[发明专利]空载合闸暂态计算的变压器模型实现方法

说明书

本发明提供一种空载合闸暂态计算的变压器模型实现方法，包括步骤：根据变压器在额定频率下的空载试验数据，包括空载损耗P₀和空载电流百分数I₀%；以及短路试验数据，包括短路损耗P_k和短路阻抗百分数U_k%；计算变压器的线性阻抗矩阵，包括线圈的电阻R、线圈自感抗X_L和线圈互感抗X_M；在EMTP中，调用HYSTERESIS程序，采用MODELS语言编写内核文件，设置变压器铁心的硅钢片类型、磁化曲线饱和点电流与磁通，计算得出铁心的磁滞回线；结合磁滞回线模块和电路模块，得到变压器暂态计算模型。效果是：变压器绕组看成各线圈组成的相互之间存在耦合的多条支路，采用线性阻抗矩阵描述变压器绕组，变压器铁心采用考虑磁滞特性的非线性电感模拟。

技术领域

本发明涉及高压输变电领域，特别是一种空载合闸暂态计算的变压器模型实现方法。

背景技术

电力变压器作为电网中至关重要的设备，在输配电环节中起着重要作用，其运行状态的好坏直接影响到电网运行的安全稳定性，变压器由铁芯和线圈绕组组成的，利用电磁感应原理，实现电能和磁能的相互转换。空载合闸为变压器的常规操作，正常工作时，变压器运行在磁化曲线的线性段，磁通未饱和，励磁电流很小，通常在额定电流的10％以下，而在进行空载合闸时，铁芯饱和，产生幅值达到稳态工作电流几倍甚至十几倍的励磁涌流。由于励磁涌流幅值较大，变压器继电保护装置无法区分其和故障电流导致保护装置发信号使得断路器误动作跳闸，空载变压器需重合多次才能成功，同时继电保护装置也会因励磁涌流的存在无法识别故障电流导致变压器故障扩大。为提高保护装置的正确动作率，需要提高励磁涌流识别方法的准确度，其中关键的一步是建立变压器准确的仿真模型。

在电磁暂态仿真计算中，变压器是较难模拟的器件之一，变压器暂态情况下的铁心磁滞特性的准确模拟是仿真的关键所在。目前，变压器励磁涌流仿真模型主要有以下几种：

(1)基于磁场的数值模型

变压器数值建模中采用有限元法，建立变压器磁场模型包括2-D和3-D变压器模型。

(2)基于基本磁化曲线的电路模型

采用基本电路结构模拟变压器绕组，变压器铁心特性采用基本磁化曲线描述。基本磁化曲线解决了磁滞回线上B与H的多值函数问题，在工程中得以广泛应用，但严格来讲用基本磁化曲线代替磁滞回线是有误差的。

(3)考虑铁心磁滞特性的电路模型

对变压器铁心特性的描述中考虑到磁滞现象，采用磁滞回线模拟铁心饱和。由于目前磁学的理论发展尚不完备，对磁滞现象的解释模型并不多，Preisach模型和JA模型为应用较为广泛的两种。

综上所述，在变压器暂态模型的研究中，基于基本磁化曲线的电路模型易于实现且应用方便，但是误差大，无法模拟实际变压器铁心磁滞现象；采用Preisach模型的主次磁滞回环拟合方法模拟变压器暂态过程，准确度高但该方法算法复杂，采用JA模型的动态磁滞模型由于对铁心磁滞特性体现较好，成为目前励磁涌流仿真的研究热点，但模型中参数难于获取。

发明内容

为了解决上述现有的技术问题，本发明提供一种空载合闸暂态计算的变压器模型实现方法，变压器绕组看成各线圈组成的相互之间存在耦合的多条支路，采用线性阻抗矩阵描述变压器绕组，变压器铁心采用考虑磁滞特性的非线性电感模拟。

本发明解决上述现有的技术问题，提供一种空载合闸暂态计算的变压器模型实现方法，包括如下步骤：