CN104933238A - 一种双绕组电力变压器非线性宽频模型及建立方法 - Google Patents

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杨磊
郗晓光
姚瑛
王浩鸣
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Abstract

本发明涉及一种双绕组电力变压器非线性宽频模型及建立方法，其技术特点是：该模型由高频频变模型子块和低频非线性模型子块并联组成，高频频变模型子块为π型等效电路或T型等效电路；低频频变模型子块为传统的Γ型电路，该方法包括：用网络分析仪测量变压器的散射参数；将散射参数变换成阻抗参数或者导纳参数并进行拟合；根据拟合后的导纳参数或阻抗参数建立高频模型子块；利用传统方法建立其低频模型子块；将高频模型子块和低频模型子块并联，得到最终的双绕组电力变压器非线性宽频模型。本发明充分考虑了变压器铁心的非线性特性和绕组在高频下的频变效应，可以模拟从工频一直到高频的变压器行为特性，避免了更换模型的麻烦，其建模方法简单。

Description

一种双绕组电力变压器非线性宽频模型及建立方法
技术领域
本发明属于双绕组电力变压器技术领域，具体涉及一种双绕组电力变压器非线性宽频模型及建立方法。
背景技术
电力变压器模型是现代电力暂态仿真计算中的重要环节之一，原因是其复杂的暂态特性。通常一个变压器模型可以分成两个部分，一部分是绕组模型，另一部分是铁芯模型。绕组模型的参数是线性的，而铁心却是非线性的，而且它们都是和频率相关的。目前已有的变压器模型或是中低频非线性模型或是高频线性模型，完全适用于宽频段的变压器模型尚不存在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、建模简单且使用方便的双绕组电力变压器非线性宽频模型及建立方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种双绕组电力变压器非线性宽频模型，由高频频变模型子块和低频非线性模型子块并联组成，所述高频频变模型子块为π型等效电路或T型等效电路；所述低频频变模型子块为传统的Γ型电路。
一种双绕组电力变压器非线性宽频模型的建立方法，包括以下步骤：
步骤1、将双绕组电力变压器看成二端口网络，用网络分析仪测量其散射参数；
步骤2、将上一步测量得到的散射参数变换成二端口阻抗参数或者导纳参数，然后对阻抗参数或者导纳参数进行拟合。
步骤3、通过电路综合方法并根据拟合后的导纳参数或阻抗参数建立得到其高频模型子块；
步骤4、利用传统方法建立其低频模型子块；
步骤5、将上面两步确定的高频模型子块和低频模型子块并联，得到最终的双绕组电力变压器非线性宽频模型。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明建立的电力变压器非线性宽频模型由高频频变模型子块和低频非线性模型子块并联组成，其考虑了变压器铁心的非线性特性和绕组在高频下的频变效应，可以模拟从工频一直到高频的变压器行为特性。
2、本发明使用一个模型就可以进行低频和高频的仿真，避免了更换模型的麻烦，同时使用EMTP等软件容易实现仿真计算，其建模方法简单，可广泛用于建立低压双绕组电力变压器模型。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是高频模型子块的电路原理图；
图3是低频模型子块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种双绕组电力变压器非线性宽频模型，如图1所示，由高频频变模型子块和低频非线性模型子块并联组成，图中，u1、i1分别表示变压器一次侧的电压、电流；u2、i2分别表示变压器二次侧的电压、电流。
所述高频频变模型子块为π型等效电路或T型等效电路。如图2所示，Z11-Z12、Z22-Z12、Z12分别表示T型电路各支路的频变阻抗参数。该高频频变模型子块采用黑盒法实现：首先通过测量得到变压器的高频散射参数，然后将散射参数转化为阻抗参数或导纳参数，最后应用电路综合理论根据该阻抗参数或导纳参数建立其π型等效电路或T型等效电路。
所述低频频变模型子块为传统的Γ型电路。如图3所示，Rk为短路电阻，Lk为短路电感，Rm为铁耗等效电阻，Lm为非线性励磁电感。该低频频变模型子块为传统的Γ型电路形式，铁心的饱和特性由非线性电感元件来表达，这个非线性电感采用分段线性化的方法实现，且低频模块中各电路元件参数可以方便地利用变压器铭牌上所给出的数据进行计算得到。
一种双绕组电力变压器非线性宽频模型的建立方法，包括以下步骤：
步骤1、将双绕组电力变压器看成二端口网络，用网络分析仪测量其散射参数(Scattering Parameter，即S参数)；
步骤2、运用数学方法将上一步测量得到的散射参数变换成二端口阻抗参数或者导纳参数，然后对阻抗参数或者导纳参数进行拟合。
步骤3、通过电路综合方法，应用电路综合理论并根据拟合后的导纳参数建立得到其高频模型子块(等效电路)，如图2所示。
步骤4、建立其低频模型子块(等效电路)，如图3所示，其中各参数通过变压器铭牌来确定。
步骤5、将上面两步所确定的高频子块和低频子块并联，得到最终的电路模型。
本发明具体应用时时，可以采用仿真软件(如EMTP、Simulink等)搭建模型，进行相关仿真分析。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种双绕组电力变压器非线性宽频模型，其特征在于：由高频频变模型子块和低频非线性模型子块并联组成，所述高频频变模型子块为π型等效电路或T型等效电路；所述低频频变模型子块为传统的Γ型电路。
2.一种如权利要求1所述的双绕组电力变压器非线性宽频模型的建立方法，包括以下步骤：
步骤1、将双绕组电力变压器看成二端口网络，用网络分析仪测量其散射参数；
步骤2、将上一步测量得到的散射参数变换成二端口阻抗参数或者导纳参数，然后对阻抗参数或者导纳参数进行拟合。
步骤3、通过电路综合方法并根据拟合后的导纳参数或阻抗参数建立得到其高频模型子块；
步骤4、利用传统方法建立其低频模型子块；
步骤5、将上面两步确定的高频模型子块和低频模型子块并联，得到最终的双绕组电力变压器非线性宽频模型。
3.根据权利要求2所述的一种双绕组电力变压器非线性宽频模型的建立方法，其特征在于：所述高频频变模型子块为π型等效电路或T型等效电路；所述低频频变模型子块为传统的Γ型电路。
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