CN108846236A - 基于pscad的变压器仿真模型构建方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，采用本方法得到的变压器仿真模型，分配至第一绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第一绕组的自漏感对应的电感和与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻，分配至第二绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻相对应的，相比于现有技术中的平均分配短路阻抗至第一绕组和第二绕组的方案，本方法能正确分配短路阻抗，从而避免对变压器的暂态特性产生影响，此外，本发明还公开了一种变压器仿真模型构建装置及设备，效果如上。

Description

基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法、装置及设备。

背景技术

变压器是电力系统的重要组成部分，它的电磁特性影响着电力系统的性能和正常运行，因此，在仿真研究中，精确地描述出变压器的仿真模型以对电力系统进行分析是至关重要的。

目前，变压器的仿真建模方法主要分为三种，即基于磁场的方法、基于电路的方法以及基于磁路的方法。其中，基于电路的方法对变压器进行仿真建模得到了业界广泛的应用，基于电路的方法建立的变压器仿真模型有T型等值电路模型和π型等值电路模型，对于当下的T型等值电路模型，虽然考虑了铁心剩磁以及铁心磁滞效应对变压器暂态特性的影响，但是在短路阻抗(自漏抗和电阻)的分配上，基于PSCAD软件构建的T型等值电路模型直接将短路阻抗平均分配到变压器的高低压侧(第一绕组和第二绕组)。如此，会导致对T型等值电路模型中短路阻抗分配不均衡的问题，进而对变压器的暂态特性产生影响。

因此，如何均衡分配短路阻抗以避免对变压器的暂态特性产生影响是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法、装置及设备，达到了均衡分配短路阻抗的目的，从而避免了对变压器的暂态特性产生影响。

为实现上述目的，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一，本发明实施例公开了一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，包括：

确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数；

在所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与所述目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，

和补偿与所述目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻；

根据所述目标参数中的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗；

将所述短路阻抗分配至所述初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组；

确定所述初始变压器T型等值电路模型的励磁支路参数；

根据所述励磁支路参数、经补偿所述电阻和所述电感后的第一绕组、经分配所述短路阻抗后的第二绕组构建变压器仿真模型。

优选的，还包括：

根据所述目标参数中的第二绕组的绕组电阻、所述目标参数中的第二绕组的额定电流以及所述目标变压器的额定容量计算铜损；

将所述铜损分配至所述初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

优选的，若所述目标变压器为双绕组变压器，则所述确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数包括：

利用单臂电桥确定所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻和第二绕组的绕组电阻；

根据预先存储的与目标变压器对应的目标信息确定所述目标变压器的第一绕组的自漏抗参数和所述目标变压器的第二绕组的自漏抗参数；

将所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻、所述目标变压器的所述第二绕组的绕组电阻、所述目标变压器的第一绕组的自漏抗参数以及所述目标变压器的第二绕组的自漏抗参数作为所述目标参数。

优选的，所述确定所述初始变压器T型等值电路模型的励磁支路参数包括：

确定所述目标变压器中的第一绕组的空心电抗；

计算所述空心电抗和所述目标变压器的第一绕组的自漏抗参数的差值；

根据所述差值确定与所述初始变压器T型等值电路模型中的饱和电流源的对应的励磁支路电抗；

将所述励磁支路电抗作为所述励磁支路参数。

优选的，所述在所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与所述目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，和与所述目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻包括：

确定所述目标变压器的第一绕组的自漏抗和所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻；

确定与所述目标变压器的第一绕组的自漏抗对应的电感和与所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻对应的电阻；

将所述电阻和所述电感串联至所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组以对所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组进行补偿。

优选的，所述利用所述励磁支路参数、经补偿所述电阻和所述电感的第一绕组、经分配所述短路阻抗的第二绕组构建变压器仿真模型。

确定与所述励磁支路参数对应的饱和电流源的额定励磁电流；

在所述第一绕组中确定所述饱和电流源的注入点；

通过所述注入点向所述经补偿所述电阻和所述电感的第一绕组和所述经分配所述短路阻抗的第二绕组输入所述额定励磁电流；

将所述经补偿所述电阻和所述电感的第一绕组作为所述变压器仿真模型的新的第一绕组、将所述注入点和所述饱和电流源作为所述变压器仿真模型的励磁支路、将所述经分配所述短路阻抗的第二绕组作为所述变压器仿真模型的新的第二绕组。

第二，本发明实施例公开了一种变压器仿真模型构建装置，包括：

目标参数确定模块，用于确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数；

补偿模块，用于在所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与所述目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，

和补偿与所述目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻；

短路阻抗确定模块，用于根据所述目标参数中的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗；

分配模块，用于将所述短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组；

励磁支路参数确定模块，用于确定所述初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路参数；

仿真模型构建模块，用于根据励磁支路参数、经补偿所述电阻和电感后的第一绕组、经分配所述短路阻抗后的第二绕组构建变压器仿真模型。

优选的，还包括：

计算模块，用于根据所述目标参数中的第二绕组的绕组电阻、所述第二绕组的额定电流以及所述目标变压器的额定容量计算铜损；

铜损分配模块，用于将所述铜损分配至所述初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

第三，本发明实施例公开了一种变压器仿真模型构建设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现如以上任一项所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法的步骤。

可见，本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，首先确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数，然后在初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与目标参数中的第一绕组的自漏感对应的电感和与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻，其次，再根据目标参数中的第二绕组的自漏抗和第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗并将短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组，最后，利用初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路参数、经补偿后的第一绕组、经分配短路阻抗的第二绕组构建变压器仿真模型，因此，采用本方案得到的变压器仿真模型，分配至第一绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第一绕组的自漏感对应的电感和与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻，分配至第二绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻对应的，相比于现有技术中的平均分配短路阻抗至第一绕组和第二绕组的方案，本方案能均衡分配短路阻抗，从而避免对变压器的暂态特性产生影响，此外，本发明实施例还公开了一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建装置、设备，效果如上。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法流程示意图；

图2为本发明实施例公开的一种初始变压器T型等值电路模型结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型示意图；

图4为本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建装置结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建设备结构示意图；

图6(a)为目标变压器为Y/Δ联结时的变压器仿真模型示意图；

图6(b)为目标变压器为Δ/Y联结时的变压器仿真模型示意图；

图6(c)为目标变压器为Y/Y联结时的变压器仿真模型示意图；

图7为本发明实施例公开的一种变压器空载合闸的系统模型示意；

图8(a)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的A相涌流瞬时值与录波数据的比较曲线图；

图8(b)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的B相涌流瞬时值与录波数据的比较曲线图；

图8(c)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的C相涌流瞬时值与录波数据的比较曲线图；

图8(d)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的零序电流瞬时值与录波数据的比较曲线图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法、装置及设备，达到了均衡分配短路阻抗的目的，从而避免了对变压器的暂态特性产生影响。

请参见图1，图1为本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法流程示意图，该方法包括：

S101、确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数。

具体的，本实施例中，初始变压器T型等值电路模型为现有技术中的PSCAD构建的变压器T型等值电路模型，请参见图2，图2为本发明实施例公开的一种初始变压器T型等值电路模型结构示意图，该模型中包括与目标变压器对应的第一绕组和第二绕组以及励磁支路，其中，第一绕组为电阻R_1σ与电感L_1σ组成的串联支路，第二绕组为电阻R′_2σ和电感L'_2σ组成的串联支路，励磁支路为非线性饱和电流源S和电阻R并联组成的支路，电流源S的电流为I_S。采用该初始变压器T型等值电路模型分配至第一绕组的短路阻抗和分配至第二绕组的短路阻抗是相同的(本实施例中的初始变压器T型等值电路模型中的第一绕组和第二绕组还未分配短路阻抗)，即将总的短路阻抗平均分配至第一绕组和第二绕组。励磁支路为第一绕组和第二绕组之间的饱和电流源支路。

目标变压器可以为双绕组变压器(包括联结方式为Y/Δ联结方式的变压器和联结方式为Y/Y联结方式的变压器)和三绕组变压器(只取用两绕组进行运行，但是选取的两绕组运行方式的变压器的联结方式非Δ/Δ联结方式)。其中，当变压器的联结方式为Y/Δ时，则可以将变压器的第一绕组称为Y1绕组、第二绕组称为Δ绕组，当变压器的联结方式为Y/Y联结方式时，则可以将第一绕组称为Y1绕组和将第二绕组称为Y2绕组。

目标参数可以包括目标变压器的第一绕组的自漏抗参数和绕组电阻，第二绕组的自漏抗参数和绕组电阻，目标变压器的铁心的空心电抗以及目标变压器的额定电流等。

关于本实施例中的绕组电阻的计算以及自漏抗的确定将在下面的实施例进行说明(也可以参见现有技术)。

S102、在初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，和补偿与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻。

具体的，本实施例中，由于初始变压器T型等值电路模型是根据目标变压器建立的，因此，初始变压器T型等值电路模型的第一绕组和目标变压器的第一绕组相对应，因此，在确定目标变压器的第一绕组的自漏抗和绕组电阻(自漏抗和绕组电阻均为目标参数)后，便可以将目标变压器的第一绕组的自漏抗和绕组电阻作为变压器仿真模型中第一绕组的自漏抗(可以由电感补偿)和绕组电阻(可以由电阻补偿)。如此，便为变压器仿真模型中的第一绕组分配了与目标变压器的第一绕组相一致的自漏抗和绕组电阻(第一绕组的短路阻抗)。

其中，作为优选的实施例，步骤S102包括：

确定目标变压器的第一绕组的自漏抗和第一绕组的绕组电阻。

确定与目标变压器的第一绕组的自漏抗对应的电感和与目标变压器的第一绕组的绕组电阻对应的电阻。

将电阻和电感串联至初始变压器T型等值电路模型的第一绕组以对初始变压器T型等值电路模型的第一绕组进行补偿。

S103、根据目标参数中的第二绕组的自漏抗和第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗。

具体的，本实施例中，由于目标参数中包含了目标变压器的第二绕组的自漏抗和绕组电阻，因此，通过目标参数中的第二绕组的自漏抗和第二绕组的绕组电阻便可以确定分配至变压器仿真模型第二绕组的短路阻抗，然后将确定的短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组，如此，最终分配至第二绕组的短路阻抗即为目标变压器的第二绕组的自漏抗和绕组电阻。即短路阻抗包括和目标参数中第二绕组的自漏抗对应的自漏抗及和目标参数中第二绕组的绕组电阻对应的电阻。

S104、将短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

具体的，本实施例中，由于初始变压器T型等值电路模型中第一绕组已经补偿了电感和电阻，因此在得到短路阻抗之后，直接将短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型的第二绕组。

S105、确定初始变压器T型等值电路模型的励磁支路参数。

具体的，本实施例中，一般的初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路是由非线性电感和电阻并联构成的，在本发明实施例中，作为优选的实施例，初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路采用非线性饱和电流源模拟励磁支路的非线性电感特性，本发明实施例中的初始变压器T型等值电路模型的励磁支路详见图2。励磁电流参数包括：非线性饱和电流源的额定电流、非线性饱和电流源在初始变压器T型等值电路模型中的电流注入点、以及非线性饱和电流源的励磁支路电抗(利用铁心的空心电抗表示)。其中，作为优选的实施例，步骤S105包括：

确定目标变压器中的第一绕组的空心电抗。

计算空心电抗和目标变压器的第一绕组的自漏抗参数的差值。

根据差值确定与初始变压器T型等值电路模型中的饱和电流源的对应的励磁支路电抗。

将与初始变压器T型等值电路模型中的饱和电流源对应的励磁支路电抗。

将所述励磁支路电抗作为励磁支路参数。

具体的，本实施例中，目标变压器第一绕组的空心电抗为约定参数，由厂家测定。其次，在目标变压器的铁心饱和时，励磁支路电抗(可以用目标变压器的铁心的空心电抗表示)为常数。若第一绕组的空心电抗为L_air，第一绕组的自漏抗为L_1σ，则励磁支路电抗为L_airH，则励磁支路电抗可以用下式计算：

L_airH＝L_air-L_1σ

将励磁支路电抗L_airH作为励磁支路参数。当然，励磁支路参数除了包含励磁支路电抗外，也可以包含其他与初始变压器T型等值电路模型相关的参数，如饱和电流源在初始变压器T型等值电路模型的注入点以及饱和电流源的额定励磁电流等。其中，初始变压器T型等值电路模型中饱和电流源的注入点包括：在第一绕组端注入、在第二绕组端注入以及在第一绕组端和第二绕组端连接处的中点注入。本发明实施例中，最终构建得到的变压器仿真模型的饱和电流源的注入点选为第一绕组端，若目标变压器为双绕组变压器(联结方式为Y/Δ联结或Y/Y联结)，则将饱和电流源的注入点选为Y1绕组端(#1端)，此时，初始变压器T型等值电路模型中的T型等值电路变为Γ型等值电路，然后在Γ型等值电路中设置饱和电流源的励磁支路电抗和额定励磁电流(可以设置为0.0001A至0.5A之间)。

S106、根据励磁支路参数、经补偿电阻和电感后的第一绕组、经分配短路阻抗后的第二绕组构建变压器仿真模型。

具体的，本实施例中，根据饱和电流源注入点选为Y1侧(第一绕组)得到的Γ型等值电路，然后Γ型等值电路的第一绕组为补偿了与目标变压器的第一绕组的自漏抗和绕组电阻相对应的电感和电阻，Γ型等值电路的第二绕组为分配与目标变压器的第二绕组的自漏抗和绕组电阻相对应的短路阻抗后的第二绕组。最终构建得到的变压器仿真模型请参见图3，图3为本发明实施例公开的一种变压器仿真模型示意图，需要说明的是，图3中的变压器仿真模型仅仅是示意，并不代表本发明实施例最终得到的变压器仿真模型只能为这一种，请参见图3，其中，初始变压器T型等值电路模型10中的101(包括电阻R_1σ与电感L_1σ)为第一绕组，102为饱和电流源和电阻R组成的励磁支路。将初始变压器T型等值电路模型中的饱和电流源的注入点从#middle替换为第一绕组(Y型联结侧)的#1,在第一绕组侧(Y型联结侧)补偿与电阻R_1σ与电感L_1σ对应的电阻R_1σ'和电感L_1σ'。此时构成的变压器仿真模型即为本发明实施例中构建的变压器仿真模型，因此，在对现有技术中的初始变压器T型电路等值模型进行改进后，便可以得到本发明实施例中的变压器仿真模型，此模型的第一绕组和第二绕组中的短路阻抗与各自侧的自漏抗和绕组电阻相对应。

需要说明的是，本发明实施例基于PSCAD构建的变压器仿真模型除了励磁支路参数、经补偿电阻和电感后的第一绕组、经分配短路阻抗后的第二绕组之外，还包括变压器的其他参数，此外，本发明实施例提供的技术方案适用于Y/△，△/Y，Y/Y联结组的双绕组变压器或者各种联结组的三绕组变压器，在进行单侧补偿时，对于Y/△，△/Y联结组的双绕组变压器，可以在Y侧进行补偿。对于Y/Y联结组的双绕组变压器可以在任意一侧进行补偿。

可见，本发明实施例公开了的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，首先确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数，然后在初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与目标参数中的第一绕组的自漏感对应的电感和与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻，其次，再根据目标参数中的第二绕组的自漏抗和第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗并将短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组，最后，利用初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路参数、经补偿后的第一绕组、经分配短路阻抗的第二绕组构建变压器仿真模型，因此，采用本方案得到的变压器仿真模型，分配至第一绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第一绕组的自漏感对应的电感和与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻，分配至第二绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻对应的，相比于现有技术中的平均分配短路阻抗至第一绕组和第二绕组的方案，本方案能均衡分配短路阻抗，从而避免对变压器的暂态特性产生影响。

基于以上实施例，作为优选的实施例，还包括：

根据目标参数中的第二绕组的绕组电阻、目标参数中的第二绕组的额定电流以及目标变压器的额定容量计算铜损。

将铜损分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

具体的，本实施例中，若目标变压器为双绕组变压器(联结方式为Y/Δ联结或Y/Y联结)，将目标参数中的Δ或Y2(第二绕组)的自漏抗和绕组电阻匹配到初始变压器T型等值电路模型中，此时分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组的短路阻抗即为目标变压器第二绕组的自漏抗和绕组电阻。

若目标变压器的自漏抗为L_2σ'^*，本发明实施例中变压器仿真模型中分配至第二绕组的自漏抗为L_k ^*。

则此时本发明实施例中变压器仿真模型的第二绕组的自漏抗和目标变压器的自漏抗应满足以下关系：

L_k ^*＝L_2σ′^*

输入至初始变压器T型等值模型中Δ或Y2(第二绕组)的铜损可以采用下式计算：

其中，为Δ绕组或Y2绕组的额定电流，S_N为目标变压器的额定容量，R′_2σ为Δ绕组或Y2绕组的绕组电阻。

基于上述实施例，作为优选的实施例，若目标变压器为双绕组变压器，步骤S101包括：

利用单臂电桥确定目标变压器的第一绕组的绕组电阻和第二绕组的绕组电阻。

根据预先存储的与目标变压器对应的目标信息确定目标变压器的第一绕组的自漏抗参数和目标变压器的第二绕组的自漏抗参数。

将目标变压器的第一绕组的绕组电阻、目标变压器的第二绕组的绕组电阻、目标变压器的第一绕组的自漏抗参数以及目标变压器第二绕组的自漏抗参数作为目标参数。

具体的，本实施例中，单臂电桥可以参见现有技术，其主要原理是利用电桥平衡测得绕组电阻。预先存储的与目标变压器对应的目标信息为目标变压器的第一绕组的自漏抗参数和第二绕组的自漏抗参数(其主要由目标变压器的型号及类型确定)。

此外，对于三绕组变压器可以取用两绕组的运行方式，对于三绕组变压器的各侧的绕组电阻可以结合短路实验和以下各式测得：

其中，ΔP_S(1-2)，ΔP_S(2-3)，ΔP_S(3-1)为变压器短路试验获得的短路损耗参数(可以参见现有技术)，I_N为三绕组变压器的额定电流，ΔP_S(1-2)表示的是两绕组运行方式中选取三绕组变压器中的第一侧绕组和第二侧绕组，ΔP_S(1-2)中的R_1β和R_2β'为三绕组变压器中的第一侧绕组和第二侧绕组的绕组电阻，第一侧绕组的绕组电阻为R_1β，第二侧绕组的绕组电阻为R_2β'，ΔP_S(2-3)表示的是两绕组运行方式中选取三绕组变压器中的第二侧绕组和第三侧绕组，ΔP_S(2-3)中的R_2β'和R_3β'为三绕组变压器中的第二侧绕组和第三侧绕组的绕组电阻，第二侧绕组的绕组电阻为R_2β'，第二侧绕组的绕组电阻为R_3β'，表示的是两绕组运行方式中选取三绕组变压器中的第一侧绕组和第三侧绕组，ΔP_S(3-1)中的R_3β'和R_1β为三绕组变压器中的第三侧绕组和第一侧绕组的绕组电阻，第三侧绕组的绕组电阻为R_3β'，第一侧绕组的绕组电阻为R_1β。通过上式计算出ΔP_S(1-2)，ΔP_S(2-3)，ΔP_S(3-1)之后，通过下式计算三绕组变压器中各绕组的短路损耗：

经过上式计算出各绕组的短路损耗后，利用下式计算各绕组的绕组电阻：

其中，V_N为目标变压器的额定电压，S_N为目标变压器的额定容量。对于三绕组变压器的各绕组侧的自漏抗可以根据三绕组变压器的型号确定(即三绕组变压器各绕组侧的自漏抗在出厂时便唯一确定)。

下面对本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建装置进行介绍，请参见图4，图4为本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建装置结构示意图，该装置包括：

目标参数确定模块401，用于确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数。

补偿模块402，用于在初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，和补偿与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻。

短路阻抗确定模块403，用于根据目标参数中的第二绕组的自漏抗和第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗。

分配模块404，用于将短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

励磁支路参数确定模块405，用于确定初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路参数。

仿真模型构建模块406，用于根据励磁支路参数、经补偿电阻和电感后的第一绕组、经分配短路阻抗后的第二绕组构建变压器仿真模型。

可见，本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建装置，首先确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数，然后在初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与目标参数中的第一绕组的自漏感对应的电感和与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻，其次，再根据目标参数中的第二绕组的自漏抗和第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗并将短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组，最后，利用初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路参数、经补偿后的第一绕组、经分配短路阻抗的第二绕组构建变压器仿真模型，因此，采用本方案得到的变压器仿真模型，分配至第一绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第一绕组的自漏感对应的电感和与目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻，分配至第二绕组侧的短路阻抗是与目标变压器的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻对应的，相比于现有技术中的平均分配短路阻抗至第一绕组和第二绕组的方案，本方案能均衡分配短路阻抗，从而避免对变压器的暂态特性产生影响。

基于上述实施例，作为优选的实施例，还包括：

计算模块，用于根据目标参数中的第二绕组的绕组电阻、第二绕组的额定电流以及目标变压器的额定容量计算铜损；

铜损分配模块，用于将铜损分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

此外，本发明实施例还公开了一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建设备，请参见图5，图5为本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建结构示意图，该设备包括：

存储器501，用于存储计算机程序；

处理器502，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以上任一实施例提到的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法的步骤。

需要说明的是，本发明实施例公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建设备具有如以上任意一个实施例相同的技术效果，本发明实施例在此不再赘述。

为了更好的理解本发明提出的技术方案,下面结合实际应用场景对本发明实施例提供的技术方案进行说明，请参见图6(a)，图6(b)以及图6(c)；图6(a)，图6(b)以及图6(c)分别为目标变压器的不同联结方式下的电阻电感补偿仿真模型示意图，图6(a)为目标变压器为Y/Δ联结时的变压器仿真模型示意图，图6(b)为目标变压器为Δ/Y联结时的变压器仿真模型示意图，图6(c)为目标变压器为Y/Y联结时的变压器仿真模型示意图，图6(a)，图6(b)以及图6(c)中，R_s与L_s为电网系统的电阻和电感，R_1σ与L_1σ为本发明实施例中构建变压器仿真模型的补偿电阻与补偿电感。QF1为第一绕组侧与系统的连接开关、QF2为第二绕组侧与系统的连接开关。

本发明实施例中选用型号为SFSZ11-240000/220的三绕组变压器两绕组运行的方式对本发明实施例提供的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法进行验证。构建与实际运行情况一致的变压器空载合闸的系统模型，如图7所示，图7为本发明实施例公开的一种变压器空载合闸的系统模型示意图，将某地220kV变电站Ι(等效为无穷大系统)通过双回线路与220kV变电站Ⅱ相连。变电站Ⅱ内有两台主变，其中#2主变为SFSZ11-240000/220型变压器。保护误动发生时刻，#2主变通过线路Ⅰ空载合闸到系统，线路Ⅱ和#1主变并未投入运行。也就是说，只有#2主变的高低压绕组参与暂态过程。故采用本发明实施例提供的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，在PSCAD中构建与变压器空载合闸的系统一致的仿真模型，复现现场的事故波形。请参见表1，表1为本发明实施例提供的#2主变的基本参数，表2为变压器空载合闸的系统中实际线路参数。

表1 #2主变的基本参数

表2 变压器空载合闸的系统中实际线路参数，

则由本发明实施例提供的技术方案，可解得本实施例中的#2主变的R_1σ＝0.295Ω，R′_2σ＝1.15Ω，可解得铜损为P^*＝0.00718。则需要在原模型Y侧补偿R_1σ＝0.295Ω，L_1σ＝0.01426H的电阻与电感。

在原模型中，输入短路阻抗值为铜损P^*＝0.00718，励磁曲线对应空心电感结合其他基本参数，完成变压器仿真模型构建。利用仿真模型得到的变压器高压侧三相电流瞬时值、零模电流和现场录波对比如图8(a)，图8(b)，图8(c)以及图8(d)所示。可见，仿真结果都印证了本发明实施例中建立的变压器仿真模型可以准确反映实际变压器的暂态特性。图8(a)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的A相涌流瞬时值与录波数据的比较曲线图，图8(b)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的B相涌流瞬时值与录波数据的比较曲线图，图8(c)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的C相涌流瞬时值与录波数据的比较曲线图，图8(d)为本发明实施例公开的变压器仿真模型仿真得到的零序电流瞬时值与录波数据的比较曲线图，其中，图8(a)，图8(b)，图8(c)以及图8(d)中虚线代表录波数据，实线代表仿真结果。可见,通过本发明实施例提供的技术方案得到的仿真数据从一定程度上能代表实际变压器的仿真结果。

以上对本申请所公开的一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法、装置及设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，其特征在于，包括：

确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数；

在所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与所述目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，和补偿与所述目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻；

根据所述目标参数中的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗；

将所述短路阻抗分配至所述初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组；

确定所述初始变压器T型等值电路模型的励磁支路参数；

根据所述励磁支路参数、经补偿所述电阻和所述电感后的第一绕组、经分配所述短路阻抗后的第二绕组构建变压器仿真模型。

2.根据权利要求1所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，其特征在于，还包括：

根据所述目标参数中的第二绕组的绕组电阻、所述目标参数中的第二绕组的额定电流以及所述目标变压器的额定容量计算铜损；

将所述铜损分配至所述初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

3.根据权利要求2所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，其特征在于，若所述目标变压器为双绕组变压器，则所述确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数包括：

利用单臂电桥确定所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻和第二绕组的绕组电阻；

根据预先存储的与目标变压器对应的目标信息确定所述目标变压器的第一绕组的自漏抗参数和所述目标变压器的第二绕组的自漏抗参数；

将所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻、所述目标变压器的所述第二绕组的绕组电阻、所述目标变压器的第一绕组的自漏抗参数以及所述目标变压器的第二绕组的自漏抗参数作为所述目标参数。

4.根据权利要求1所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，其特征在于，所述确定所述初始变压器T型等值电路模型的励磁支路参数包括：

确定所述目标变压器的第一绕组的空心电抗；

计算所述空心电抗和所述目标变压器的第一绕组的自漏抗参数的差值；

根据所述差值确定与所述初始变压器T型等值电路模型中的饱和电流源的对应的励磁支路电抗；

将所述励磁支路电抗作为所述励磁支路参数。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，其特征在于，所述在所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与所述目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，和补偿与所述目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻包括：

确定所述目标变压器的第一绕组的自漏抗和所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻；

确定与所述目标变压器的第一绕组的自漏抗对应的电感和与所述目标变压器的第一绕组的绕组电阻对应的电阻；

将所述电阻和所述电感串联至所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组以对所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组进行补偿。

6.根据权利要求5所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法，其特征在于，所述根据所述励磁支路参数、经补偿所述电阻和所述电感后的第一绕组、经分配所述短路阻抗后的第二绕组构建变压器仿真模型包括：

确定与所述励磁支路参数对应的饱和电流源的额定励磁电流；

在所述第一绕组中确定所述饱和电流源的注入点；

通过所述注入点向经补偿所述电阻和所述电感的第一绕组和经分配所述短路阻抗的第二绕组输入所述额定励磁电流；

将经补偿所述电阻和所述电感的第一绕组作为所述变压器仿真模型的新的第一绕组、将所述注入点和所述饱和电流源作为所述变压器仿真模型的励磁支路、将经分配所述短路阻抗的第二绕组作为所述变压器仿真模型的新的第二绕组。

7.一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建装置，其特征在于，包括：

目标参数确定模块，用于确定与初始变压器T型等值电路模型对应的目标变压器的目标参数；

补偿模块，用于在所述初始变压器T型等值电路模型的第一绕组补偿与所述目标参数中的第一绕组的自漏抗对应的电感，和补偿与所述目标参数中的第一绕组中的绕组电阻对应的电阻；

短路阻抗确定模块，用于根据所述目标参数中的第二绕组的自漏抗和所述第二绕组的绕组电阻确定短路阻抗；

分配模块，用于将所述短路阻抗分配至初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组；

励磁支路参数确定模块，用于确定所述初始变压器T型等值电路模型中的励磁支路参数；

仿真模型构建模块，用于根据励磁支路参数、经补偿所述电阻和电感后的第一绕组、经分配所述短路阻抗后的第二绕组构建变压器仿真模型。

8.根据权利要求7所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建装置，其特征在于，还包括：

计算模块，用于根据所述目标参数中的第二绕组的绕组电阻、所述目标参数中的第二绕组的额定电流以及所述目标变压器的额定容量计算铜损；

铜损分配模块，用于将所述铜损分配至所述初始变压器T型等值电路模型中的第二绕组。

9.一种基于PSCAD的变压器仿真模型构建设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1至6任一项所述的基于PSCAD的变压器仿真模型构建方法的步骤。