[发明专利]一种单相四柱变压器饱和模型创建方法

说明书

本发明公开了一种单相四柱铁心结构的变压器饱和模型创建方法，包括：利用分段线性化得到励磁支路的电压‑电阻电流曲线和电压‑电感电流曲线；建立单相四柱变压器的主、漏磁通统一考虑的磁路，得到电感和铁心磁导的关系，将单相四柱结构等效为两个单相三柱结构，得到铁心磁导和励磁电流的关系；根据上一时刻一二次侧绕组电流计算励磁电流，判断其在电压‑电感电流曲线上的位置，计算此时的铁心磁导以及电感，利用后退欧拉法计算下一时刻一二次侧的绕组电流，根据上一时刻绕组电压和电压‑电阻电流曲线计算流经非线性电阻上的损耗电流，得到单相四柱变压器各侧的电流。本发明能够充分考虑铁心饱和以及铁心损耗，且具有较高的分析效率及分析精度。

技术领域

本发明涉及电磁暂态仿真计算技术领域，尤其涉及一种单相四柱变压器饱和模型创建方法。

背景技术

随着特高压输电的发展，特高压交直流变压器的容量也在逐步增大。我国特高压大容量变压器一般采用单相结构，由三个单相组成三相变压器组。由于单相变压器容量的增大、运输尺寸的限制以及降低磁密的需求，特高压变压器一般采用多柱并联结构，如两主柱两旁柱组成的单相四柱式结构。目前常用的电磁暂态仿真软件的模型库内尚不包含单相四柱变压器模型，因此，在对设备内特性以及特高压直流输电网络进行仿真分析时存在计算误差较大的问题；此外，目前单相四柱压器建模大多采用有限元和场路耦合等方法，上述方法虽然能够对变压器进行较为细致的分析、有较高的精度，但建模较为复杂，对大型变压器进行仿真时计算速度不高，且并不适合对含有单相四柱变压器的电力网络进行电磁暂态仿真。因此构建一个适合工程应用的单相四柱压器饱和模型是非常有必要的。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种单相四柱变压器饱和模型创建方法，能够在对单相四柱式电磁暂态进行分析时充分考虑铁心饱和以及铁心损耗，且具有较高的分析效率及分析精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种单相四柱变压器饱和模型创建方法，包括：

建立单相四柱变压器的磁路模型，并根据所述磁路模型得到标准电感矩阵；

根据单相四柱变压器的磁路结构，得到铁心磁导模型；

根据电压-电阻电流曲线、电压-电感电流曲线、漏磁导及所述铁芯磁导模型得到分段线性化的磁导模型；其中，所述漏磁导由变压器额定负载试验中测得的负载损耗、负载电流、短路阻抗求得；

根据上一时刻一二次侧绕组电流计算流入非线性电感的非线性电感电流；

判断所述流入非线性电感的电流所处的线性段，并通过所述分段线性化的磁导模型及标准电感矩阵计算此时的铁芯磁导及电感矩阵；

根据此时的铁芯磁导、电感矩阵、变压器端口暂态模型及非线性电阻电流，得到所述单相四柱变压器两端的时域电流。

进一步地，所述电压-电阻电流曲线、电压-电感电流曲线的获取方法包括：

根据空载试验数据，利用分段线性化方法求取励磁支路中非线性电阻和非线性电感对应的电压-电阻电流曲线和电压-电感电流曲线。

进一步地，所述电压-电感电流曲线表示励磁支路提供主磁通的非线性电感的饱和特性，所述电压-电阻电流曲线表示励磁支路提供空载损耗的非线性电阻的饱和特性。

进一步地，建立单相四柱变压器的磁路模型，并根据所述磁路模型得到标准电感矩阵，具体为：

建立统一考虑主、漏磁通的磁路，并通过漏磁导、主磁导求取所述标准电感矩阵。

进一步地，根据单相四柱变压器的磁路结构，得到铁心磁导模型，具体为，

根据其磁路结构上的对称性，将单相四柱式结构等效为两个单相三柱(一主柱两旁柱)式结构，并建立铁心磁导模型：