[发明专利]一种抽能型并联电抗器的仿真建模方法及系统

说明书

本发明涉及一种抽能型并联电抗器的仿真建模方法及系统，建立抽能型并联电抗器的数学模型，将主电抗绕组中的电流拆分为主芯柱的磁路电流和旁轭的磁路电流，带入数学模型中的磁路方程，获得等效后的磁路方程和等效后的抽能型并联电抗器的数学模型；将主电抗绕组的每相等效为单相饱和电抗器，每相左侧抽能绕组和右侧抽能绕组分别等效为单相饱和变压器，并利用等效后的抽能型并联电抗器的数学模型确定单相饱和电抗器的参数和单相饱和变压器的参数，获得抽能型并联电抗器的仿真建模模型，克服了由于仿真软件中没有集成类似模块对仿真分析带来的困难，弥补了目前仿真工具在这种抽能型并联电抗器仿真方面的不足，获得了抽能型并联电抗器的仿真建模模型。

技术领域

本发明涉及数字仿真建模领域，特别是涉及一种抽能型并联电抗器的仿真建模方法及系统。

背景技术

由于陆地上可开发风资源逐年递减，海上风电是未来清洁能源发展的新方向，全球风电场建设已出现从陆地向近海发展的新趋势。与陆地风电相比，海上风电的风能资源能量效益比陆地风电场高约20％～40％，还具有无占地、高风速、沙尘少、电量大、运行稳定及粉尘零排放等优势。但海上风力发电机的装设需要在海底架设距离较长的电缆，电缆的容升效应会产生大量的无功功率，需在线路上配置电抗器来平衡电缆产生的无功功率。此外，由于海上风电场地理位置偏僻、电力供应困难，高抗站采用带有抽能绕组的电抗器为站内提供稳定的低压电能，该种电抗器利用抽能绕组直接从电抗器抽出部分能量，在为长距离海底电缆输电线路提供无功补偿的同时，也可为边远地区、无电力供应的高抗站提供便捷、稳定的电源。

抽能型并联电抗器的仿真建模方法是对其工作原理进行分析的核心内容之一，也是分析抽能型并联电抗器本体保护配置的重要部分，还是对抽能型并联电抗器进行稳态、暂态和动态仿真分析的基础。但由于抽能型并联电抗器结构及接线方式特殊，且目前国内外主要的几种电力系统电磁暂态仿真软件(如：PSCAD/EMTDC、MATLAB/Simulink)及电力系统实时数字仿真系统(RTDS)中尚未集成其模型，所以给相应的仿真过程带来了一定的困难。

因此，为了研究和分析抽能型并联电抗器的工作原理及特性，有必要建立与其对应的仿真模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种抽能型并联电抗器的仿真建模方法及系统，以实现抽能型并联电抗器的仿真建模模型。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种抽能型并联电抗器的仿真建模方法，所述抽能型并联电抗器的本体为三相电抗器组，每相电抗器的单相绕组的铁芯包括主芯柱、左旁轭及左上下轭、右旁轭及右上下轭，每相主电抗绕组均匀绕制于主铁芯上，每相抽能绕组分别绕制在左旁轭和右旁轭的下端，每相左侧抽能绕组和右侧抽能绕组同极性并联形成一条抽能支路；所述方法包括：

获取所述抽能型并联电抗器中主电抗绕组支路、左侧抽能绕组支路和右侧抽能绕组支路的磁路参数；

根据所述磁路参数，建立抽能型并联电抗器的数学模型；所述抽能型并联电抗器的数学模型包括电压方程、磁路方程和磁场强度与磁感应强度关系方程；

将主电抗绕组中的电流拆分为主芯柱的磁路电流和旁轭的磁路电流；

将主芯柱的磁路电流和旁轭的磁路电流带入所述抽能型并联电抗器的数学模型中的磁路方程，对主电抗绕组支路的磁路、左侧抽能绕组支路的磁路和右侧抽能绕组支路的磁路进行解耦，获得等效后的磁路方程，并将所述等效后的磁路方程替换所述抽能型并联电抗器的数学模型中的磁路方程，获得等效后的抽能型并联电抗器的数学模型；

将主电抗绕组的每相等效为单相饱和电抗器，每相左侧抽能绕组和右侧抽能绕组分别等效为单相饱和变压器，并利用所述等效后的抽能型并联电抗器的数学模型确定单相饱和电抗器的参数和单相饱和变压器的参数，获得抽能型并联电抗器的仿真建模模型。

进一步地，根据所述磁路参数，建立抽能型并联电抗器的数学模型，具体包括：