[发明专利]基于PSCAD/EMTDC软件的变压器电磁暂态仿真建模方法

说明书

本发明公开了一种基于PSCAD/EMTDC软件的变压器电磁暂态仿真建模方法，包括步骤：1)在PSCAD/EMTDC的Graphic窗口中创建一个可变电感元件控制模型；2)在Parameters窗口中创建一个用户参数输入界面；3)在Script窗口的Computer和DSDYN段中分别编写数据预处理代码、磁滞主环和次环族拟合代码，并输出控制可变电感元件的电感值；4)在主窗口建立描述铁磁材料磁滞特性的非线性电感元件测试模型，并在ATP‑EMTP软件中建立系统参数与其相同的模型，仿真并进行结果比较；5)在主窗口将非线性电感元件并联到UMEC变压器模型的高压侧，形成考虑磁滞特性的变压器电磁暂态仿真模型，同步骤4)一样进行仿真结果比较。本发明弥补了PSCAD/EMTDC中变压器仅仅只考虑饱和特性的没有考虑磁滞特性的不足。

技术领域

本发明涉及变压器电磁暂态仿真建模的技术领域，尤其是指一种基于PSCAD/EMTDC软件的变压器电磁暂态仿真建模方法。

背景技术

我国能源资源分布主要分布在西部，而负荷中心主要集中在东部，这种不平衡增加了远距离输电和电网互联的需求，需要在大范围内进行能源资源优化分配。特高压直流输电具有远距离、大容量、低损耗、节约土地资源、控制灵活及调度方便等优点，其具有交流输电所不能比拟的优越性，因而得到普遍应用，成为解决我国能源资源配置不均衡的最有效途径之一。

换流站作为交直流系统的连接枢纽，集中了换流所需的各种设备，而换流变压器作为换流站中的核心设备，其可靠性及可用率对于整个系统来说是至关重要的，换流变为结构复杂、制造技术含量高并以大量贵重金属为原材料的大型设备，设备费用昂贵，占换流站设备总投资60％以上，若其损坏，直接经济损失是比较严重的，由于其修复或更换周期较长，势必造成直流系统停运时间较长，间接损失更加不容低估。

换流变的合闸操作是换流站调试及生产运行阶段基础性操作，也是考核其制造质量和绝缘性能的重要手段。换流变在投入系统运行时，在系统电压的励磁下，由于其内部非线性铁芯因不同的初始电压而达到不同的饱和程度，往往会产生数十倍于额定电流的励磁涌流，因而会对变压器内部结构产生强烈的冲击，同时对变压器内部绕组之间的绝缘性提出了严峻的考验，随着社会经济的发展，变压器的容量也越来越大来满足社会供输电需求，随之以上问题也愈显严峻。

此外，励磁涌流的存在，因其含有大量的非周期分量和高次谐波分量，会降低电力系统供电电能质量，同时导致电流互感器铁心严重饱和，产生不平衡暂态电流，容易引起换流变差动保护误动。

从经济性和安全性两方面考虑，极力对变压器空载合闸时复杂性涌流特性的研究以及对换流变投入系统时产生的励磁涌流的抑制策略研究是很有必要的，精确而又实用换流变模型的建立也就成为研究中的重中之重。

发明内容

本发明的目的在于弥补PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中没有考虑铁芯铁磁材料磁滞特性的变压器模型的空白，为换流变复杂性励磁涌流特性及抑制措施等方面研究，提供一种基于PSCAD/EMTDC软件的变压器电磁暂态仿真建模方法，所建立的基于PSCAD/EMTDC的考虑铁芯铁磁材料磁滞特性的变压器电磁暂态仿真模型能准确的实现磁滞效应，弥补了PSCAD/EMTDC中变压器仅仅只考虑饱和特性的没有考虑磁滞特性的不足，可以运用于换流变第一次合闸复杂性涌流特性和抑制措施等相关研究。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于PSCAD/EMTDC软件的变压器电磁暂态仿真建模方法，考虑到ATP-EMTP电磁暂态仿真软件中是采用描述铁芯铁磁材料磁滞特性的非线性电感元件Type96型以及BCTRAN模型共同建立考虑磁滞特性的变压器模型，基于这个思想，在PSCAD/EMTDC中单独建立考虑磁滞特性的非线性电感元件，再与其中的变压器模型两者结合起来以此来建立考虑磁滞特性的PSCAD/EMTDC变压器仿真模型；其包括以下步骤：

1)在PSCAD/EMTDC软件的Graphic窗口中创建一个可变电感元件控制模型；