CN111062153A - 一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质 - Google Patents
一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111062153A CN111062153A CN201911092242.7A CN201911092242A CN111062153A CN 111062153 A CN111062153 A CN 111062153A CN 201911092242 A CN201911092242 A CN 201911092242A CN 111062153 A CN111062153 A CN 111062153A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- type air
- dry
- core reactor
- magnetic field
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种干式空心电抗器磁场分析方法，包括：构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型；根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型；采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。本发明还公开了一种干式空心电抗器磁场分析装置及存储介质，能有效降低计算的复杂度，具有建模简单、操作简便的特点，从而能有效提高电抗器磁场计算和分析的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及干式空心电抗器技术领域，尤其涉及一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质。
背景技术
干式空心电抗器作为直流输电工程重要的直流主设备之一，承担着滤除谐波电流或电压，限制短路电流、防止工频电压升高、阻挡载波信号和消除由于电弧多次重燃引起的过电压等作用。干式空心电抗器的安全稳定运行对电网具有重要的经济社会意义。由于干式空心电抗器无铁芯，线圈的磁场关于中心轴对称分布在外部空气中，其本体周围的漏磁场大，漏磁场对电抗器周围的金属结构件发热影响严重，设计不当容易引起金属结构件过热，威胁电抗器的运行寿命与电网安全。因此，准确地计算干式空心电抗器本体及周围磁场分布显得尤为重要。
现有的用于直流工程上的干式空心电抗器磁场计算方法主要采用带有工程经验系数的解析法，根据电抗器的线圈高度、包封半径、匝数等结构尺寸参数，利用感应系数法、矢量磁位法和Bartky变换法等解析法来开展电抗器的电感与磁密计算。但解析法计算电感与磁密，具有计算量大，运算复杂，有些算法往往需要借助数值计算软件才能实现较快的计算，有些算法甚至无法适用于计算机计算。同时，解析法往往需要利用工程经验系数，不同的电抗器供应商的产品采用的算法与经验系数不一样，计算精度也有所区别，难以以统一的准则来判定电抗器磁场计算的准确性。
发明内容
本发明实施例提供一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质，能有效降低计算的复杂度，具有建模简单、操作简便的特点，从而能有效提高电抗器磁场计算和分析的准确度。
本发明一实施例提供一种干式空心电抗器磁场分析方法，包括：
构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型；
根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型；
采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
作为上述方案的改进，所述构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型，包括：
预先设置所述二维干式空心电抗器仿真模型的几何单元模式和求解器类型；
根据所述几何单元模式和所述求解器类型，构建包含上下端部绝缘的所述二维干式空心电抗器仿真模型；
根据预先采集的电抗器发热工况，赋予所述二维干式空心电抗器仿真模型各部件的材料属性。
作为上述方案的改进，所述根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型，具体包括：
设置所述二维干式空心电抗器仿真模型的边界条件；
采用所述网格划分模型，根据所述绕组集肤效应数据，对所述二维干式空心电抗器仿真模型各部分划分不同尺寸的网格单元，得到二维干式空心电抗器网格模型。
作为上述方案的改进，所述绕组集肤效应数据包括集肤效应透入深度，通过如下步骤获取所述集肤效应透入深度：
根据公式(1)计算所述集肤效应透入深度：
其中，δ为所述集肤效应透入深度，ω为所述干式空心电抗器的绕组工作频率，σ为所述干式空心电抗器的绕组电导率，μ为所述干式空心电抗器的绕组相对磁导率。
作为上述方案的改进，所述采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据，具体包括：
采用所述外电路模型，向所述二维干式空心电抗器网格模型各绕组施加预设的实际运行工况下的总电流，使得各绕组根据所述实际运行工况下的总电流施加激励；其中，所述总电流为干式空心电抗器根据实际运行工况进行损耗等效计算的等效直流电流或根据实际运行的各谐波电流进行损耗等效的等效工频电流；
设置所述二维干式空心电抗器网格模型的求解参数，并检查设置的所述求解参数是否满足预设的求解条件；其中，所述求解参数包括求解步数及各步求解误差；
当检测到所述求解参数满足所述求解条件时，则根据所述求解参数，模拟实际运行工况下的磁场情形，得到所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
作为上述方案的改进，通过如下步骤得到所述实际运行工况下的总电流：
当所述总电流为等效直流电流时，根据公式(2)得到所述等效直流电流：
其中，It1为所述等效直流电流，Idm为最大连续直流电流，Rdc80为80℃下的直流电阻，Ih为各次谐波电流，Rh80为80℃下各次谐波频率的交流等效电阻；
当所述总电流为等效工频电流时，根据公式(3)得到所述等效工频电流：
其中，IAC1为所述等效工频电流，ΣPH为各次谐波电流总损耗，R50Hz80为80℃下工频等效交流电阻。
作为上述方案的改进，在所述采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据之后，还包括：
对所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据进行图形数据处理，得到干式空心电抗器二维磁场分布云图和电抗器绕组损耗；
根据所述干式空心电抗器二维磁场分布云图和所述电抗器绕组损耗，定位干式空心电抗器磁场最强的位置。
本发明另一实施例对应提供了一种干式空心电抗器磁场分析装置，包括：
模型构建模块，用于构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型；
网格划分模块，用于根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型；
仿真模块，用于采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
与现有技术相比，本发明实施例公开的一种干式空心电抗器磁场分析方法及装置，具有如下有益效果：
通过构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型，进而根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型，进而采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据，能实现准确、快速地计算电抗器损耗及模拟实际通流工况下的电抗器磁场情形，进而得到干式空心电抗器损耗及二维磁场分布规律，从而能有效降低计算的复杂度，及能有效提高计算的速率，具有建模简单、操作简便和适用性广的特点，从而能有效提高电抗器磁场计算和分析的准确度。
本发明另一实施例提供了一种干式空心电抗器磁场分析装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的干式空心电抗器磁场分析方法。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的干式空心电抗器磁场分析方法。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种干式空心电抗器磁场分析方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一提供的二维干式空心电抗器仿真模型的示意图；
图3是本发明实施例一提供的外电路模型的示意图；
图4是本发明实施例一提供的在等效直流电流工况下的干式空心电抗器二维磁场分布云图的示意图；
图5是本发明实施例一提供的在等效工频电流工况下的干式空心电抗器二维磁场分布云图的示意图；
图6是本发明实施例二提供的一种干式空心电抗器磁场分析装置的结构示意图。
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作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。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种干式空心电抗器磁场分析方法的流程示意图，所述方法包括步骤S101至步骤S103。
S101、构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型。
在一种优选的实施例中，步骤S101具体包括：
预先设置所述二维干式空心电抗器仿真模型的几何单元模式和求解器类型；
根据所述几何单元模式和所述求解器类型，构建包含上下端部绝缘的所述二维干式空心电抗器仿真模型；
根据预先采集的电抗器发热工况，赋予所述二维干式空心电抗器仿真模型各部件的材料属性。
需要说明的是，本发明实施例可采用预设的仿真平台进行仿真分析，所述仿真平台可以是Ansys Workbench平台。示例性的，采用Ansys Workbench平台的Maxwell 2D模块构建二维干式空心电抗器仿真模型。具体为，通过进入Ansys Workbench平台的Maxwell 2D模块，设置几何单元模式为Cylindrical about Z，即二维干式空心电抗器仿真模型为关于Z轴的圆柱坐标对称的二维模型，选择求解器类型为涡流场。
在本实施例中，将干式空心电抗器每层绕组以二维形式(即矩形)建立模型，在每层绕组的高度方向和径向四周均包围着环氧树脂玻璃纱绝缘材料，应在每层绕组外部包围建立一个实际绝缘材料厚度的矩形，该矩形与绕组矩形之间的部分代表环氧树脂玻璃纱绝缘材料。为了减小终端设备的计算量，突出重点关注的导线附近区域，在离绕组较近区域建立内部小空气域，在小空气域外部建立大空气域，同时建立包含绕组、绝缘和大小空气域的求解域，这样即建成干式空心电抗器本体二维轴对称磁场有限元仿真模型。示例性的，参见图2是本发明实施例一提供的二维干式空心电抗器仿真模型的示意图，二维干式空心电抗器仿真模型如图2所示，包括绕组1、上端部玻璃纱绝缘2及下端部玻璃纱绝缘3。
进一步，考虑实际发热工况赋予绕组、端部绝缘和空气的材料属性。示例性的，绕组为纯铝，软件自带的铝材料电导率为常温状态的值38000000S/m，应折算至实际发热工况下(即80℃)的值，即28169014S/m，使得能有效提高绕组损耗计算的准确度。
S102、根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型。
在一种优选的实施例中，步骤S102具体包括：
设置所述二维干式空心电抗器仿真模型的边界条件；
采用所述网格划分模型，根据所述绕组集肤效应数据，对所述二维干式空心电抗器仿真模型各部分划分不同尺寸的网格单元，得到二维干式空心电抗器网格模型。
在本实施例中，网格划分模型是仿真平台中具有网格划分功能的模块或应用程序，如Ansys Workbench平台Mesh网格划分模块。网格划分模型的参数设置包括物理场参数和求解器类型，但不限于此。进一步，设立二维干式空心电抗器仿真模型为气球或者轴对称边界条件，进而考虑集肤效应进行网格剖分，针对绕组与端部绝缘、内层空气和外层空气等不同部分划分不同尺寸的网格单元。其中，在划分网格时因绕组与端部绝缘的磁场及损耗应重点关注，剖分时尽量细分网格。示例性的，平波电抗器该部分网格最大尺寸为3～4mm，其次是内层空气剖分网格相对绕组较稀疏，如最大尺寸6～8mm，最外层空气非重点考虑区域，为提高计算速度，网格尺寸可比内层空气更大，如10～12mm。
在上述实施例的基础上，优选的，为准确地计算绕组损耗，需对每层绕组考虑集肤效应进行剖分网格，即通过绕组的相对磁导率、电导率及绕组工作频率参数。
可选的，所述绕组集肤效应数据包括集肤效应透入深度，通过如下步骤获取所述集肤效应透入深度：
根据公式(1)计算所述集肤效应透入深度：
其中，δ为所述集肤效应透入深度，ω为所述干式空心电抗器的绕组工作频率，σ为所述干式空心电抗器的绕组电导率，μ为所述干式空心电抗器的绕组相对磁导率。
S103、采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
在一种优选的实施例中，步骤S102具体包括：
采用所述外电路模型，向所述二维干式空心电抗器网格模型各绕组施加预设的实际运行工况下的总电流，使得各绕组根据所述实际运行工况下的总电流施加激励；其中，所述总电流为干式空心电抗器根据实际运行工况进行损耗等效计算的等效直流电流或根据实际运行的各谐波电流进行损耗等效的等效工频电流；
设置所述二维干式空心电抗器网格模型的求解参数，并检查设置的所述求解参数是否满足预设的求解条件；其中，所述求解参数包括求解步数及各步求解误差；
当检测到所述求解参数满足所述求解条件时，则根据所述求解参数，模拟实际运行工况下的磁场情形，得到所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
需要说明的是，在仿真平台中通过建立外电路模型，给各包封绕组施加实际等效运行工况下的总电流，每个绕组据此自动分配电流的方式施加激励，通过电路与磁场耦合计算的方式，模拟实际等效通流工况下的磁场情形。示例性的，参见图3，是本发明实施例一提供的外电路模型的示意图。每层绕组考虑电感与自身电阻作用，建立的外电路模型如图3所示，其中，外电路模型由若干组串联的电感4与电阻5并联构成。
进一步，求解参数包括求解步数、各步求解误差及收敛百分比误差，但不限于此。同时，根据求解实际运行工况下的等效直流电流或等效工频电流设定求解的频率为0Hz或50Hz。更进一步，通过检查设置的所述求解参数是否满足预设的求解条件，以检查模型求解设置的正确性，满足要求后开展求解。其中，所述预设的求解条件是指仿真平台预设的仿真模型、边界条件和激励、网格参数设置和求解参数设置等要求。
在一种优选的实施例中，通过如下步骤得到所述实际运行工况下的总电流：
当所述总电流为等效直流电流时，根据公式(2)得到所述等效直流电流：
其中，It1为所述等效直流电流，Idm为最大连续直流电流，Rdc80为80℃下的直流电阻，Ih为各次谐波电流，Rh80为80℃下各次谐波频率的交流等效电阻。
在另一种优选的实施例中，当所述总电流为等效工频电流时，根据公式(3)得到所述等效工频电流：
其中，IAC1为所述等效工频电流，ΣPH为各次谐波电流总损耗，R50Hz80为80℃下工频等效交流电阻。
在一种优选的实施例中，在步骤S103之后，还包括：
对所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据进行图形数据处理，得到干式空心电抗器二维磁场分布云图和电抗器绕组损耗；
根据所述干式空心电抗器二维磁场分布云图和所述电抗器绕组损耗，定位干式空心电抗器磁场最强的位置。
可以理解，步骤S103得到的干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据，通过后处理得到干式空心电抗器二维磁场分布云图和电抗器绕组损耗，通过二维磁场分布云图找出磁场最强的位置。优选的，电抗器绕组损耗可导入到热场有限元分析模块计算，为开展电抗器磁场防护及计算热场打下基础。
参见图4，是本发明实施例一提供的在等效直流电流工况下的干式空心电抗器二维磁场分布云图的示意图；参见图5，是本发明实施例一提供的在等效工频电流工况下的干式空心电抗器二维磁场分布云图的示意图。具体的，以一干式空心平波电抗器为例，通过软件后处理得到实际运行工况下的等效直流电流和等效工频电流下的二维磁场分布云图如图4、5所示。平波电抗器在等效直流电流下的磁场分布在轴向上沿中心高度上下对称，且从中轴线开始沿着电抗器包封径向距离越大，磁场越小，最大磁场强度同样出现在第一包封到电抗器中心轴之间，达161510A/m。电抗器在额定谐波等效电流下的磁场分布与在等效直流电流下一致，最大磁场强度出现在第一包封到电抗器中心轴之间，达25761A/m。由图4、5可得，沿径向越靠近电抗器的表面，磁场强度越强。为满足国家标准对直流和工频下磁场的限值要求(直流下磁密不超过40mT，工频下磁密不超过0.1mT)，保证工作人员的人身安全，由仿真云图可以得到，在距离电抗器中轴线约9m处设置磁场防护围栏，工作人员在围栏外可保证人员的安全。
本发明实施例公开的一种干式空心电抗器磁场分析方法及装置，通过构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型，进而根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型，进而采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据，能实现准确、快速地计算电抗器损耗及模拟实际通流工况下的电抗器磁场情形，进而得到干式空心电抗器损耗及二维磁场分布规律，从而能有效降低计算的复杂度，及能有效提高计算的速率，具有建模简单、操作简便和适用性广的特点，从而能有效提高电抗器磁场计算和分析的准确度。
参见图6，是本发明实施例二提供的一种干式空心电抗器磁场分析装置的结构示意图，包括：
模型构建模块201，用于构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型；
网格划分模块202，用于根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型；
仿真模块203，用于采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
优选的，所述模型构建模块201包括：
仿真模型设置单元，用于预先设置所述二维干式空心电抗器仿真模型的几何单元模式和求解器类型；
二维干式空心电抗器仿真模型构建单元，用于根据所述几何单元模式和所述求解器类型，构建包含上下端部绝缘的所述二维干式空心电抗器仿真模型；
材料属性赋予单元，用于根据预先采集的电抗器发热工况，赋予所述二维干式空心电抗器仿真模型各部件的材料属性。
优选的，所述网格划分模块202包括：
边界条件设置单元，用于所述二维干式空心电抗器仿真模型的边界条件；
二维干式空心电抗器网格模型构建单元，用于采用所述网格划分模型，根据所述绕组集肤效应数据，对所述二维干式空心电抗器仿真模型各部分划分不同尺寸的网格单元，得到二维干式空心电抗器网格模型。
优选的，所述网格划分模块202包括：
集肤效应透入深度计算单元，用于根据公式(1)计算所述集肤效应透入深度：
其中，δ为所述集肤效应透入深度，ω为所述干式空心电抗器的绕组工作频率，σ为所述干式空心电抗器的绕组电导率，μ为所述干式空心电抗器的绕组相对磁导率。
优选的，所述仿真模块203包括：
总电流施加单元，用于采用所述外电路模型，向所述二维干式空心电抗器网格模型各绕组施加预设的实际运行工况下的总电流，使得各绕组根据所述实际运行工况下的总电流施加激励；其中，所述总电流为干式空心电抗器根据实际运行工况进行损耗等效计算的等效直流电流或根据实际运行的各谐波电流进行损耗等效的等效工频电流；
求解条件设置单元，用于设置所述二维干式空心电抗器网格模型的求解参数，并检查设置的所述求解参数是否满足预设的求解条件；其中，所述求解参数包括求解步数及各步求解误差；
模拟单元，用于当检测到所述求解参数满足所述求解条件时，则根据所述求解参数，模拟实际运行工况下的磁场情形，得到所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
优选的，所述仿真模块203包括：
等效直流电流计算单元，用于当所述总电流为等效直流电流时，根据公式(2)得到所述等效直流电流：
其中，It1为所述等效直流电流，Idm为最大连续直流电流，Rdc80为80℃下的直流电阻，Ih为各次谐波电流，Rh80为80℃下各次谐波频率的交流等效电阻；
等效工频电流计算单元，用于当所述总电流为等效工频电流时，根据公式(3)得到所述等效工频电流：
其中，IAC1为所述等效工频电流，ΣPH为各次谐波电流总损耗，R50Hz80为80℃下工频等效交流电阻。
优选的，所述仿真模块203包括：
后处理单元，用于对所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据进行图形数据处理，得到干式空心电抗器二维磁场分布云图和电抗器绕组损耗；
定位单元，用于根据所述干式空心电抗器二维磁场分布云图和所述电抗器绕组损耗，定位干式空心电抗器磁场最强的位置。
本实施例二提供的所述干式空心电抗器磁场分析装置用于执行上述实施例一任意一项所述干式空心电抗器磁场分析方法的步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
该实施例二的干式空心电抗器磁场分析装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如干式空心电抗器磁场分析程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个干式空心电抗器磁场分析方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S103、采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如仿真模块203。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述干式空心电抗器磁场分析装置中的执行过程。
所述干式空心电抗器磁场分析装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述干式空心电抗器磁场分析装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是干式空心电抗器磁场分析装置的示例，并不构成对干式空心电抗器磁场分析装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述干式空心电抗器磁场分析装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述干式空心电抗器磁场分析装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个干式空心电抗器磁场分析装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述干式空心电抗器磁场分析装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述干式空心电抗器磁场分析装置集成的模块/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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种干式空心电抗器磁场分析方法，其特征在于，包括：
构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型；
根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型；
采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
2.如权利要求1所述的干式空心电抗器磁场分析方法，其特征在于，所述构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型，包括：
预先设置所述二维干式空心电抗器仿真模型的几何单元模式和求解器类型；
根据所述几何单元模式和所述求解器类型，构建包含上下端部绝缘的所述二维干式空心电抗器仿真模型；
根据预先采集的电抗器发热工况，赋予所述二维干式空心电抗器仿真模型各部件的材料属性。
3.如权利要求1所述的干式空心电抗器磁场分析方法，其特征在于，所述根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型，具体包括：
设置所述二维干式空心电抗器仿真模型的边界条件；
采用所述网格划分模型，根据所述绕组集肤效应数据，对所述二维干式空心电抗器仿真模型各部分划分不同尺寸的网格单元，得到二维干式空心电抗器网格模型。
4.如权利要求1所述的干式空心电抗器磁场分析方法，其特征在于，所述绕组集肤效应数据包括集肤效应透入深度，通过如下步骤获取所述集肤效应透入深度：
根据公式(1)计算所述集肤效应透入深度：
其中，δ为所述集肤效应透入深度，ω为所述干式空心电抗器的绕组工作频率，σ为所述干式空心电抗器的绕组电导率，μ为所述干式空心电抗器的绕组相对磁导率。
5.如权利要求1所述的干式空心电抗器磁场分析方法，其特征在于，所述采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据，具体包括：
采用所述外电路模型，向所述二维干式空心电抗器网格模型各绕组施加预设的实际运行工况下的总电流，使得各绕组根据所述实际运行工况下的总电流施加激励；其中，所述总电流为干式空心电抗器根据实际运行工况进行损耗等效计算的等效直流电流或根据实际运行的各谐波电流进行损耗等效的等效工频电流；
设置所述二维干式空心电抗器网格模型的求解参数，并检查设置的所述求解参数是否满足预设的求解条件；其中，所述求解参数包括求解步数及各步求解误差；
当检测到所述求解参数满足所述求解条件时，则根据所述求解参数，模拟实际运行工况下的磁场情形，得到所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
6.如权利要求5所述的干式空心电抗器磁场分析方法，其特征在于，通过如下步骤得到所述实际运行工况下的总电流：
当所述总电流为等效直流电流时，根据公式(2)得到所述等效直流电流：
其中，It1为所述等效直流电流，Idm为最大连续直流电流，Rdc80为80℃下的直流电阻，Ih为各次谐波电流，Rh80为80℃下各次谐波频率的交流等效电阻；
当所述总电流为等效工频电流时，根据公式(3)得到所述等效工频电流：
其中，IAC1为所述等效工频电流，ΣPH为各次谐波电流总损耗，R50Hz80为80℃下工频等效交流电阻。
7.如权利要求1所述的干式空心电抗器磁场分析方法，其特征在于，在所述采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据之后，还包括：
对所述干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据进行图形数据处理，得到干式空心电抗器二维磁场分布云图和电抗器绕组损耗；
根据所述干式空心电抗器二维磁场分布云图和所述电抗器绕组损耗，定位干式空心电抗器磁场最强的位置。
8.一种干式空心电抗器磁场分析装置，其特征在于，包括：
模型构建模块，用于构建包含上下端部绝缘的二维干式空心电抗器仿真模型；
网格划分模块，用于根据预先获取的绕组集肤效应数据，采用预设的网格划分模型对所述二维干式空心电抗器仿真模型进行网格划分，得到二维干式空心电抗器网格模型；
仿真模块，用于采用预先构建的外电路模型对所述二维干式空心电抗器网格模型进行仿真，得到干式空心电抗器本体及周围磁场分布数据。
9.一种干式空心电抗器磁场分析装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的干式空心电抗器磁场分析方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的干式空心电抗器磁场分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911092242.7A CN111062153A (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911092242.7A CN111062153A (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111062153A true CN111062153A (zh) | 2020-04-24 |
Family
ID=70298721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911092242.7A Pending CN111062153A (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111062153A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111666703A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-15 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置 |
| CN112861399A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种干式铁心电抗器振动缺陷检测定位方法及装置 |
| CN112926240A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 中国人民解放军海军工程大学 | 短时工作制大容量水冷电抗器设计方法 |
| CN113705037A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-26 | 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 | 一种户内空心电抗器的温度场仿真方法及装置 |
| CN113919095A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-01-11 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 干式空心桥臂电抗器磁场防护方法、装置及防护围栏 |
| CN115544814A (zh) * | 2022-11-30 | 2022-12-30 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 电抗器磁场分析方法、装置、设备及可读存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130294110A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-11-07 | Bonifacio J. Eyales | Electromagnetic energy-flux reactor |
| CN106777690A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 国网江苏省电力公司淮安供电公司 | 一种基于ansys的母线集肤效应的计算方法 |
| CN109086514A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-25 | 国网江苏省电力有限公司检修分公司 | 一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法 |
| CN109241587A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-18 | 宁德师范学院 | 一种笼型感应电机涡流场的仿真分析方法及系统 |
-
2019
- 2019-11-11 CN CN201911092242.7A patent/CN111062153A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130294110A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-11-07 | Bonifacio J. Eyales | Electromagnetic energy-flux reactor |
| CN106777690A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-31 | 国网江苏省电力公司淮安供电公司 | 一种基于ansys的母线集肤效应的计算方法 |
| CN109086514A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-25 | 国网江苏省电力有限公司检修分公司 | 一种基于多物理场耦合的电抗器温度场计算方法 |
| CN109241587A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-18 | 宁德师范学院 | 一种笼型感应电机涡流场的仿真分析方法及系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| YZHLUYIN3: "《Ansoft Maxwell 2D/3D 使用说明》", 8 March 2015 * |
| 孟波等: "干式空心滤波电抗器的温升及试验分析", 《变压器》 * |
| 常云杰: "短路电动力对干抗包封结构绝缘性能的影响研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
| 赵博、张洪亮: "《Ansoft12在工程电磁场中的应用》", 30 April 2013 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111666703A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-15 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置 |
| CN111666703B (zh) * | 2020-06-09 | 2023-09-22 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种计算干式空心电抗器阻抗变化量的方法及装置 |
| CN112861399A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种干式铁心电抗器振动缺陷检测定位方法及装置 |
| CN112926240A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 中国人民解放军海军工程大学 | 短时工作制大容量水冷电抗器设计方法 |
| CN112926240B (zh) * | 2021-02-01 | 2022-07-01 | 中国人民解放军海军工程大学 | 短时工作制大容量水冷电抗器设计方法 |
| CN113705037A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-26 | 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 | 一种户内空心电抗器的温度场仿真方法及装置 |
| CN113705037B (zh) * | 2021-07-27 | 2023-11-03 | 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 | 一种户内空心电抗器的温度场仿真方法及装置 |
| CN113919095A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-01-11 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 干式空心桥臂电抗器磁场防护方法、装置及防护围栏 |
| CN113919095B (zh) * | 2021-10-11 | 2023-08-29 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 干式空心桥臂电抗器磁场防护方法、装置及防护围栏 |
| CN115544814A (zh) * | 2022-11-30 | 2022-12-30 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 电抗器磁场分析方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN115544814B (zh) * | 2022-11-30 | 2023-05-02 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 电抗器磁场分析方法、装置、设备及可读存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111062153A (zh) | 一种干式空心电抗器磁场分析方法、装置及存储介质 | |
| Patel et al. | MoM-SO: A complete method for computing the impedance of cable systems including skin, proximity, and ground return effects | |
| Njafi et al. | Evaluating and derating of three-phase distribution transformer under unbalanced voltage and unbalance load using finite element method | |
| CN110765685A (zh) | 一种电抗器多物理场耦合的仿真方法、装置及存储介质 | |
| Li et al. | Integrated high-frequency coaxial transformer design platform using artificial neural network optimization and FEM simulation | |
| US8180618B2 (en) | Method and system for inductor power loss analysis | |
| CN104899375A (zh) | 一种用于高压电机的主绝缘防晕结构优化计算方法 | |
| CN106055812A (zh) | 一种三维瞬态电磁场数值模拟分析方法及装置 | |
| Liu et al. | Calculation method of winding eddy‐current losses for high‐voltage direct current converter transformers | |
| CN112035967B (zh) | 直流偏磁工况下变压器空载励磁电流的仿真方法及装置 | |
| CN108418206A (zh) | 干式平波电抗器损耗计算方法和装置以及评估方法和装置 | |
| CN109992739A (zh) | 非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法 | |
| CN105005665A (zh) | 油纸电容式套管末屏的特高频辐射特性仿真方法与系统 | |
| Jurisic et al. | High frequency transformer model derived from limited information about the transformer geometry | |
| CN112165179A (zh) | 一种地铁接触网与电网的电磁耦合的分析方法及装置 | |
| CN105243272B (zh) | 一种变压器绕组结构电感计算方法 | |
| CN104331566B (zh) | 500kV交流直线转角塔电场仿真系统 | |
| Castaneda Hernandez et al. | Analytic formulation for the calculation of leakage reactance in wound-core transformers | |
| CN113705037B (zh) | 一种户内空心电抗器的温度场仿真方法及装置 | |
| CN110795898A (zh) | 一种穿墙套管多物理场耦合的仿真方法、装置及存储介质 | |
| CN116184117A (zh) | 一种电缆局部缺陷定位方法、系统、设备及介质 | |
| Hackl et al. | Multifunction approach and specialized numerical integration algorithms for fast inductance evaluations in nonorthogonal PEEC systems | |
| Radja et al. | Improved rlmc-circuit hf-dependent parameters using fe-em computation dedicated to predict fast transient voltage along insulated windings | |
| Jurković et al. | Core‐type transformer short‐circuit voltage calculation using conformal mapping | |
| CN115688516A (zh) | 一种无线通信设备电磁屏蔽罩性能优化方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200424 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |