CN107391835B - 一种高压变压器数值模拟网格划分方法及装置 - Google Patents

一种高压变压器数值模拟网格划分方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法及装置，包括：获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到多个子绕组，并获得包裹绕组的流体区域；分别对多个子绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型。本发明通过对绕组进行几何处理及分割成多个子绕组并获得包裹绕组的流体区域，然后再分别对多个子绕组进行分割区域和扫掠网格划分，能够对各个绕组进行仔细分割，能够有策略地进行网格划分，解决了传统的网格划分方法不能正确地模拟变压器的真实情况的技术问题。

Description

一种高压变压器数值模拟网格划分方法及装置
技术领域
本发明涉及变压器模拟技术领域，尤其涉及一种高压变压器数值模拟网格划分方法及装置。
背景技术
现代经济的迅速发展对电力的需求日趋上升，作为电力系统的最重要的部分之一，电力变压器的发展也面临诸多挑战。从全球电力行业的发展趋势来看，高容量、超高容量变压器是一个主要的发展方向，超高压/特高压输电在中国已有试运行线路。
传统的变压器模拟计算方法已经无法准确计算现有的一些高容量、高电压的变压器了，因此，在模拟计算变压器参数的时候，我们需要对变压器进行网格划分。
然而，传统的网格划分方法对变压器仅仅是简单地进行平均划分，不能正确地模拟变压器的真实情况。
发明内容
本发明提供了一种高压变压器数值模拟网格划分方法及装置，用于解决传统的网格划分方法对变压器仅仅是简单地进行平均划分，不能正确地模拟变压器的真实情况的技术问题。
本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法，包括：
获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；
对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；
分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型。
优选地，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的分割区域具体为：
根据内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域为纯流体区域、中间环状圆柱区域为绕组与间隙流域组成的约束条件将需要进行分割区域的绕组分割成三个环状圆柱区域。
优选地，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分具体为：
对中间环状圆柱区域进行以扫掠层数为两层的扫掠网格划分；
对内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域进行扫掠网格划分。
优选地，所述对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域具体包括：
将绕组从外侧到内侧分别设置为调压绕组、高压绕组、中压绕组和低压绕组；
将变压器模型中变压器箱体内部除绕组外的区域设置有流体区域。
优选地，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分的前序判断步骤为：
自动判断是否能通过扫掠网格划分将对象划分为六面体网格，若是，则通过扫掠网格划分将将对象划分为六面体网格，若否，则将对象划分为四面体网格。
本发明提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；
对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；
分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型。
优选地，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的分割区域具体为：
根据内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域为纯流体区域、中间环状圆柱区域为绕组与间隙流域组成的约束条件将需要进行分割区域的绕组分割成三个环状圆柱区域。
优选地，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分具体为：
对中间环状圆柱区域进行以扫掠层数为两层的扫掠网格划分；
对内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域进行扫掠网格划分。
优选地，所述对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域具体包括：
将绕组从外侧到内侧分别设置为调压绕组、高压绕组、中压绕组和低压绕组；
将变压器模型中变压器箱体内部除绕组外的区域设置有流体区域。
优选地，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分的前序判断步骤为：
自动判断是否能通过扫掠网格划分将对象划分为六面体网格，若是，则通过扫掠网格划分将将对象划分为六面体网格，若否，则将对象划分为四面体网格。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法，包括：获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型。本发明通过对绕组进行几何处理及分割成调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组并获得包裹绕组的流体区域，然后再分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，能够对各个绕组进行仔细分割，能够有策略地进行网格划分，解决了传统的网格划分方法对变压器仅仅是简单地进行平均划分，不能正确地模拟变压器的真实情况的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例的示意图；
图2为本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例中绕组几何处理示意图；
图3为本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例中绕组和流体区域划分示意图；
图4为本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例中绕组扫掠网格划分示意图；
图5为本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例中两层扫掠层数的示意图；
图6为本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例中内外两侧模型划分示意图；
图7为本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例中最终得到的网格划分后的高压变压器模型示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种高压变压器数值模拟网格划分方法及装置，用于解决传统的网格划分方法对变压器仅仅是简单地进行平均划分，不能正确地模拟变压器的真实情况的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例，包括：
步骤101：获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；
如图2所示，针对于高压变压器模型中的绕组，参照饼式绕组将绕组分为多层，并且，多层之间保留有间隙，且是为了模拟真实短路引起的绕组动态破坏，着重保留绕组各饼层之间的窄小孔隙。比如每相绕组其中调压线圈40饼，饼间隙为6.3mm；高压线圈104饼，饼间隙为5.2mm；中压线圈86饼，饼间隙为8.27mm；低压线圈104饼，饼间隙为6.5mm。
步骤102：对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；
如图3所示，对绕组区域进行流域包裹后，把调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组及其附近的流体区域分割开，形成环形柱状的绕组固体及流体区域；对每个环型柱状区域进行适当的几何切割，保证切割后各块的形状足够简单以能进行扫掠网格划分；不同绕组之间的网格连接不需要共节点，使用交界面的技术进行连接，而绕组内的固体和流体区域则是共节点的。
步骤103：分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型。
本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法，包括：获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型。本发明通过对绕组进行几何处理及分割成调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组并获得包裹绕组的流体区域，然后再分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，能够对各个绕组进行仔细分割，能够有策略地进行网格划分，解决了传统的网格划分方法对变压器仅仅是简单地进行平均划分，不能正确地模拟变压器的真实情况的技术问题。
需要说明的是，步骤103中的分割区域具体为：
根据内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域为纯流体区域、中间环状圆柱区域为绕组与间隙流域组成的约束条件将需要进行分割区域的绕组分割成三个环状圆柱区域。
需要说明的是，步骤103中的扫掠网格划分具体为：
对中间环状圆柱区域进行以扫掠层数为两层的扫掠网格划分；
对内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域进行扫掠网格划分。
取高压绕组及其附近的流域来说明扫掠网格的划分方法：高压绕组分割成三个环状圆柱区域，其中内侧和外侧区域都是纯流体区域，而中间区域是由绕组固体和间隙流域组成的。
如图4所示，先对中间部分的绕组及间隙流域模型进行整体得扫掠网格划分，划分网格前对每饼绕组及间隙流域进行网格控制，控制扫掠层数为两层(图5中上两层为绕组，下两层为间隙网格，进行两层两层地扫掠)，然后对中间部分模型进行网格划分。
对内外两侧的模型也进行扫掠网格划分，网格模型如图6。
同样的方法对所有得其它绕组划分网格后，再把它们组合在一起，成为最终得网格划分后的高压变压器模型(图7)。
需要说明的是，步骤102具体包括：
将绕组从外侧到内侧分别设置为调压绕组、高压绕组、中压绕组和低压绕组；
将变压器模型中变压器箱体内部除绕组外的区域设置有流体区域。
需要说明的是，步骤103中的扫掠网格划分的前序判断步骤为：
自动判断是否能通过扫掠网格划分将对象划分为六面体网格，若是，则通过扫掠网格划分将将对象划分为六面体网格，若否，则将对象划分为四面体网格。
为了尽量减少网格数量，需要采用合理的前序判断步骤：
1网格划分的前序判断步骤的优点是程序会自动判断模型是否能通过扫掠方法划分六面体网格，如果可以，会优先使用扫掠方法划分六面体网格，如果不能则，则会划分四面体方法，所以这种网格划分方法是能保证网格质量并且效率非常高的一种方法。
2对换热管道，适合采用扫掠网格的方法划分六面体网格，这样可以保证在管道的流向网格尺度较为大，而在管道截面内布置数量适当的网格；
3箱体流域的形状较为复杂，但是仍然可以通过对模型的合理切割得到用于划分四面体与六面体混合网格的模型。
以上是对本发明提供的一种高压变压器数值模拟网格划分方法的一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明提供的一种计算机可读存储介质的一个实施例进行详细的描述。
本发明提供的一种计算机可读存储介质的一个实施例，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；
对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；
分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型。
其中，分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的分割区域具体为：
根据内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域为纯流体区域、中间环状圆柱区域为绕组与间隙流域组成的约束条件将需要进行分割区域的绕组分割成三个环状圆柱区域。
其中，分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分具体为：
对中间环状圆柱区域进行以扫掠层数为两层的扫掠网格划分；
对内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域进行扫掠网格划分。
其中，对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域具体包括：
将绕组从外侧到内侧分别设置为调压绕组、高压绕组、中压绕组和低压绕组；
将变压器模型中变压器箱体内部除绕组外的区域设置有流体区域。
其中，分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分的前序判断步骤为：
自动判断是否能通过扫掠网格划分将对象划分为六面体网格，若是，则通过扫掠网格划分将将对象划分为六面体网格，若否，则将对象划分为四面体网格。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高压变压器数值模拟网格划分方法，其特征在于，包括：
获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；
对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；其中对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理具体为：对绕组区域进行流域包裹后，把调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组及其附近的流体区域分割开，形成环形柱状的绕组固体及流体区域；对每个环型柱状区域进行几何切割，保证几何切割后各块的形状足够简单以能进行扫掠网格划分；不同绕组之间的网格连接不需要共节点，使用交界面的技术进行连接，而绕组内的固体和流体区域则是共节点的；
分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型；
所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的分割区域具体为：
根据内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域为纯流体区域、中间环状圆柱区域为绕组与间隙流域组成的约束条件将需要进行分割区域的绕组分割成三个环状圆柱区域；
所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分具体为：
对中间环状圆柱区域进行以扫掠层数为两层的扫掠网格划分；
对内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域进行扫掠网格划分。
2.根据权利要求1所述的一种高压变压器数值模拟网格划分方法，其特征在于，所述对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域具体包括：
将绕组从外侧到内侧分别设置为调压绕组、高压绕组、中压绕组和低压绕组；
将变压器模型中变压器箱体内部除绕组外的区域设置有流体区域。
3.根据权利要求1所述的一种高压变压器数值模拟网格划分方法，其特征在于，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分的前序判断步骤为：
自动判断是否能通过扫掠网格划分将对象划分为六面体网格，若是，则通过扫掠网格划分将将对象划分为六面体网格，若否，则将对象划分为四面体网格。
4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取高压变压器模型，对高压变压器模型中的绕组进行保留绕组各饼层之间的间隙的几何处理，获得几何处理后的绕组子模型；
对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域；其中对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理具体为：对绕组区域进行流域包裹后，把调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组及其附近的流体区域分割开，形成环形柱状的绕组固体及流体区域；对每个环型柱状区域进行几何切割，保证几何切割后各块的形状足够简单以能进行扫掠网格划分；不同绕组之间的网格连接不需要共节点，使用交界面的技术进行连接，而绕组内的固体和流体区域则是共节点的；
分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型；
所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的分割区域具体为：
根据内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域为纯流体区域、中间环状圆柱区域为绕组与间隙流域组成的约束条件将需要进行分割区域的绕组分割成三个环状圆柱区域；
所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分具体为：
对中间环状圆柱区域进行以扫掠层数为两层的扫掠网格划分；
对内侧环状圆柱区域和外侧环状圆柱区域进行扫掠网格划分。
5.根据权利要求4所述的一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述对几何处理后的绕组子模型中的绕组模拟分割处理，得到调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组，并获得包裹绕组的流体区域具体包括：
将绕组从外侧到内侧分别设置为调压绕组、高压绕组、中压绕组和低压绕组；
将变压器模型中变压器箱体内部除绕组外的区域设置有流体区域。
6.根据权利要求4所述的一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述分别对调压绕组、高压绕组、中压绕组、低压绕组进行分割区域和扫掠网格划分，获得网格划分后的高压变压器模型中的扫掠网格划分的前序判断步骤为：
自动判断是否能通过扫掠网格划分将对象划分为六面体网格，若是，则通过扫掠网格划分将将对象划分为六面体网格，若否，则将对象划分为四面体网格。
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