[发明专利]一种变压器涌流分析方法及装置

说明书

本发明提供了一种变压器涌流分析方法及装置，该方法包括：获取目标变压器的磁化特性曲线，按磁链的饱和与否对磁化特性曲线进行线性分段，得到变换后的双折线模型；构建目标变压器的磁链电压微分方程，根据双折线模型对磁链电压微分方程中的磁链进行替换，并求解方程得到第一磁链时域表达式；获取与双折线模型对应的反变换模型，根据反变换模型对磁链时域表达式进行还原得到第二磁链时域表达式；对第一磁链时域表达式进行计算得到涌流表达式。本发明考虑了电感的非线性特点，使涌流分析和求解更为准确。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种变压器涌流分析方法及装置。

背景技术

目前，变压器涌流产生机理的分析和求解方法主要通过变压器等效电路，列写微分方程，求解变压器磁链的解析表达式。高阻抗变压器作为变压器的一种，上述方法同样适合分析高阻抗变压器涌流，但是存在一定的方法缺陷和理论矛盾。

励磁特性曲线是非线性的，且分散性较大，非线性方程不能得到解析表达式。为了定性的描述变压器空载合闸引起的电磁暂态作用，通常采用近似直线法，把非线性方程简化成常系数线性方程来求解。假设静态电感L＝ψ/i，则L_m＝ψ₁/i₁。这对于分析外部因素对涌流大小的影响是无关紧要的，但是这对于分析变压器结构因素(如高压内置型、低压串抗型和普通型变压器)对涌流大小的影响时会存在一定问题。因为假设的励磁电感为定值，通常认为是不饱和电感，数值很大。根据分析，三种变压器的结构差异反映在饱和电感的大小上，饱和电感与不饱和电感相比数值非常小，没有可比性。因此，因结构差异带来的饱和电感的大小差异几乎对不饱和电感没有影响。用电感线性化处理的方法无法分析变压器结构因素对涌流幅值大小影响的问题。总之，传统解析法在推导过程中做了一定的假设，而该假设又自相矛盾：求解磁链时假设为线性电感，求出磁链后分析涌流又按照非线性电感来处理。

因此，如何在涌流分析中考虑电感的非线性特点，使得分析求解更为准确成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种变压器涌流分析方法及装置，考虑了电感的非线性特点，使涌流分析和求解更为准确。

根据本发明的一个方面，提供一种变压器涌流分析方法，包括：

获取目标变压器的磁化特性曲线，按磁链的饱和与否对所述磁化特性曲线进行线性分段，得到变换后的双折线模型；

构建所述目标变压器的磁链电压微分方程，根据所述双折线模型对所述磁链电压微分方程中的磁链进行替换，并求解方程得到第一磁链时域表达式；

获取与所述双折线模型对应的反变换模型，根据所述反变换模型对所述磁链时域表达式进行还原得到第二磁链时域表达式；

对所述第一磁链时域表达式进行计算得到涌流表达式。

优选地，所述获取目标变压器的磁化特性曲线，按磁链的饱和与否对所述磁化特性曲线进行线性分段，得到变换后的双折线模型具体为：

获取目标变压器的磁化特性曲线，确定所述磁化特性曲线中磁链的饱和区与非饱和区，确定与所述饱和区对应的第一斜率、与所述非饱和区对应的第二斜率，根据所述第一斜率和所述第二斜率对所述饱和区和所述非饱和区中的磁链进行线性分段，得到变换后的双折线模型。

优选地，变换后的所述双折线模型为：

式中，ψ′为双折线模型的磁链，ψ为磁化特性曲线的磁链，ψ_Sat为目标变压器的预置第一饱和磁链，L为饱和区对应的第一斜率，L_m为非饱和区对应的第二斜率。

优选地，所述反变换模型为：