CN115017764A - 一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法及系统。获取电磁式电压互感器的参数；基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；进而建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。本发明可以实现在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，定量给出电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流，且相对于有限元仿真结果误差较小。

Description

一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及电压互感器短路故障解析建模，具体涉及一种电磁式电压互感器匝间短路故障外特性解析建模方法及系统。

背景技术

发电机机组容量不断增大使电网的安全稳定运行对电力设备的可靠性提出了更高的要求。发电机出口电磁式电压互感器具有机端电压、功率、电能测量以及继电保护、励磁系统、调速系统电压采集等重要作用。发电机出口电磁式电压互感器与出口母线直接连接，其发生匝间短路时，将造成发电机定子接地保护动作，导致发电机组非计划停运。研究电磁式电压互感器匝间短路故障外特性对于定量分析电压互感器匝间短路故障外特性，了解机端电压互感器匝间短路故障对定子接地保护的影响，并改善相应的保护原理，以及保障电力系统安全稳定具有重要的意义。

发明内容

为解决上述电磁式电压互感器匝间短路故障外特性问题，本发明提供了一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法及系统，建立适用于绕组分组技术的电磁式电压互感器有限元短路故障模型，并基于电磁式电压互感器有限元短路故障模型建立了电磁式电压互感器短路故障解析模型。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，包括：

获取电磁式电压互感器的参数；

基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

作为本发明的进一步改进，获取电磁式电压互感器的参数包括：电磁式电压互感器并网额定电压V₁、额定工频f、电压比K_u、电压互感器铁芯磁化曲线和绕组结构参数、一次绕组分组数n、过渡电阻r、故障位置。

作为本发明的进一步改进，所述绕组结构参数包括绕组结构的长、宽、高。

作为本发明的进一步改进，所述基于绕组分组方法，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，包括：

将一组串联线圈构成的绕组分成多个串联的同心圆筒结构，每一个同心圆筒结构等效多匝绕组，每两段同心圆筒间的间隙是多匝绕组间隙总和的平均值；以此建立含激励电源、过渡电阻及各绕组分组间连接电路的电磁式电压互感器的简化有限元短路故障模型，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真。

作为本发明的进一步改进，所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型是电磁式电压互感器匝间短路故障时复频域外阻抗模型，电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路时复频域外阻抗模型的具体表达式为：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁

其中：

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元素，r是过渡电阻。

作为本发明的进一步改进，所述基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，具体包括：

电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路，由基尔霍夫电流定律有：

i_m1＝i_r+i_i (1)

式中，i_m1为电磁式电压互感器接地一次绕组入口电流，i_r为流过过渡电阻的故障分流，i_i为流过故障绕组的故障分流；

故障绕组回路故障分流表达式为：

i_i＝h·i_m1 (2)

其中：

R_1×(j-i+1)＝[R_i R_i+1 … R_j]，

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元，r是过渡电阻；

电磁式电压互感器第i组首端和第j组末端之间匝间短路时，一次电流i和流过各绕组电流i_i之间的表达式为：

i_i＝V_(n+1)2·i (3)

其中：

据式(1)、(2)、(3)得第i组首端和第j组末端之间匝间短路电磁式电压互感器解析模型：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁ (4)

其中：

一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模系统，包括：

获取参数模块，用于获取电磁式电压互感器的参数；

故障模型建立模块，用于基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

解析模型建立模块，用于基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

作为本发明的进一步改进，所述解析模型建立模块中，所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型是电磁式电压互感器匝间短路故障时复频域外阻抗模型，电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路时复频域外阻抗模型的具体表达式为：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁

其中：

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元素，r是过渡电阻。

一种电子设备，包括存储器、处理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，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法的步骤。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

本发明的电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，输入电磁式电压互感器的参数；通过绕组分组方法建立电磁式电压互感器的简化有限元匝间短路故障模型；基于有限元分析结果，提出电磁式电压互感器外阻抗解析建模方法，由于采用适用于绕组分组技术，实现在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，定量给出电磁式电压互感器一、二次绕组电压电流的解析计算式，且相对于有限元仿真结果误差较小。为研究机端电磁式电压互感器匝间短路故障外特性提供了理论基础。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2是电磁式电压互感器铁芯磁化曲线和绕组结构参数(长、宽、高)；

图3是适用于绕组分组技术的电磁式电压互感器简化有限元模型；

图4是电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路等效电路图。

图5为本发明还提供一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模系统示意图。

图6为本发明还提供一种电子设备示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明提出一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，包括：

获取电磁式电压互感器的参数；

基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

基于绕组分组技术建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型，计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感。基于此，本发明建立适用于不同运行方式的电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，给出了匝间短路故障时复频域外阻抗解析表达式Zp，其主要创新点在于提出绕组分组技术，可以实现在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，定量给出电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流，且相对于有限元仿真结果误差较小。

本发明原理为：

首先，输入待分析的电磁式电压互感器并网额定电压、一次绕组分组数、过渡电阻、故障位置等参数；然后，建立电磁式电压互感器有限元短路故障模型，针对电磁式电压互感器一次绕组匝数大无法直接建模的困难，提出绕组分组建模方法，计算一、二次绕组自感和互感参数；最后，基于电磁式电压互感器有限元短路故障模型计算结果，提出适用于绕组分组技术的电磁式电压互感器短路故障解析建模方法；本发明能够实现匝间短路故障方式电磁式电压互感器一、二次绕组电压电流的解析计算；使用本发明所述方法时，可以实现在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，定量给出电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流，且相对于有限元仿真结果误差较小。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，建立适用于绕组分组技术的电磁式电压互感器有限元短路故障模型，并基于电磁式电压互感器有限元短路故障模型建立了电磁式电压互感器短路故障解析模型。包括如下步骤：

步骤1：输入电磁式电压互感器并网电压、一次绕组分组数、过渡电阻、故障位置等参数；

获取电磁式电压互感器的以下参数：电磁式电压互感器并网额定电压V₁、额定工频f、电压比K_u、电压互感器铁芯磁化曲线和绕组结构参数(长、宽、高)，一次绕组分组数n、过渡电阻r、故障位置。

步骤2：建立电磁式电压互感器的简化有限元匝间短路故障模型；

电磁式电压互感器与电力变压器结构不同，变压器一次绕组通常几十至几百匝，而电磁式电压互感器一次侧绕组通常由一组上万匝线圈串联构成，绕组匝数过大，按照电力变压器建模将导致仿真计算不收敛。

本发明提出了绕组分组方法，具体为：将一组串联线圈构成的绕组分成多个串联的同心圆筒结构，每一个同心圆筒结构等效多匝绕组，每两段同心圆筒间的间隙是多匝绕组间隙总和的平均值。以此建立含激励电源、过渡电阻及各绕组分组间连接电路的电磁式电压互感器的简化有限元短路故障模型，通过瞬态协同仿真技术对电磁式电压互感器进行有限元仿真。

步骤3：推导电磁式电压互感器短路故障解析模型；

电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路，由基尔霍夫电流定律有：

i_m1＝i_r+i_i (1)

式中，i_m1为电磁式电压互感器接地一次绕组入口电流，i_r为流过过渡电阻的故障分流，i_i为流过故障绕组的故障分流。

故障绕组回路故障分流表达式为：

i_i＝h·i_m1 (2)

其中：

R_1×(j-i+1)＝[R_i R_i+1 … R_j]，

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元素，r是过渡电阻。电磁式电压互感器第i组首端和第j组末端之间匝间短路时，一次电流i和流过各绕组电流i_i之间的表达式为：

i_i＝V_(n+1)2·i (3)

其中：

据式(1)、(2)、(3)可得第i组首端和第j组末端之间匝间短路电磁式电压互感器解析模型：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁ (4)

其中：

可以看到，上式描述了电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型。实现在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，定量给出电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。匝间短路故障时复频域外阻抗解析表达式为Zp，如式(4)所示。

实施例

为验证上式的正确性，按照如下参数进行了仿真验证：

首先输入步骤1所需的电磁式电压互感器并网额定电压V₁＝13.2791kV、额定工频f＝50Hz、电压比K_u：230、电磁式电压互感器铁芯磁化曲线和绕组结构参数(长、宽、高)，如图2所示、一次绕组分组数n＝46、过渡电阻r＝1kΩ、故障位置为电磁式电压互感器第21至24组之间匝间短路。

然后进入步骤2，将输入的参数用于电磁式电压互感器的简化有限元模型的建立，如图3所示，通过瞬态协同仿真技术对电磁式电压互感器进行有限元仿真，可计算得一次绕组各个绕组自感值、互感值均为131.1648H，一次绕组与二次绕组之间的互感值为26.2281H，二次绕组自感值为9.0860H。

建模方法进入步骤3，由式(4)可得：

基于有限元自感、互感计算结果，电磁式电压互感器第21至24组经1kΩ过渡电阻匝间短路，由式(5)可得一次电流i_m1有效值为0.0708A。

同故障情况下对电磁式电压互感器进行有限元仿真，一次电流i_m1有限元仿真值为0.0706A，相对误差为0.28％。仿真值与解析计算值一致。

部分其他故障方式下电磁式电压互感器解析模型验证结果如表1所示。

表1解析模型与有限元模型部分数值对比

综上，对于一台参数已经确定的电磁式电压互感器，可采用式(4)定量给出电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流，且相对于有限元仿真结果误差较小。

如图5所示，本发明还提供一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模系统，包括：

获取参数模块，用于获取电磁式电压互感器的参数；

故障模型建立模块，用于基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

解析模型建立模块，用于基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

所述解析模型建立模块中，所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型是电磁式电压互感器匝间短路故障时复频域外阻抗模型，电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路时复频域外阻抗模型的具体表达式为：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁

其中：

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元素，r是过渡电阻。

如图6所示，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理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，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法的步骤。

所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法包括以下步骤：

获取电磁式电压互感器的参数；

基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

本发明第还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法的步骤。

所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法包括以下步骤：

获取电磁式电压互感器的参数；

基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，其特征在于，包括：

获取电磁式电压互感器的参数；

基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

2.如权利要求1所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，其特征在于，获取电磁式电压互感器的参数包括：电磁式电压互感器并网额定电压V₁、额定工频f、电压比K_u、电压互感器铁芯磁化曲线和绕组结构参数、一次绕组分组数n、过渡电阻r、故障位置。

3.如权利要求2所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，其特征在于，所述绕组结构参数包括绕组结构的长、宽、高。

4.如权利要求1所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，其特征在于，所述基于绕组分组方法，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，包括：

将一组串联线圈构成的绕组分成多个串联的同心圆筒结构，每一个同心圆筒结构等效多匝绕组，每两段同心圆筒间的间隙是多匝绕组间隙总和的平均值；以此建立含激励电源、过渡电阻及各绕组分组间连接电路的电磁式电压互感器的简化有限元短路故障模型，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真。

5.如权利要求1所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，其特征在于，

所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型是电磁式电压互感器匝间短路故障时复频域外阻抗模型，电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路时复频域外阻抗模型的具体表达式为：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁

其中：

R_1×(j-i+1)＝[R_i R_i+1…R_j]，

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元素，r是过渡电阻。

6.如权利要求5所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法，其特征在于，

所述基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，具体包括：

电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路，由基尔霍夫电流定律有：

i_m1＝i_r+i_i (1)

式中，i_m1为电磁式电压互感器接地一次绕组入口电流，i_r为流过过渡电阻的故障分流，i_i为流过故障绕组的故障分流；

故障绕组回路故障分流表达式为：

i_i＝h·i_m1 (2)

其中：

R_1×(j-i+1)＝[R_i R_i+1…R_j]，

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元，r是过渡电阻；

电磁式电压互感器第i组首端和第j组末端之间匝间短路时，一次电流i和流过各绕组电流i_i之间的表达式为：

i_i＝V_(n+1)2·i (3)

其中：

i＝[i₁…i_i-1 i_i i_i+1…i_n i_n+1]^T，

据式(1)、(2)、(3)得第i组首端和第j组末端之间匝间短路电磁式电压互感器解析模型：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁ (4)

其中：

7.一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模系统，其特征在于，包括：

获取参数模块，用于获取电磁式电压互感器的参数；

故障模型建立模块，用于基于绕组分组方法和所述参数，通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真，建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型；计算电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感；

解析模型建立模块，用于基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感，建立电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型，并在不同位置、不同短路匝比、不同过渡电阻运行方式下，解析计算电磁式电压互感器一、二次绕组的电压电流。

8.根据权利要求7所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模系统，其特征在于，所述解析模型建立模块中，所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型是电磁式电压互感器匝间短路故障时复频域外阻抗模型，电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路时复频域外阻抗模型的具体表达式为：

u₂₁＝Z_p·i₂₁＝A_2(n+1)·Z_(n+1)(n+1)·V_(n+1)2·i₂₁

其中：

R_1×(j-i+1)＝[R_i R_i+1…R_j]，

M1_mn是矩阵M1_{(j-i+1)×(i-1)}中的元素，M2_mn是矩阵M2_{(j-i+1)×(n-j)}中的元素，M3_mn是矩阵M3_{(n-i+1)×(n-i+1)}中的元素，R_1m是矩阵R_1×(j-i+1)中的元素，r是过渡电阻。

9.一种电子设备，包括存储器、处理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，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6任一项所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法的步骤。

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