[发明专利]基于J-A模型的模拟变压器磁滞的优化实现方法

说明书

本发明公开了一种基于J‑A模型的模拟变压器磁滞的优化实现方法，获取电流源所连变压器励磁绕组两端电压Un，然后对此电压积分求取磁链，将磁滞模型以电流源的方式接入到变压器绕组两端；根据变压器额定参数求取磁滞模型的参数；求得磁感应强度B，使用差分法离散化磁滞模型；相邻计算点之间采用插值解决步长对数值稳定性的影响；根据模型公式中只有一部分公式数值特性比较敏感的特点进一步优化磁滞模型计算公式实现过程。本发明采用差分离散化的方式给出了一种方便实现的磁滞离散模型，通过插值解决了较大步长仿真时磁滞模型数值不稳定问题，进一步并且通过优化实现过程加快了计算速度。

技术领域

本发明属于电力系统电磁暂态仿真领域，具体涉及一种基于J-A模型的模拟变压器磁滞的优化实现方法。

背景技术

随着电网的快速发展，直流输电规模越来越大，直流输电系统会导致主网交流系统中的变压器铁心出现严重的饱和，影响变压器的安全运行，进一步导致大的励磁涌流、非周期分量以及高次谐波保护的误动作。在配网中由于馈线上的配电变压器数量多、容量大，馈线断路器在合闸时其下游各台变压器所产生的励磁涌流相互叠加，也可能产生较大的励磁涌流、进而引起保护误动。而准确地建立变压器磁滞模型是研究这些问题的关键。

目前主要有两类建模方法，一种是基于拟合的方法先得到磁滞回线的主环表达式，然后再根据主环来确立次环，此种模型虽然物理意义不明确但具有一定的工程应用价值。另一种是基于Jiles-Atherton(J-A)模型的建模方法，由于J-A模型具有物理意义明确的特点在磁滞建模中大量应用。J-A模型需要确定模型中的几个关键参数，对此很多文献基于各种人工智能方法也进行了大量的参数识别研究，同时大量的仿真和实验也证明了J-A模型的可靠性。随着电网规模的增大，对大网仿真的要求越来越迫切，特别是对大规模电磁暂态仿真提出了更高的建模要求。当采用较大的计算步长仿真J-A模型时、会发生数值不稳定，只能采用较小的计算步长、但会影响计算速度。目前很少有在电磁暂态平台及相关文献对于变压器J-A磁滞模型实现的数值特性做出研究，因此考虑在电磁暂态平台实现基于J-A的变压器可靠、高效磁滞模型显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于J-A模型的模拟变压器磁滞的优化实现方法，采用差分离散化的方式实现磁滞离散模型、通过插值解决了较大步长仿真时磁滞模型数值不稳定问题，进一步通过优化实现过程加快了计算速度。本发明所采用的技术方案如下：

基于J-A模型的模拟变压器磁滞的优化实现方法，包括以下步骤：

步骤1、根据变压器额定参数求取磁滞模型的参数，不需要给出具体匝数与铁心长度；

步骤2、将磁滞模型以电流源的方式接入到变压器绕组两端，获取电流源所连变压器励磁绕组两端电压U_n，然后对此电压积分求取磁链；

步骤3、根据步骤2求得的磁链求得磁感应强度B，使用差分法离散化磁滞模型；

步骤4、相邻计算点之间采用插值解决步长对数值稳定性的影响，以满足较大步长的计算仿真；

步骤5、根据模型公式中只有一部分公式数值特性比较敏感的特点进一步优化磁滞模型计算公式实现过程。

优选地，步骤1所述的求取磁滞模型的参数的具体方法如下：

变压器额定参数为：系统频率f，磁感应强度B_n、额定电压V_n，空心电抗X_a，励磁电流I，求出铁心面积A与匝数N的乘积以及铁心长度l与匝数N的比值。

首先根据额定电压V_n及系统频率f求额定磁链λn，

由磁链与磁感应强度的关系，可得铁心面积A与匝数N的NA乘积，

由电流与磁场强度的关系可得注入电流I，