CN114969996A - 一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置 - Google Patents
一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114969996A CN114969996A CN202210209070.2A CN202210209070A CN114969996A CN 114969996 A CN114969996 A CN 114969996A CN 202210209070 A CN202210209070 A CN 202210209070A CN 114969996 A CN114969996 A CN 114969996A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- short
- transformer
- circuit
- winding
- short circuit
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/346—Preventing or reducing leakage fields
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
本发明提供一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置,该方法,包括:将变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并以质量‑弹簧模型进行剖分后,得到单元信息和节点信息;依据单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;对短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示;从而以质量‑弹簧模型描述变压器绕组轴向振动过程,计算中考虑了线饼受力产生位移对漏磁场的影响,实现动态计算。
Description
技术领域
本发明属于绕组动态短路电动力技术领域,更具体的说,尤其涉及一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置。
背景技术
变压器可以说是电网中最为关键的设备,在电力系统的各个环节和部门中,都可以看到各式各样的电力变压器在运行着。我国已投入商业试运行的特高压交流变压器最高电压等级为1000kV,容量为1000MVA;在直流输电项目中,换流变压器最高电压等级已经达到±1000kV。
据国家电网公司的不完全统计,110kV及以上电压等级的变压器短路损坏事故台次占总事故台次的比率一直居高不下,每年的比率都保持在30%以上,最高时比率高达一半以上,电力变压器承受短路的能力不足是造成变压器短路损毁事故的最主要原因之一。
运行中的变压器突发短路故障时,线圈在短路电磁力的作用下会发生位移,从而改变变压器的漏磁场分布,漏磁场分布的改变又影响电磁力的分布,也就是说是一个动态变化的过程。
而现有技术研究都是把线圈作为一个静止的整体来进行计算的,没有考虑到线饼受到短路电磁力的作用会发生位移,就改变了绕组的安匝平衡,从而反过来对电磁力分布产生较大的影响,因此现有技术无法准确计算出运行中的变压器突发短路故障的磁场分布。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置,用于以质量-弹簧模型描述变压器绕组轴向振动过程,计算中考虑了线饼受力产生位移对漏磁场的影响,实现动态计算。
本申请第一方面公开了一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法,包括:
将所述变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并以质量-弹簧模型进行剖分后,得到单元信息和节点信息;
依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;其中所述短路参数包括:短路阻抗、绕组涡流损耗和短路电动力;
对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定方法中,依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数,包括:
运行有限元分析程序,得到节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标;
依据所述节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标,确定所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度;
依据所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度,确定短路电动力。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定方法中,对所述短路参数进行可视化处理,包括:
利用插值函数和图形学对所述短路参数进行数据处理。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定方法中,所述预设可视化形式包括:图形、图形曲线以及文字中的至少一种。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定方法中,对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示,包括:
运行数据后处理程序,以绘制磁场图、部分图和磁通密度分布曲线。
本申请第二方面公开了一种变压器绕组动态短路电动力的确定装置,包括:
前处理模块,用于将所述变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并得出剖分后的单元信息和节点信息;
分析模块,用于依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;其中所述短路参数包括:短路阻抗、绕组涡流损耗和短路电动力;
后处理模块,用于对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定装置中,所述分析模块用于依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数时,具体用于:
运行有限元分析程序,得到节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标;
依据所述节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标,确定所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度;
依据所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度,确定短路电动力。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定装置中,所述后处理模块用于对所述短路参数进行可视化处理时,具体用于:
利用插值函数和图形学对所述短路参数进行数据处理。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定装置中,所述预设可视化形式包括:图形、图形曲线以及文字中的至少一种。
可选的,在上述变压器绕组动态短路电动力的确定装置中,对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示,包括:
运行数据后处理程序,以依据所述短路参数绘制磁场图、部分图和磁通密度分布曲线。
从上述技术方案可知,本发明提供的一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法,包括:将变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并以质量-弹簧模型进行剖分后,得到单元信息和节点信息;依据单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;对短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示;从而以质量-弹簧模型描述变压器绕组轴向振动过程,计算中考虑了线饼受力产生位移对漏磁场的影响,实现动态计算。
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是本发明实施例提供的一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的另一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法的流程图;
图3是本发明实施例提供的变压器的绕组分区示意图;
图4是本发明实施例提供的变压器漏磁场分布图;
图5是本发明实施例提供的变压器额定分接时低压绕组内侧磁通密度分布图;
图6是本发明实施例提供的变压器额定分接时高压绕组内侧磁通密度分布图;
图7是本发明实施例提供的变压器计算模型;
图8是本发明实施例提供的40ms时变压器磁通密度分布;
图9是本发明实施例提供的受力模型;
图10是本发明实施例提供的变压器低压绕组轴向力;
图11是本发明实施例提供的变压器高压绕组轴向力;
图12是本发明实施例提供的另一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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。
在本申请中,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。
相关术语解释:
漏磁场:当磁通量从一种介质进入到另一种介质时,若两种介质磁导率不同,在介面上磁力线的方向一般会发生突变。若表面存在缺陷,经磁化后,缺陷处空气的磁导率远小于钢材的磁导率,在介面上磁力线方向将发生改变,一部分磁通散布在缺陷周围。这种由于介质磁导率的变化使磁通泄漏到缺陷附近的空气中所形成的磁场。
短路电动力:在大接地短路电流系统,当发生短路时,将系统中流过非常大的短路电流,从而产生非常大的电动力,这个力作用在设备或线路上时,单位面积所承受的电动力就是短路电动力。需要说明的是,分为大接地短路电流系统和小接地短路电流系统。
机械强度:机械强度指材料受外力作用时,其单位面积上所能承受的最大负荷。
有限元计算:有限元计算的任务是基于有限元模型完成有关的数值计算,并输出需要的计算结果。它的主要工作包括单元和总体矩阵的形成、边界条件的处理和特性方程的求解,由于计算的运算量非常大,所以这部分工作由计算机完成。
需要说明的是,变压器承受短路的动稳定能力可用试验、计算和设计保证两种方法之一来验证。由于变压器做短路试验的成本昂贵(估算一台变压器的整体短路试验所需费用大约为该变压器价格的五分之一到三分之一),变压器制造厂一般都不具备价值昂贵的相关试验设备,并非所有新设计生产出来的变压器都必须做短路试验来验证其短路特性,所以变压器厂家人员在设计的过程中,理论计算十分重要。国内现对变压器线圈的稳态短路强度的研究做了较完整的总结。同时为了计算变压器线圈瞬态电动力,在未考虑屏蔽同时忽略电流指数衰减分量产生的涡流影响的情况下用等效计算法计算了电动力密度的工频、倍频与恒定三种分量,在当时属于比较新的研究成果。对于以上研究都是把线圈作为一个静止的整体来进行计算的,没有考虑到线饼受到短路电磁力的作用会发生位移,就改变了绕组的安匝平衡,从而反过来对电磁力分布产生较大的影响,都属于静态计算。实际上,运行中的变压器突发短路故障时,线圈在短路电磁力的作用下会发生位移,从而改变变压器的漏磁场分布,漏磁场分布的改变又影响电磁力的分布,也就是说是一个动态变化的过程。
现有研究都是把线圈作为一个静止的整体来进行计算的,没有考虑到线饼受到短路电磁力的作用会发生位移,就改变了绕组的安匝平衡,从而反过来对电磁力分布产生较大的影响,都属于静态计算。实际上,运行中的变压器突发短路故障时,线圈在短路电磁力的作用下会发生位移,从而改变变压器的漏磁场分布,漏磁场分布的改变又影响电磁力的分布,也就是说是一个动态变化的过程。
基于此,本申请实施例公开了一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法,用于解决现有技术中把线圈作为一个静止的整体来进行计算的,没有考虑到线饼受到短路电磁力的作用会发生位移,就改变了绕组的安匝平衡,从而反过来对电磁力分布产生较大的影响,因此现有技术无法准确计算出运行中的变压器突发短路故障的磁场分布的问题。
参见图1,该变压器绕组动态短路电动力的确定方法,包括:
S101、将变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并以质量-弹簧模型进行剖分后,得到单元信息和节点信息。
需要说明的是,该质量-弹簧模型是一个动态模型,是一个动态模式,进而解决线圈作为一个静止的整体来进行计算的问题。
该线圈动态变化,进而其输出的单元信息和节点信息也随之变化。
如图12所示,输出节点和单元信息之前的各个程序设置,均是人为设置的。
各个程序的执行过程,此处不再一一赘述,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
S102、依据单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数。
其中,短路参数包括:短路阻抗、绕组涡流损耗和短路电动力。
需要说明的是,通过单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路阻抗、绕组涡流损耗和短路电动力。
当然,该短路参数还可以包括其他参数,此处不再一一赘述,均在本申请的保护范围内。
S103、对短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示。
具体的,预设可视化形式包括:图形、图形曲线以及文字中的至少一种。当然,也不仅限于上述示例,此处不再一一赘述,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
具体的,对短路参数进行可视化处理,包括:利用插值函数和图形学对短路参数进行数据处理。
当然,也可以采用其他方式进行数据处理,此处不再一一赘述,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
需要说明的是,变压器绕组漏磁场是一个含有多种介质、非线性的三维涡流场问题,为了更简单方便的研究问题,可以将变压器的结构和相关的组成部分进行合理简化,但是要在经验和理论的基础上进行,使复杂的变压器三维漏磁场问题转化为求解简单的二维漏磁场问题。在二维漏磁场数值计算中,通常以有限元方法应用最为普遍,其内容大体由三个部分组成:第一部分为数据前处理,第二部分为求解有限元方程,第三部分为数据后处理。
(1)数据前处理是将变压器中遇到的实际问题变为相应数学模型,能为数值计算所需要,并得出剖分后的单元信息和节点信息。
(2)问题的核心是解有限元方程,衡量计算方法是否正确的依据是其计算时间、计算误差以及主要功能的实现。
(3)数据后处理是利用插值函数和图形学等知识将数据处理后以图形、图形曲线以及文字的形式将计算结果显示出来。
具体的,变压器绕组动态短路电磁力的准耦合计算方法,以质量-弹簧模型描述变压器绕组轴向振动过程,计算中考虑了线饼受力产生位移对漏磁场的影响。即在研究变压器漏磁场分布规律的基础上,对变压器在发生短路时的短路电动力的分布,绕组中各线饼在轴向短路电动力作用下的线饼位移和动态力进行计算与分析,并对轴向动态力与轴向静态力进行了比较。
在本实施例中,将变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并以质量-弹簧模型进行剖分后,得到单元信息和节点信息;依据单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;对短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示;从而以质量-弹簧模型描述变压器绕组轴向振动过程,计算中考虑了线饼受力产生位移对漏磁场的影响,实现动态计算。
在实际应用中,参见图2,步骤S102、依据单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数,包括:
S201、运行有限元分析程序,得到节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标。
具体的,将单元信息和节点信息作为该有限元分析程序的输入,该有限元分析程序进行分析,得到节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标。
S202、依据节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标,确定变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度。
需要说明的是,确定该变压器的阻抗绕组涡流损耗和短路机械强度的具体过程,此处不再一一赘述,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
S203、依据变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度,确定短路电动力。
在实际应用中,步骤S103、对短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示,包括:
运行数据后处理程序,以绘制磁场图、部分图和磁通密度分布曲线。
需要说明的是,由于变压器纵绝缘沿绕组高度上的分布是不均匀的,所以变压器中轴向安匝分布相对来说也是不平衡的。这些各区域不平衡的安匝,将会沿着绕组高度产生幅向漏磁通。安匝平衡比较好的牵引变压器产生的幅向漏磁通就比较小,如果幅向漏磁通比较小的话,大那么牵引变压器绕组轴向力也就比较小,这样设计和制造出的产品规格比较高,其抗短路能力就更好些。因此,在变压器的设计和制造过程中,必须严格控制变压器沿高度方向上绕组的不平衡安匝。
也就是说,该变压器的绕组分区可以如图3所示。其中,1为低压绕组分区1;2为低压绕组分区2;3为低压绕组分区3;4为低压绕组分区4;5为低压绕组分区5;6为低压绕组分区6;7为高压绕组分区7;8为高压绕组分区8;9为高压绕组分区9;10为高压绕组分区10;11为高压绕组分区11;12为高压绕组分区12。
如图4所示,其示出了该变压器漏磁场分布图;如图5所示,其示出了额定分接时低压绕组内侧磁通密度分布图;如图6所示,其示出了额定分接时高压绕组内侧磁通密度分布图。
表1:短路阻抗计算结果的比较(%)
分接 | 最大 | 额定 | 最小 |
计算值 | 10.5 | 10.6 | 10.7 |
测量值 | 10.31 | 10.29 | 10.47 |
误差 | 2.3 | 2.9 | 2.4 |
其中,计算值是通过软件的计算数值,测量值通过实验物理得到的数值,误差是两者之间的差值。
需要说明的是,变压器计算模型如图7所示。如图8所示,其示出了40ms时变压器磁通密度分布。
具体的,利用Magnet电磁通用软件计算出的磁场能量,通过磁场能量法对其短路阻抗进行计算,得到短路阻抗的计算值,其与测量值之间的相对误差在4%左右,见表3说明结果满足工程计算要求。短路力的静态方法是指在进行短路力计算时,把绕组及相关的拉板、夹件、垫块等视为一个固定在铁芯上的物体,他们的位置不会变化,是相对固定的,产生的短路电动力为使用三相短路电流值时的第一个峰值时产生的电动力。
如图9所示,其示出了受力模型,实际上,绕组及其相关的部分的位置是变化的,并且会随着力的作用发生位移,这些位移可大可小,绕组虽然固定在铁芯上,但是他们都有自己活动的空间,当它们构成一个整体的时候,它们也就是一个动态的系统,所以它们产生的力也是变化的,在位置随力的变化而变化的时候,这样就是一个动态的过程,这个动态的过程是一个近似于刚体的系统构成的,用弹性理论计算更符合实际情况,也更能反映相关的动态问题,因此本发明采用能够较准确地反映变压器绕组短路时的运行和受力状态的动态力进行分析和计算。计算绕组短路动态力需要建立相应的模型,让绕组及其结构件构成一个相对独立的动态模型,对应的简化弹性系统模型。本台牵引变压器在最大、额定和最小分接三种运行状态时,高低压绕组的动态力分布曲线。如图10所示的低压绕组轴向力;如图11所示的高压绕组轴向力。其中,K表示绕组模型,下角标表示第n个,P表示绕组模型间轴向力,下角标表示第n个,M表示垫块模型,下角标表示第n个。
表2:最小分接时绕组的轴向力和强度
其中,轴向位移中的正号表示向上,负号表示向下。
表3:最小分接时绕组的轴向力和强度
其中,轴向位移中的正号表示向上,负号表示向下。
根据上述过程中所求的短路阻抗和磁通密度值,通过后处理功能可计算出各个线饼单元的电磁力。图10、图11为高低压绕组轴向短路电磁力随时间变化的关系,从中可以看到突发短路时牵引变压器短路电磁力变化趋势和规律,图中高低压绕组轴向短路电磁力在发生短路后10ms达到峰值,并随着时间变化逐步衰减。
由于变压器纵绝缘沿绕组高度上的分布是不均匀的,所以变压器中轴向安匝分布相对来说也是不平衡的。这些各区域不平衡的安匝,将会沿着绕组高度产生幅向漏磁通。安匝平衡的比较好的牵引变压器产生的幅向漏磁通就比较小,如果幅向漏磁通比较小的话,牵引变压器绕组轴向力也就比较小,这样设计和制造出的产品规格比较高,其抗短路能力就更好些。因此,在大型变压器的设计和制造过程中,必须严格控制变压器沿高度方向上绕组的不平衡安匝。
在本实施例中,以质量-弹簧模型描述大型变压器绕组轴向振动过程,对绕组的动态短路电磁力进行计算,计算中考虑了线饼受力产生位移对漏磁场的影响。即在研究变压器漏磁场分布规律的基础上,对变压器在发生短路时的短路电动力的分布,绕组中各线饼在轴向短路电动力作用下的线饼位移和动态力进行计算与分析,并对轴向动态力与轴向静态力进行了比较。
本申请另一实施例提供了一种变压器绕组动态短路电动力的确定装置。
该变压器绕组动态短路电动力的确定装置,包括:
前处理模块,用于将变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并得出剖分后的单元信息和节点信息。
分析模块,用于依据单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;其中短路参数包括:短路阻抗、绕组涡流损耗和短路电动力。
后处理模块,用于对短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示。
后处理模块用于对所述短路参数进行可视化处理时,具体用于:
利用插值函数和图形学对所述短路参数进行数据。
后处理模块用于对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示时,具体用于:
运行数据后处理程序,以依据所述短路参数绘制磁场图、部分图和磁通密度分布曲线。
在实际应用中,预设可视化形式包括:图形、图形曲线以及文字中的至少一种。
上述各个模块的工作过程和原理,此处不再一一赘述,视实际情况而定即可,均在本本申请的保护范围内。
在本实施例中,前处理模块变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并以质量-弹簧模型进行剖分后,得到单元信息和节点信息;后处理模块依据单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;后处理模块对短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示;从而以质量-弹簧模型描述变压器绕组轴向振动过程,计算中考虑了线饼受力产生位移对漏磁场的影响,实现动态计算。
本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统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。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。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法,其特征在于,包括:
将所述变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并以质量-弹簧模型进行剖分后,得到单元信息和节点信息;
依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;其中所述短路参数包括:短路阻抗、绕组涡流损耗和短路电动力;
对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示。
2.根据权利要求1所述的变压器绕组动态短路电动力的确定方法,其特征在于,依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数,包括:
运行有限元分析程序,得到节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标;
依据所述节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标,确定所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度;
依据所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度,确定短路电动力。
3.根据权利要求1所述的变压器绕组动态短路电动力的确定方法,其特征在于,对所述短路参数进行可视化处理,包括:
利用插值函数和图形学对所述短路参数进行数据处理。
4.根据权利要求1所述的变压器绕组动态短路电动力的确定方法,其特征在于,所述预设可视化形式包括:图形、图形曲线以及文字中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的变压器绕组动态短路电动力的确定方法,其特征在于,对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示,包括:
运行数据后处理程序,以绘制磁场图、部分图和磁通密度分布曲线。
6.一种变压器绕组动态短路电动力的确定装置,其特征在于,包括:
前处理模块,用于将所述变压器中遇到的实际问题转换为相应数学模型,并得出剖分后的单元信息和节点信息;
分析模块,用于依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数;其中所述短路参数包括:短路阻抗、绕组涡流损耗和短路电动力;
后处理模块,用于对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示。
7.根据权利要求6所述的变压器绕组动态短路电动力的确定装置,其特征在于,所述分析模块用于依据所述单元信息和节点信息,进行有限元方程请求,得到短路参数时,具体用于:
运行有限元分析程序,得到节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标;
依据所述节点磁位值、单元磁通密度和位置坐标,确定所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度;
依据所述变压器的短路阻抗、绕组涡流损耗和短路机械强度,确定短路电动力。
8.根据权利要求6所述的变压器绕组动态短路电动力的确定装置,其特征在于,所述后处理模块用于对所述短路参数进行可视化处理时,具体用于:
利用插值函数和图形学对所述短路参数进行数据处理。
9.根据权利要求6所述的变压器绕组动态短路电动力的确定装置,其特征在于,所述预设可视化形式包括:图形、图形曲线以及文字中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的变压器绕组动态短路电动力的确定装置,其特征在于,对所述短路参数进行可视化处理,以预设可视化形式显示,包括:
运行数据后处理程序,以依据所述短路参数绘制磁场图、部分图和磁通密度分布曲线。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210209070.2A CN114969996A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210209070.2A CN114969996A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114969996A true CN114969996A (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=82975439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210209070.2A Pending CN114969996A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114969996A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116911217A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 合肥工业大学 | 变压器绕组换位结构短路应力计算方法 |
CN116933565A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-24 | 合肥工业大学 | 考虑磁-结构耦合影响的绕组轴向短路电磁力分析方法 |
-
2022
- 2022-03-03 CN CN202210209070.2A patent/CN114969996A/zh active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116911217A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 合肥工业大学 | 变压器绕组换位结构短路应力计算方法 |
CN116933565A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-10-24 | 合肥工业大学 | 考虑磁-结构耦合影响的绕组轴向短路电磁力分析方法 |
CN116911217B (zh) * | 2023-09-12 | 2023-11-28 | 合肥工业大学 | 变压器绕组换位结构短路应力计算方法 |
CN116933565B (zh) * | 2023-09-12 | 2023-12-01 | 合肥工业大学 | 考虑磁-结构耦合影响的绕组轴向短路电磁力分析方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114969996A (zh) | 一种变压器绕组动态短路电动力的确定方法和装置 | |
Ehsanifar et al. | Calculating the leakage inductance for transformer inter-turn fault detection using finite element method | |
CN107423528B (zh) | 一种电力变压器绕组短路瞬态受力分析方法及装置 | |
Njafi et al. | Evaluating and derating of three-phase distribution transformer under unbalanced voltage and unbalance load using finite element method | |
CN104361173B (zh) | 一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法及系统 | |
Al-Dori et al. | Comprehensive analysis of losses and leakage reactance of distribution transformers | |
Dawood et al. | Modelling of the shunt reactor by using finite element analysis | |
CN110807243A (zh) | 一种计及频变参数的变压器绕组等值电路模型建立方法 | |
Shafieipour et al. | Application of duality-based equivalent circuits for modeling multilimb transformers using alternative input parameters | |
Horton et al. | Improved autotransformer model for transient recovery voltage (TRV) studies | |
Driesen et al. | Practical method to determine additional load losses due to harmonic currents in transformers with wire and foil windings | |
Akiror et al. | Challenges in modeling of large synchronous machines | |
Zhao et al. | A FEM-based simulation of electromagnetic forces on transformer windings under short-circuit | |
Najafi et al. | A novel concept for derating of transformer under unbalance voltage in the presence of non linear load by 3-D finite element method | |
Behjat et al. | Analysis of internal winding short circuit faults in power transformers using transient finite element method coupling with external circuit equations | |
Carrander | Magnetizing currents in power transformers: Measurements, simulations, and diagnostic methods | |
Malekpour et al. | Core loss studies using FEM of a three phase isolation transformer under harmonic conditions | |
Junior et al. | Impact of harmonic distortion on the energization of energy distribution transformers integrated in virtual power plants | |
CN112345967A (zh) | 基于等效法的变压器铁芯接地故障诊断仿真方法与装置 | |
Dawood et al. | The study on the effects of the height of the core’s window on the leakage reactance of transformers using finite element analysis | |
Patel et al. | Design and Analysis of Sen Transformer Using FEM and No Load Loss Calculation. | |
Andrade et al. | Evaluation of computational models for electromagnetic force calculation in transformer windings using finite-element method | |
Eslami et al. | Time-variant evaluation of electromagnetic forces on transformer windings during inrush current and short-circuit by FEM | |
CN112906254A (zh) | 一种变压器绕组漏磁场仿真建模方法 | |
CN114741921A (zh) | 一种变压器阻抗分析方法、装置、设备及可读存储介质 |
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 |