[发明专利]一种变压器稳态计算方法、装置及存储介质

说明书

本发明提供一种变压器稳态计算方法、装置及存储介质，方法，包括：根据变压器的内部结构建立磁场方程；根据变压器的型式、外部电路及绕组连接方式建立电路方程；基于磁场方程、电路方程以及感应电动势和矢量磁位的关系式构建考虑场路耦合的时步有限元方程：根据电压激励和稳态解周期性变化的特点以及收敛因数对考虑场路耦合的时步有限元方程进行改进，得到考虑时间周期特性的场路耦合时步有限元方程；对考虑时间周期特性的场路耦合时步有限元方程进行迭代计算；判断每次迭代，第一个周期内任一时刻t_k的解x(t_k)^p与第二个周期内t_k+T时刻的解x(t_k+T)^p是否满足误差判定条件|(x(t_k+T)^p‑x(t_k)^p)/x(t_k)^p|＜ε：若是，则终止计算，否则继续迭代。本发明能够节省求解时间、内存空间，提高计算效率。

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器稳态计算方法、装置及存储介质。

背景技术

场路耦合时步有限元法是一种同时考虑了外部电路和变压器内部磁场耦合的时步有限元法，可以同时计算出外部电路中电流、电压分布以及变压器内部的磁场分布。该种方法常运用于外部激励是电压源激励的变压器空载计算、负载计算以及异常励磁(如直流偏磁)计算分析等，是目前变压器稳态计算中最常用的一种有限元法。

现有研究中，采用场路耦合的时步有限元法进行变压器稳态计算时，需要计算很多个时间周期才能取得稳态解，所需的储存空间也比较大，主要有两方面不足之处：(1)需要计算多少个时间周期才能取得稳态解是未知的，因此计算时往往将计算结束的时刻设置的比较久，计算花费的总时间比较长；(2)每一时间步的计算结果都需要进行保存，需要的内存空间比较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种，以解决采用传统场路耦合时步有限元法进行变压器稳态计算时计算时间久和所需内存空间大的问题，本发明实能够大大缩短计算变压器稳态所需要的时间并节省了内存空间，提高了计算效率。

第一方面，本发明实施例提供一种变压器稳态计算方法，包括：

根据变压器的内部结构建立磁场方程；

根据变压器的型式、外部电路及绕组连接方式建立电路方程；

根据变压器的剖分方式对所述磁场方程、感应电动势和矢量磁位的关系式分别进行有限元插值计算，得到第一插值计算结果和第二插值计算结果；

采用向后差分法对所述电路方程、所述第一插值计算结果和所述第二插值计算结果进行离散化处理，得到考虑场路耦合的时步有限元方程：

根据电压激励和稳态解周期性变化的特点以及收敛因数对所述考虑场路耦合的时步有限元方程进行改进，得到考虑时间周期特性的场路耦合时步有限元方程；

采用牛顿拉夫逊法或者固定点法对所述考虑时间周期特性的场路耦合时步有限元方程进行迭代计算；

判断每次迭代，第一个周期内任一时刻t_k的解x(t_k)^p与第二个周期内t_k+T时刻的解x(t_k+T)^p是否满足误差判定条件：|(x(t_k+T)^p-x(t_k)^p)/x(t_k)^p|＜ε，若是，则终止计算，否则继续迭代，其中，p为迭代次数，ε为设定的常数。

优选地，所述磁场方程为：