[发明专利]一种获得VFTO作用下大型电力变压器绕组过电压分布的方法

说明书

本发明为一种获得VFTO作用下大型电力变压器绕组过电压分布的方法。该方法包括以下步骤：step1：获取变压器绕组的多导体传输线模型的N值；step2：根据上面得到的N值，获得电容矩阵C；Step3：将step1中获取的多导体传输线模型中的每根传输线分(3～7)段，把每一个节点上电压、电流作为自变量，采用欧拉公式离散，最终得到(6～14)阶的线性常态状态方程组，最终通过精细积分法和龙格‑库塔迭代法结合，得到VFTO作用下大型电力变压器绕组过电压与空间和时间的关系。本发明不但克服了龙格‑库塔迭代法应用范围小的不足，还解决了单纯采用精细积分法计算过程中矩阵运算多，计算量过大等问题，使整体计算量变小，效率更高。

技术领域：

本发明涉及一种获得VFTO作用下大型电力变压器绕组过电压分布的方法，属于电力系统领域。

背景技术：

气体绝缘变电站(GIS)在我国特高压工程中有着广泛的使用。但GIS中隔离开关操作时可能会形成上升沿为ns级，暂态频率为MHZ的特快速暂态过电压(VFTO)。如此陡的过电压进入高电压变压器线圈中，极易造成变压器绕组间的绝缘破坏，给电力系统造成严重的经济损失，所以研究变压器绕组在VFTO作用下的过电压分布具有重要的意义，为防止VFTO对变压器的绝缘造成破坏和改进绕组的绝缘设计提供了理论依据。

目前在分析解决绕组的绝缘问题时，是采用精细积分法直接求解变压绕组的微分方程组(参考论文：陡波前过电压下频变变压器绕组过电压时域算法研究；作者：马宜军；时间：2006.12.22)，这样存在矩阵运算多，计算量过大，效率低的问题。

发明内容：

本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供了一种获得VFTO作用下大型电力变压器绕组过电压分布的方法。该方法将精细积分法和龙格-库塔迭代法结合，不但克服了龙格-库塔迭代法在求解传输线方程时应用范围小的不足，还解决了单纯采用精细积分法的话会造成计算过程中矩阵运算多，计算量过大等问题，使整体计算量变小，效率更高。

本发明的技术方案是：

一种获得VFTO作用下大型电力变压器绕组过电压分布的方法，该方法包括以下步骤：

step1：获取变压器绕组的多导体传输线模型的N值，即变压器绕组总匝数；

step2：根据上面得到的N值，获得电容矩阵C：

由如下公式计算电容：

其中，W_j为第j个激励导体产生的能量，i为与激励导体之间有电容的导体编号；Δu_ij为向激励导体施加的电压，C_ij是第i个导体与第j个导体之间的电容；

Step3：将step1中获取的多导体传输线模型中的每根传输线分(3～7)段，把每一个节点上电压、电流作为自变量，采用欧拉公式离散，最终得到(6～14)阶的线性常态状态方程组：

由多导体传输线方程组

式中：

L、C、G、R分别为变压器绕组的单位电感、电容、电导、电阻矩阵，u和i分别表示距离始端x处的电压电流向量；

采用后向欧拉公式离散，把式(1)的第二式在(k+1)h处差分离散得：

把式(1)的第一式在kh处采用前向欧拉公式离散得：

k＝0,1,2...6～14，h为步长；

多导体传输线方程的空间坐标离散后共得到(6～14)个相互独立的状态变量，最终

得到(6～14)阶的线性常态状态方程组：