了励磁电流的仿真误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种特高压变压器空载合闸情况下的励磁涌流仿真方法及装置，用以解决现有技术中的仿真方法不能真实的反应铁磁材料的特性，从而不可避免地导致了励磁电流的仿真误差的问题，其技术方案如下：

特高压变压器空载合闸情况下的励磁涌流仿真方法，包括：

基于非磁滞化曲线的线性区与非线性区之间的过渡区对Langvin函数表示的非磁滞磁化强度进行修正；

利用修正后的非磁滞磁化强度建立J-A磁滞模型，并对所述J-A磁滞模型的参数进行识别；

对特高压变压器进行分析，确定微分磁化率方程；

通过所述J-A磁滞模型和所述微分磁化率方程确定所述特高变压器空充情况下的励磁涌流。

其中，对所述Langvin函数表示的非磁滞磁化强度进行修正后得到的非磁滞磁化强度为：

其中，M_an为修正后的非磁滞磁化强度，M_s为饱和磁化强度，H_e为有效磁场强度，a₁、a₂、a₃和b为决定非磁滞磁化曲线形状的系数。

其中，对所述J-A磁滞模型的参数进行识别，包括：

获取B-H曲线，并将所述B-H曲线离散成预设个点；

通过离散后的点构建误差函数；

通过所述误差函数利用Matlab工具箱识别所述J-A磁滞模型的参数。

其中，所述对特高压变压器进行分析，确定微分磁化率方程，包括：

结合所述特高压变压器的结构确定各绕组的电动势和电压平衡方程；

在所述特高压变压器500kV侧空充情况下，改写所述电动势和电压平衡方程，得到所述微分磁化率方程。

其中，所述通过所述J-A磁滞模型和所述微分磁化率方程确定所述特高变压器空充情况下的励磁涌流，包括：

结合所述J-A磁滞模型，利用牛顿-拉夫逊法求解所述微分磁化率方程，得到所述微分磁化率方程的求解结果；

通过所述求解结果确定所述特高变压器空充情况下的励磁涌流。

一种特高压变压器空载合闸情况下的励磁涌流仿真装置，包括：

修正模块，用于基于非磁滞化曲线的线性区与非线性区之间的过渡区对Langvin函数表示的非磁滞磁化强度进行修正；

模型建立模块，用于利用所述修正模块修正后的非磁滞磁化强度建立J-A磁滞模型；

模型参数识别模块，用于对所述模型建立模块建立的所述J-A磁滞模型的参数进行识别；

微分磁化率确定模块，用于对特高压变压器进行分析，确定微分磁化率方程；