[发明专利]一种变压器交直流混杂运行励磁状态-构件损耗映射方法有效

专利信息
申请号: 201810257364.6 申请日: 2018-03-27
公开(公告)号: CN108694270B 公开(公告)日: 2022-03-18
发明(设计)人: 潘超;王格万;米俭;蔡国伟 申请(专利权)人: 东北电力大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20
代理公司: 吉林市达利专利事务所 22102 代理人: 陈传林
地址: 132012 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要: 发明是一种变压器交直流混杂运行励磁状态‑构件损耗映射方法,其特点是,包括直流扰动电磁耦合计算、构件涡流损耗和励磁电流辨识等步骤,能够通过励磁电流辨识表征铁芯励磁饱和状态,计算金属拉板构件的涡流损耗,归纳其规律和对应关系。利用曲线拟合的方法构建励磁电流、负载率与构件的损耗的数学模型。对于不同类型的单相变压器或三相组式变压器构件损耗,通过修正损耗模型参数,即可有效解决金属构件损耗信息获取难度较大的问题,具有科学合理,真实有效,实用价值高等优点。
搜索关键词: 一种 变压器 直流 混杂 运行 状态 构件 损耗 映射 方法
【主权项】:
1.一种变压器交直流混杂运行励磁状态‑构件损耗映射方法,其特征是,它包括以下步骤:1)直流扰动电磁耦合计算变压器交直流混杂模式电磁耦合状态方程为:式中,X(t)为系统状态变量,包含绕组电流列向量i和动态电感矩阵LD,U(t)为系统输入变量,包括交流电压激励与直流扰动电流列向量,Y(t)为输出变量,主要为时域励磁电流列向量,Q(t)、R(t)、S(t)、T(t)为系数矩阵,变压器状态方程可以通过磁场‑电路耦合的方式进行求解,建立非线性磁场模型,铁芯‑绕组励磁单元为非涡流区,磁场计算方程为:式中,“▽×”表示矢量旋度运算,μ为磁导率,A为矢量磁位,Js为激励电流密度,对式(2)应用格林定理,得伽辽金加权余量方程:式中,Mm、Mn分别为权函数和棱边矢量基函数,Mm与Mn相同,An为单元标量磁位,m、n为序列通项编号,V为体积分变量,将加权余量方程离散形成代数方程组,求解可得所有A,进而计算B、H场量;根据能量平衡的原理,由系统能量计算动态电感矩阵,当线圈电流增量为dij时,将电磁系统总能量与动态电感和电流关联,得到系统能量计算动态电感,式中,dW1为电路能量增量,dW2为磁场能量增量,j、k为绕组编号,dB为di引起的磁感应强度变化量,dH为di引起的磁场强度变化量;由能量平衡原理,联立式(4)方程即可计算LD;将动态电感引入电路模型,以单相双绕组变压器为例,构建直流扰动时域电路微分方程:式中:u1为原边绕组电压、u2为副边绕组电压,i1、i2为绕组电流,L1、L2为动态电感矩阵中的自感元素,M为互感元素,r1、r2为绕组电阻,UDC表示直流电压源,该电路模型采用高阶数值迭代方法进行求解,可由tk时刻的绕组电流ik计算tk+1时刻的ik+1;通过计算时域电流与动态电感两个关键状态变量即可实现直流扰动状态方程的求解;2)构件涡流损耗拉板构件单元为涡流区,磁场计算方程为:式中γ为电导率,表示标量电位;对式(6)应用格林定理,得伽辽金加权余量方程:涡流区:式中,Mn’为节点标量基函数,n’为序列通项编号;基于磁场计算结果,获取涡流区单元的电流密度Jt,则拉板的涡流损耗为:式中,e为拉板单元编号,ne为单元数;3)励磁电流辨识结合直流扰动电路结构,构建单相变压器T型电路,基于式(4)推导电路方程:式中,uR表示绕组电阻电势,u0与ue分别漏磁通电势和励磁电势;当原、副边绕组电流归算后,励磁电流ie可由下式进行辨识:
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