[发明专利]一种考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进π模型获取方法

说明书

本发明公开了一种考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进π模型获取方法，包括在变压器工作于非饱和区时，采用开路试验和短路试验确定其参数；在变压器铁芯工作于饱和区时，进行深度饱和试验，以交直流混合电源激励铁芯得到饱和状态，测试不同饱和程度下的端口视在增量电感；根据π模型电路结构计算两个励磁支路的饱和电感，再转换为励磁曲线数据，以饱和段的励磁曲线数据描述铁芯从开始饱和到深度饱和的渐变过程；根据以上数据，建立考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进π模型。本发明建立的考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进π模型，能够为EMTP类电磁暂态软件提供基础的变压器模型，提高其对变压器深度饱和物理现象的模拟能力。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是一种考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进模型获取方法。

背景技术

T、Γ和π形等效电路(简称Γ、T、π模型)是模拟单相双绕组变压器的经典模型且已被广泛应用。T模型和Γ模型均能够有效分析变压器稳态和部分低频暂态过程。但T模型的问题在于将漏感分成了两部分，从而失去了物理意义；Γ模型克服了该缺点，但其认为变压器铁芯在深度饱和时的饱和程度一致，这与实际情况不符，且单相变压器Γ模型中励磁支路可以连接在不同端口，若连接端口选择错误，将会显著增大模型误差；π模型的各参数与变压器的拓扑结构直接对应，在研究一些变压器暂态现象(尤其是深度饱和特性)时，π模型精度更高。即当变压器铁芯不饱和或轻微饱和时，三种模型的仿真结果差异不大，而一旦铁芯出现深度饱和，π模型因其合理的物理意义较T模型和Γ模型更加准确。

变压器在过电压、暂态冲击或直流偏磁等影响下，铁芯可能进入饱和甚至深度饱和状态，但经典π模型的参数均通过变压器开路和短路试验测得，未考虑铁芯饱和时模型参数的变化，因此对励磁涌流、铁磁谐振、地磁感应电流、直流偏磁等涉及铁芯饱和的电磁暂态现象的模拟存在较大误差。

发明内容

本发明的目的是提出一种考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进π模型获取方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进π模型获取方法，包括以下步骤：

S1：在变压器工作于非饱和区时，采用开路试验和短路试验确定其参数；

S2：在变压器铁芯工作于饱和区时，进行深度饱和试验，以交直流混合电源激励铁芯进入饱和状态，测试不同饱和程度下的端口视在增量电感L₁、L₂；

根据π模型电路结构计算两个励磁支路的饱和电感L_{m1_s}、L_{m2_s}，再转换为励磁曲线数据，通过多次滚动测量得到整条饱和段的励磁曲线数据，以整条饱和段的励磁曲线数据描述铁芯从开始饱和到深度饱和的渐变过程；

S3：根据以上数据，建立考虑铁芯深度饱和特性的单相双绕组变压器改进π模型。

进一步，所述由开路试验计算非饱和区励磁参数的具体方法为：

根据额定电压下的电压、电流波形及数据，计算励磁电阻R_m1、R_m2；逐渐增加空载电压，进行多组开路试验，采用梯形积分法近似得到铁芯的基本磁化曲线(ψ-i)，计算公式如式(1)所示，以此描述励磁电感L_m1、L_m2在非饱和区的特性。并将励磁电阻平均分配到两个励磁支路上；

进一步，所述的空载电压为0.1～1.1p.u.。

进一步，所述的短路试验的具体方法为：

根据额定电流下的电压、电流波形及数据，计算漏感和绕组电阻，并依据绕组直流电阻将绕组电阻分配到π模型两个励磁支路上；