CN107908906B - 一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法，包括步骤1：建立风电场升压变压器电磁场仿真模型；步骤2：建立电网等效电路模型；步骤3：根据步骤1和2建立风电场升压变压器‑电网场路耦合仿真模型；步骤4：基于步骤3建立的风电场升压变压器‑电网场路耦合仿真模型，进行风电场升压变压器励磁涌流现象仿真，根据仿真结果得到变压器高、低压侧励磁涌流电流大小。本发明一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法，通过采用风电场升压变压器电磁场模型和电网等效电路模型耦合的仿真方法，准确仿真计算出风电场升压变压器励磁涌流大小，解决了目前等效电路仿真结果准确性的不足，通过本方法能对电力系统长远发展有良好的适应性。

Description

一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法
技术领域
本发明涉及电力系统仿真方法研究领域，尤其涉及一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法。
背景技术
随着我国电力事业不断向前发展，风力发电场接入电网的数量越来越多，装机规模越来越大，因此风电场升压变压器励磁涌流现象发生越发频繁。该现象产生的变压器高、低压侧电流对风电场设备造成一定的危害，有必要开展仿真研究，准确计算励磁涌流电流大小，为风险防范措施的制定提供计算依据。
目前对风电场升压变压器励磁涌流现象的仿真，多是采用电路等效仿真方法，该方法能够通过建立变压器电路等效模型仿真计算励磁涌流大小，但是不能准确计算变压器结构等因素对励磁涌流电流大小的影响。而采用风电场升压变压器电磁场模型和电网等效电路模型耦合的仿真方法可以更为准确计算励磁涌流电流大小。
发明内容
本发明提供了一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法，解决了目前等效电路仿真结果准确性的不足，通过本方法能准确的仿真计算出风电场升压变压器励磁涌流大小，对电力系统长远发展有良好的适应性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法，包括以下步骤：
步骤1：利用变压器结构参数和电气参数,建立风电场升压变压器电磁场仿真模型；
步骤2：利用风电场并网侧电网参数，建立电网等效电路模型；
步骤3：基于步骤1得到的风电场升压变压器电磁场仿真模型和步骤2得到的电网等效电路模型，建立风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型；
步骤4：基于步骤3建立的风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型，进行风电场升压变压器励磁涌流现象仿真，并计算得变压器高、低压侧励磁涌流电流大小。
本发明通过采用风电场升压变压器电磁场模型和电网等效电路模型耦合的仿真方法，准确仿真计算出风电场升压变压器励磁涌流大小，解决了目前等效电路仿真结果准确性的不足，通过本方法能对电力系统长远发展有良好的适应性。
具体地讲，所述步骤1中的仿真模型是风电场升压变压器电磁场有限元模型。
具体地讲，所述步骤2中风电场并网侧电网参数包括：电网等效电压源的波形、幅值、频率，以及电网等效阻抗的大小。
具体地讲，所述步骤3中的具体步骤为：通过场路耦合仿真模型内部子模型之间的实时交互计算，实现风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型的联合仿真计算。
具体地讲，所述步骤4是利用风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型进行风电场升压变压器励磁涌流现象仿真，根据仿真结果得到变压器高、低压侧励磁涌流电流大小。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法，通过采用风电场升压变压器电磁场模型和电网等效电路模型耦合的仿真方法，准确仿真计算出风电场升压变压器励磁涌流大小，解决了目前等效电路仿真结果准确性的不足，通过本方法能对电力系统长远发展有良好的适应性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为风电场升压变压器电磁场模型；
图2为电网等效电路模型；
图3为风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型；
图4为风电场升压变励磁涌流现象的高低压侧电流仿真结果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1至4所示，本发明一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法，按照以下步骤进行：
步骤1、利用变压器结构参数和电气参数,建立风电场升压变压器电磁场仿真模型，包括：该变压器铁芯的电磁场分布，满足下式所示：
Figure BDA0001504919180000021
其中，A为磁矢量位，Je为电流源密度，μ是磁导率；参数如表1所示：
表1变压器结构、电气参数
Figure BDA0001504919180000022
Figure BDA0001504919180000031
由此建立的变压器电磁场仿真模型如图1所示,图中为变压器的铁芯和绕组。
步骤2、利用风电场并网侧电网参数，建立电网等效电路模型，具体包括：风电场升压变压器接入电网端口的电压方程，如下式所示：
Figure BDA0001504919180000032
其中，uA,uB,uC为变压器并网端口三相交流电压，Ea,Eb,Ec为电网侧的等效三相交流电流，r为电网等效阻抗；
步骤3、基于步骤1和步骤2的变压器电磁场模型和电网等效电路模型，利用场路耦合仿真计算方法，建立风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型，具体包括：由式(1)、(2)，得到场路耦合感应电势方程，如下式所示：
Figure BDA0001504919180000033
其中(ψa、ψb和ψc)为变压器三相绕组磁链。图2为场路耦合部分，右侧为变压器场模型，左侧为电网路模型。图3为风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型，用于展开耦合仿真计算。
步骤4、利用步骤3建立的风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型，进行风电场升压变压器励磁涌流现象仿真，根据仿真结果得到变压器高、低压侧励磁涌流电流大小。
励磁涌流电流的计算仿真结果如图4所示，图中显示了高、低压侧电流的幅值、频率和波形，幅值较大者为低压侧电流。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种风电场升压变压器励磁涌流现象仿真方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：利用变压器结构参数和电气参数,建立风电场升压变压器电磁场仿真模型；
步骤2：利用风电场并网侧电网参数，建立电网等效电路模型；
步骤3：基于步骤1得到的风电场升压变压器电磁场仿真模型和步骤2得到的电网等效电路模型，建立风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型；
步骤4：基于步骤3建立的风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型，进行风电场升压变压器励磁涌流现象仿真，并计算得变压器高、低压侧励磁涌流电流大小；
所述步骤1中的仿真模型是风电场升压变压器电磁场有限元模型；
所述步骤2中风电场并网侧电网参数包括：电网等效电压源的波形、幅值、频率，以及电网等效阻抗的大小；
所述步骤3中的具体步骤为：通过场路耦合仿真模型内部子模型之间的实时交互计算，实现风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型的联合仿真计算；
所述步骤4是利用风电场升压变压器-电网场路耦合仿真模型进行风电场升压变压器励磁涌流现象仿真，根据仿真结果得到变压器高、低压侧励磁涌流电流大小。
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