CN109885846A - 一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法 - Google Patents

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朱晓华
王增超
黄明辉
陈志光
曾耿晖
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刘玮
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Abstract

本发明公开了一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法，包括以下步骤：以PSCAD/EMTDC软件元件模型库中单相三绕组普通变压器模型为基础，搭建三相三绕组自耦变压器模型；将单相三绕组普通变压器模型中一个绕组作为自耦变压器公共绕组；将另一个绕组作为自耦变压器的串联绕组；将剩下的一个绕组作为自耦变压器的低压绕组；通过外部连线实现三相自耦变压器的任意联接组号；通过参数体系换算，实现从单相普通变压器参数向三相自耦变压器参数转换。

Description

一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法
技术领域
本发明涉及电力系统电磁暂态仿真技术领域，更具体地，涉及一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法。
背景技术
自耦变压器因其成本低、损耗小、运行效率高、改善系统稳定性能等诸多优点，在我国500kV及以上电力系统中被广泛采用。PSCAD/EMTDC软件由加拿大曼尼托巴高压直流输电研究中心开发，是目前世界各国广泛采用电力系统仿真软件。在PSCAD/EMTDC软件的元件模型库中，关于自耦变压器只有单相双绕组模型，而实际工程应用中，自耦变压器一般都有三个绕组，除500kV高压绕组、220kV自耦连接低压绕组外，还有35kV低压绕组，用于连接并联电抗器、电容器等无功补偿设备以及站用变压器。为准确模拟实际情况，迫切需要提出一种三绕组自耦变压器仿真建模的方法。
发明内容
本发明的目的是解决上述一个或多个缺陷，提出一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法，包括以下步骤：
S1：以PSCAD/EMTDC软件元件模型库中单相三绕组普通变压器模型为基础，搭建三相三绕组自耦变压器模型；
S2：将单相三绕组普通变压器模型中一个绕组作为自耦变压器公共绕组；将另一个绕组作为自耦变压器的串联绕组；将剩下的一个绕组作为自耦变压器的低压绕组；
S3：通过外部连线实现三相自耦变压器的任意联接组号；
S4：对构成自耦变压器的单相变压器模型进行参数设置，通过参数体系转换，实现自耦变压器参数设置。
步骤S4所述的参数设置及参数体系转换包括
(1)自耦变压器的高、中、低压侧额定电压分别为U1、U2、U3时，单相变压器中#1、#2、#3绕组额定电压变比应设置为0.5774(U1-U2)、0.5774U2、U3；
(2)自耦变压器的容量为S时，单相变压器容量应设置为S﹡(U1-U2)/U1/3；
(3)自耦变压器高中压绕组之间短路阻抗标幺值为X1-2，单相变压器#1-#2绕组短路电抗标幺值设置为X1-2﹡U1/(U1-U2)；
(4)自耦变压器高低压绕组之间短路阻抗标幺值为X1-3，单相变压器#1-#3绕组短路电抗标幺值设置为X1-2﹡U2/(U1-U2)+X1-3-X2-3﹡U2/U1；
(5)自耦变压器中低压绕组之间短路阻抗标幺值为X2-3，单相变压器#2-#3绕组短路电抗标幺值设置为X2-3﹡(U1-U2)/U1；
(6)自耦变压器铜耗标幺值为P时，单相变压器铜耗标幺值设置为P﹡U1/(U1-U2)；
(7)自耦变压器铁耗标幺值为P时，单相变压器铁耗标幺值设置为P﹡U1/(U1-U2)；
(8)自耦变压器励磁电流标幺值为I时，单相变压器励磁电流标幺值设置为I﹡U1/(U1-U2)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明方法有效地解决了PSCAD/EMTDC软件现有元件模型库中缺乏三相三绕组自耦变压器模型的问题，可准确模拟工程实际中的自耦变压器电磁暂态过程；
2)本发明利用PSCAD/EMTDC软件中现有元件模型进行搭建，无需另外编程，更具备实用性；
3)本发明可以对任意联结组号的三相三绕组自耦变压器适用，具有通用性。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为三相三绕组自耦变压器仿真模型图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法，请参考图1，包括以下步骤：
S1：以PSCAD/EMTDC软件元件模型库中单相三绕组普通变压器模型为基础，搭建三相三绕组自耦变压器模型；
S2：将单相三绕组普通变压器模型中一个绕组作为自耦变压器公共绕组；将另一个绕组作为自耦变压器的串联绕组；将剩下的一个绕组作为自耦变压器的低压绕组；
S3：通过外部连线实现三相自耦变压器的任意联接组号；
S4：对构成自耦变压器的单相变压器模型进行参数设置，通过参数体系转换，实现自耦变压器参数设置。
如图2所示，选取三个单相三绕组变压器模型，分别作为三相自耦变压器的A、B、C三相的绕组；单相变压器的#2绕组作为公共绕组，其引出线为中压侧；#1绕组作为串联绕组，与#2绕组串联，其引出线为高压侧；#3绕组为低压绕组。图中接线方式为典型的联结组号为YNa0d11自耦变压器模型。
使用该模型时，对构成自耦变压器的单相变压器模型进行参数设置，通过参数体系转换，实现自耦变压器参数设置；因此需要确定二者之间的折算关系。
参数设置及参数体系转换包括
(1)自耦变压器的高、中、低压侧额定电压分别为U1、U2、U3时，单相变压器中#1、#2、#3绕组额定电压变比应设置为0.5774(U1-U2)、0.5774U2、U3；
(2)自耦变压器的容量为S时，单相变压器容量应设置为S﹡(U1-U2)/U1/3；
(3)自耦变压器高中压绕组之间短路阻抗标幺值为X1-2，单相变压器#1-#2绕组短路电抗标幺值设置为X1-2﹡U1/(U1-U2)；
(4)自耦变压器高低压绕组之间短路阻抗标幺值为X1-3，单相变压器#1-#3绕组短路电抗标幺值设置为X1-2﹡U2/(U1-U2)+X1-3-X2-3﹡U2/U1；
(5)自耦变压器中低压绕组之间短路阻抗标幺值为X2-3，单相变压器#2-#3绕组短路电抗标幺值设置为X2-3﹡(U1-U2)/U1；
(6)自耦变压器铜耗标幺值为P时，单相变压器铜耗标幺值设置为P﹡U1/(U1-U2)；
(7)自耦变压器铁耗标幺值为P时，单相变压器铁耗标幺值设置为P﹡U1/(U1-U2)；
(8)自耦变压器励磁电流标幺值为I时，单相变压器励磁电流标幺值设置为I﹡U1/(U1-U2)。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：以PSCAD/EMTDC软件元件模型库中单相三绕组普通变压器模型为基础，搭建三相三绕组自耦变压器模型；
S2：将单相三绕组普通变压器模型中一个绕组作为自耦变压器公共绕组；将另一个绕组作为自耦变压器的串联绕组；将剩下的一个绕组作为自耦变压器的低压绕组；
S3：通过外部连线实现三相自耦变压器的任意联接组号；
S4：对构成自耦变压器的单相变压器模型进行参数设置，通过参数体系转换，实现自耦变压器参数设置。
2.根据权利要求1所述的一种三相三绕组自耦变压器仿真建模方法，其特征在于，步骤S4所述的参数设置及参数体系转换包括：
(1)自耦变压器的高、中、低压侧额定电压分别为U1、U2、U3时，单相变压器中#1、#2、#3绕组额定电压变比应设置为0.5774(U1-U2)、0.5774U2、U3；
(2)自耦变压器的容量为S时，单相变压器容量应设置为S﹡(U1-U2)/U1/3；
(3)自耦变压器高中压绕组之间短路阻抗标幺值为X1-2，单相变压器#1-#2绕组短路电抗标幺值设置为X1-2﹡U1/(U1-U2)；
(4)自耦变压器高低压绕组之间短路阻抗标幺值为X1-3，单相变压器#1-#3绕组短路电抗标幺值设置为X1-2﹡U2/(U1-U2)+X1-3-X2-3﹡U2/U1；
(5)自耦变压器中低压绕组之间短路阻抗标幺值为X2-3，单相变压器#2-#3绕组短路电抗标幺值设置为X2-3﹡(U1-U2)/U1；
(6)自耦变压器铜耗标幺值为P时，单相变压器铜耗标幺值设置为P﹡U1/(U1-U2)；
(7)自耦变压器铁耗标幺值为P时，单相变压器铁耗标幺值设置为P﹡U1/(U1-U2)；
(8)自耦变压器励磁电流标幺值为I时，单相变压器励磁电流标幺值设置为I﹡U1/(U1-U2)。
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