CN116595919A - 一种变压器电路模型构建方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种变压器电路模型构建方法、装置、设备及存储介质,通过对YynO型变压器进行多物理场仿真得到损耗功率P1;在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将第三绕组的输出开路;将损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与第三绕组的铜耗参数;将损耗功率PI除以谐波条件或三相不平衡状态下流经第三绕组的零序电流I0的平方得到电阻参数R;根据电阻参数R修改第三绕组的电阻,得到能够用于谐波和三相不平衡计算的Yyn0型变压器电路模型,实现了Yyn0型变压器电路模型的精准建立。
Description
技术领域
本发明涉及数字孪生技术领域,尤其涉及一种变压器电路模型构建方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
电力变压器作为电网的核心电气装备,其运行可靠性直接关乎电力系统的安全稳定。对于低压配电网络,配电变压器直接连接到终端用户,其运行状态决定了系统的能量损耗和用户的电能质量。
我国配电网大多采用三相四线制,结构紧凑、占地面积小且经济性高,但随着风电、光电等新能源的不断并网,当系统存在谐波和三相不平衡时,变压器运行状态会发生变化,比如,变压器的损耗增加,出力降低,变压器中性点电压偏移,使三相输出电压不对称,降低用电设备效率以及变压器本体振动,引起噪声等问题。近年来,随着电网新能源的大规模接入,三相不平衡问题日益突出,给电网带来额外的能量损失,造成电能质量下降。
为了更好的分析三相不平衡对配电系统的影响,需对变压器建立精确的电路模型进行电网功率流模拟,在现有的电力系统仿真软件中,所有的变压器模型都是基于理想变压器开展建模的,在不考虑励磁支路的情况下,原边和副边的电流比与原边和副边的绕组匝数比相同。由于变压器在正常运行时有励磁电流,在构建变压器模型时,通常在理想变压器单边或两边增加电流补偿支路来对外模拟励磁电流。这种建模方式对于Yyn0型变压器来说,在副边负载不同导致变压器三相不平衡或者存在三次谐波时,由于原边Y绕组不能流过零序电流,并且在仿真软件内置模型中原副边电流必须按照变比分配,所以副边yn绕组也不能流过零序电流。而实际上,Yyn0型变压器在发生三相不平衡或存在谐波时,变压器内副边y绕组会产生较高的零序电流,这个零序电流产生的磁通会在变压器油箱、夹件中产生涡流损耗,此时,Yyn0型变压器原副边电流不再服从额定变比的关系。因此,亟需一种能够精准构建Yyn0型变压器电路模型的方式。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种变压器电路模型构建方法、装置、设备及存储介质,能够通过对YynO型变压器进行多物理场仿真以得到损耗功率,在电力仿真软件中使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为建模基础模型,利用损耗功率对建模基础模型进行参数修改,得到Yyn0型变压器电路模型,实现了Yyn0型变压器电路模型的精准建立。
为实现上述目的,本发明实施例提供了一种变压器电路模型构建方法,包括:
采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;
在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;
将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数;将所述损耗功率PI除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I 0的平方得到电阻参数R;
根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。
作为上述方案的改进,所述采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1,包括:
根据实际变压器结构,在有限元仿真软件中搭建YynO型变压器原始模型;
根据获取的部件实际参数,为所述YynO型变压器原始模型输入各结构的材料属性,并为所述YynO型变压器原始模型构建磁场物理接口和电流场物理接口;
调用有限元仿真软件搭建外电路模型,通过所述外电路模型为所述YynO型变压器原始模型的副边输入由所述谐波条件或所述三相不平衡状态引起的纯零序电流,计算YynO型变压器的损耗功率P1。
作为上述方案的改进,所述材料属性包括:绕组由铜制成,所述绕组的属性包括电导率和磁导率;铁芯由硅钢片制成,所述铁芯的属性包括磁化曲线和电导率;夹件由铁合金制成,所述夹件的属性包括磁化曲线和电导率;变压器油的属性包括介电常数和电导率。
作为上述方案的改进,通过以下公式计算损耗功率P1:
P1=∫sQedS+∫sQmdS
其中S为夹件和油箱的表面,Qe和Qm分别为有限元物理场计算得到的表面电损耗密度和表面磁损耗密度。
作为上述方案的改进,所述零序电流I0通过以下方式得到:
电力系统仿真模型中,根据所述三相不平衡状态,依据第三绕组为D连接的三相三绕组变压器的电路拓扑结构计算出零序电流I0的大小。
为实现上述目的,本发明实施例提供了一种变压器电路模型构建装置,包括:
损耗功率计算模块,用于采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;
基础建模模块,用于在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;
参数计算模块,用于将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数;将所述损耗功率PI除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I0的平方得到电阻参数R;
目标模型构建模块,用于根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。
作为上述方案的改进,所述损耗功率计算模块,具体用于:
根据实际变压器结构,在有限元仿真软件中搭建YynO型变压器原始模型;
根据获取的部件实际参数,为所述YynO型变压器原始模型输入各结构的材料属性,并为所述YynO型变压器原始模型构建磁场物理接口和电流场物理接口;
调用有限元仿真软件搭建外电路模型,通过所述外电路模型为所述YynO型变压器原始模型的副边输入由所述谐波条件或所述三相不平衡状态引起的纯零序电流,计算YynO型变压器的损耗功率P1。
作为上述方案的改进,所述材料属性包括:绕组由铜制成,所述绕组的属性包括电导率和磁导率;铁芯由硅钢片制成,所述铁芯的属性包括磁化曲线和电导率;夹件由铁合金制成,所述夹件的属性包括磁化曲线和电导率;变压器油的属性包括介电常数和电导率
为实现上述目的,本发明实施例提供了一种变压器电路模型构建设备,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上述任一实施例所述的变压器电路模型构建方法。
为实现上述目的,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,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如上述任一实施例所述的变压器电路模型构建方法。
与现有技术相比,本发明实施例公开的变压器电路模型构建方法、装置、设备及计算机可读存储介质,首先,采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;然后,在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;最后,将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数,将所述损耗功率P I除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I 0的平方得到电阻参数R,根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。本发明实施例能够通过对YynO型变压器进行多物理场仿真以得到损耗功率,在电力仿真软件中使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为建模基础模型,利用损耗功率对建模基础模型进行参数修改,得到Yyn0型变压器电路模型,精准建立了Yyn0型变压器电路模型,用于评估谐波和三相不平衡对配电网络影响,以指导电网的电力调度和检修。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种变压器电路模型构建方法的流程图;
图2是本发明一实施例提供的变压器的接线示意图;
图3是本发明一实施例提供的一种为带D绕组的Yyn0型变压器电路模型示意图。
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,是本发明实施例提供的一种变压器电路模型构建方法的流程图,所述变压器电路模型构建方法包括步骤S1~S4:
S1、采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;
S2、在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;
S3、将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数;将所述损耗功率PI除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I0的平方得到电阻参数R;
S4、根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。
具体地,Yyn0型变压器指高压Y接,也就是星形接,低压也是y接,低压中性点引出,高低压侧相位角为时钟上面的0时。参见图2,图2是变压器的接线示意图,图2展示了Dyn11接法和Yyn0接法,由于Yyn0型变压器的三相零序电流产生的零序磁通大小相等、相位相同,在铁芯中不能形成回路,零序磁通全部为漏磁通,通过油箱、夹件等形成磁路,产生附加损耗。变压器的由于三相不平衡和谐波引发的损耗可根据经验公式计算,但在实际计算过程中,由于不同变压器结构差异大,绝大多数经验公式法都无法准备量化变压器内部结构参数,导致计算得到的损耗结果精确度不够。同时,如何在简化的电路模型中考虑损耗对变压器相关参数的影响,是构建精准的配电变压器简化电路模型、评估谐波和三相不平衡对配电网络影响的关键。基于上述分析,示例性的,提出了在电力系统仿真软件中模拟配电网三次谐波和三相不平衡时,使用带D连接第三绕组的三相三绕组变压器代替三相双绕组Yyn0型变压器,以等效副边零序电流的影响,如图3所示的带D绕组的Yyn0型变压器电路模型,图3中,左侧为电源侧,A、B、C分别指代三相电源,#1为原边Y型绕组,#3为副边Y型绕组,中间为三角形的第三边绕组,负载侧P为有功功率,单位为W,Q为无功功率,单位为Var;D连接的第三绕组三相开路,使得第三绕组不能流过正序和负序电流,也就隔绝了和原边副边的正序联系。其只能与副边在零序分量上产生联系,此绕组只能流过零序电流;三相三绕组变压器的每相有三个绕组,当一个绕组接到交流电源后,另外两个绕组就感应出不同的电势,这种变压器常用于需要两种不同电压等级的负载,每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。由于最关心的参数为三相损耗,所以需要计算第三绕组的铜耗,并将其等效到D连接第三绕组的三相三绕组变压器模型(建模基础模型)当中。
示例性的,采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到变压器损耗等参数,如损耗功率P1,随后,在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将第三绕组的输出开路,根据多物理场仿真得到的变压器损耗等参数在电力系统仿真软件中修改考虑不平衡Yyn0型变压器的参数(比如,修改第三绕组的电阻),得到能够用于谐波和三相不平衡计算的Yyn0型变压器。
可以理解的,有限元仿真软件中得到的损耗主要是零序损耗,其可以用第三绕组与副边yn绕组的铜耗等效表示,于是,副边与第三绕组的铜耗参数为P1/SN,其中SN为配电变压器额定功率,配电变压器额定功率是根据Yyn0型变压器的额定功率设置的三相三绕组变压器的额定功率。
可选的,电力系统仿真软件可以为PSCAD/EMTDC软件元件模型库。
具体地,在有限元仿真中,谐波通过频域计算,考虑不同电压频率下进行损耗功率P1计算,如工频50Hz,三次谐波150Hz以及五次谐波250Hz,三相不平衡是通过有限元仿真软件中的电路接口引入的,通过电路设置负载的三相不平衡度,用于计算不同不平衡度和谐波存在下的损耗特性。
可以理解的,带D连接第三绕组的三相三绕组变压器为在常规三相三绕组变压器的基础上,外接一个三角形连接的绕组。
在一种实施方式中,所述采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1,包括:
根据实际变压器结构,在有限元仿真软件中搭建YynO型变压器原始模型;
根据获取的部件实际参数,为所述YynO型变压器原始模型输入各结构的材料属性,并为所述YynO型变压器原始模型构建磁场物理接口和电流场物理接口;
调用有限元仿真软件搭建外电路模型,通过所述外电路模型为所述YynO型变压器原始模型的副边输入由所述谐波条件或三相不平衡状态引起的纯零序电流,计算YynO型变压器的损耗功率P1。
示例性的,根据实际变压器结构,在有限元仿真软件中搭建Yyn0型变压器模型,并根据铁芯、绕组以及油箱等部件的实际参数,输入各结构的材料属性,并在有限元软件中构建磁场和电流场物理接口,以便进行后续的多物理场计算,获得接近真实情况的损耗参数。通过在仿真软件中设置外电路模型,给变压器建立三相不平衡负载,模拟计算不同平衡度和不同电压频率(比如三次和五次谐波)下变压器的损耗情况。
在一种实施方式中,所述材料属性包括:绕组由铜制成,所述绕组的属性包括电导率和磁导率;铁芯由硅钢片制成,所述铁芯的属性包括磁化曲线和电导率;夹件由铁合金制成,所述夹件的属性包括磁化曲线和电导率;变压器油的属性包括介电常数和电导率。
示例性的,变压器内部材料参数(材料属性)包括:
绕组:铜材料,属性包括电导率、磁导率;
铁芯:硅钢片材料,属性包括磁化曲线、电导率;
夹件:铁合金材料,属性包括磁化曲线、电导率;
变压器油:属性包括介电常数、电导率。
在一种实施方式中,通过以下公式计算损耗功率P1:
P1=∫sQedS+∫sQmdS
其中S为夹件和油箱的表面,Qe和Qm分别为有限元物理场计算得到的表面电损耗密度和表面磁损耗密度。
示例性的,在有限元仿真软件中通过数值积分计算得到不同三相不平衡状态和谐波条件下的损耗功率P1,损耗功率P1可由下式计算,其中S为夹件和油箱的表面,Qe和Qm分别为有限元物理场计算得到的表面电损耗密度和表面磁损耗密度,单位为W/m2。
P1=∫sQedS+∫SQmdS
在一种实施方式中,所述零序电流I0通过以下方式得到:
电力系统仿真模型中,根据所述谐波条件或三相不平衡状态,依据第三绕组为D连接的三相三绕组变压器的电路拓扑结构计算出零序电流I0的大小。
示例性的,通过前面有限元计算得到损耗功率,在电力系统仿真模型中,可以根据具体的三相不平衡状态,依据电路拓扑结构计算出零序电流的大小。
与现有技术相比,本发明实施例对实际变压器内部进行精确的有限元建模,从磁场和电流场的角度进行损耗计算,可以对变压器内的零序漏磁、涡流损耗进行准确的仿真计算,在电力系统仿真软件中模拟配电网预设的谐波条件和三相不平衡时,使用带D连接第三绕组的三相三绕组变压器代替三相双绕组Yyn0变压器,以等效副边零序电流的影响,D连接的第三绕组三相开路,使得此绕组只能流过零序电流,然后将计算到的第三绕组的铜耗等效到变压器电路模型当中,从而构建精准的配电变压器的简化电路模型,以评估谐波和三相不平衡对配电网络影响。
本发明实施例还提供一种变压器电路模型构建装置,包括:
损耗功率计算模块,用于采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;
基础建模模块,用于在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;
参数计算模块,用于将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数;将所述损耗功率PI除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I0的平方得到电阻参数R;
目标模型构建模块,用于根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。
在一种实施方式中,所述损耗功率计算模块,具体用于:
根据实际变压器结构,在有限元仿真软件中搭建YynO型变压器原始模型;
根据获取的部件实际参数,为所述YynO型变压器原始模型输入各结构的材料属性,并为所述YynO型变压器原始模型构建磁场物理接口和电流场物理接口;
调用有限元仿真软件搭建外电路模型,通过所述外电路模型为所述YynO型变压器原始模型的副边输入由所述谐波条件或所述三相不平衡状态引起的纯零序电流,计算YynO型变压器的损耗功率P1。
在一种实施方式中,所述材料属性包括:绕组由铜制成,所述绕组的属性包括电导率和磁导率;铁芯由硅钢片制成,所述铁芯的属性包括磁化曲线和电导率;夹件由铁合金制成,所述夹件的属性包括磁化曲线和电导率;变压器油的属性包括介电常数和电导率。
值得说明的是,具体的所述变压器电路模型构建装置的工作过程可参考上述实施例中所述变压器电路模型构建方法的工作过程,在此不再赘述。
与现有技术相比,本发明实施例公开的变压器电路模型构建方法和装置,首先,采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;然后,在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;最后,将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数,将所述损耗功率P I除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I 0的平方得到电阻参数R,根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。本发明实施例能够通过对YynO型变压器进行多物理场仿真以得到损耗功率,在电力仿真软件中使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为建模基础模型,利用损耗功率对建模基础模型进行参数修改,得到Yyn0型变压器电路模型,精准建立了Yyn0型变压器电路模型,将构建得到的Yyn0型变压器电路模型应用于具体的潮流计算,用于评估谐波和三相不平衡对配电网络影响,以指导电网的电力调度和检修。
本发明实施例还提供一种变压器电路模型构建设备,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上述变压器电路模型构建方法实施例中的步骤,例如图1中所述的步骤S1~S4;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的功能,例如损耗功率计算模块。
示例性的,所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块,所述一个或者多个模块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变压器电路模型构建设备中的执行过程。例如,所述计算机程序可以被分割成多个模块,各模块具体功能如下:
损耗功率计算模块,用于采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;
基础建模模块,用于在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;
参数计算模块,用于将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数;将所述损耗功率PI除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I 0的平方得到电阻参数R;
目标模型构建模块,用于根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。
各个模块具体的工作过程可参考上述实施例所述的变压器电路模型构建装置的工作过程,在此不再赘述。
所述变压器电路模型构建设备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。所述变压器电路模型构建设备可包括,但不仅限于,处理器、存储器。本领域技术人员可以理解,所述变压器电路模型构建设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述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)、现场可编程门阵列(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,所述处理器是所述变压器电路模型构建设备的控制中心,利用各种接口和线路连接整个变压器电路模型构建设备的各个部分。
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,实现所述变压器电路模型构建设备的各种功能。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等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。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(Secure Digital,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,所述变压器电路模型构建设备集成的模块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。
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)
1.一种变压器电路模型构建方法,其特征在于,包括:
采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;
在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;
将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数;将所述损耗功率PI除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I0的平方得到电阻参数R;
根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。
2.如权利要求1所述的变压器电路模型构建方法,其特征在于,所述采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1,包括:
根据实际变压器结构,在有限元仿真软件中搭建YynO型变压器原始模型;
根据获取的部件实际参数,为所述YynO型变压器原始模型输入各结构的材料属性,并为所述YynO型变压器原始模型构建磁场物理接口和电流场物理接口;
调用有限元仿真软件搭建外电路模型,通过所述外电路模型为所述YynO型变压器原始模型的副边输入由所述谐波条件或所述三相不平衡状态引起的纯零序电流,计算YynO型变压器的损耗功率P1。
3.如权利要求2所述的变压器电路模型构建方法,其特征在于,所述材料属性包括:绕组由铜制成,所述绕组的属性包括电导率和磁导率;铁芯由硅钢片制成,所述铁芯的属性包括磁化曲线和电导率;夹件由铁合金制成,所述夹件的属性包括磁化曲线和电导率;变压器油的属性包括介电常数和电导率。
4.如权利要求2或3所述的变压器电路模型构建方法,其特征在于,通过以下公式计算损耗功率P1:
P1=∫sQedS+∫SQmdS
其中S为夹件和油箱的表面,Qe和Qm分别为有限元物理场计算得到的表面电损耗密度和表面磁损耗密度。
5.如权利要求1所述的变压器电路模型构建方法,其特征在于,所述零序电流I0通过以下方式得到:
电力系统仿真模型中,根据所述三相不平衡状态,依据第三绕组为D连接的三相三绕组变压器的电路拓扑结构计算出零序电流I0的大小。
6.一种变压器电路模型构建装置,其特征在于,包括:
损耗功率计算模块,用于采用有限元仿真软件对YynO型变压器进行多物理场仿真,得到损耗功率P1;
基础建模模块,用于在电力系统仿真软件中,使用第三绕组为D连接的三相三绕组变压器作为YynO型变压器的建模基础模型,将所述第三绕组的输出开路;
参数计算模块,用于将所述损耗功率P1除以预设的配电变压器额定功率得到副边与所述第三绕组的铜耗参数;将所述损耗功率PI除以预设的谐波条件或三相不平衡状态下流经所述第三绕组的零序电流I0的平方得到电阻参数R;
目标模型构建模块,用于根据所述电阻参数R修改所述第三绕组的电阻,得到目标的Yyn0型变压器电路模型。
7.如权利要求6所述的变压器电路模型构建装置,其特征在于,所述损耗功率计算模块,具体用于:
根据实际变压器结构,在有限元仿真软件中搭建YynO型变压器原始模型;
根据获取的部件实际参数,为所述YynO型变压器原始模型输入各结构的材料属性,并为所述YynO型变压器原始模型构建磁场物理接口和电流场物理接口;
调用有限元仿真软件搭建外电路模型,通过所述外电路模型为所述YynO型变压器原始模型的副边输入由所述谐波条件或所述三相不平衡状态引起的纯零序电流,计算YynO型变压器的损耗功率P1。
8.如权利要求7所述的变压器电路模型构建装置,其特征在于,所述材料属性包括:绕组由铜制成,所述绕组的属性包括电导率和磁导率;铁芯由硅钢片制成,所述铁芯的属性包括磁化曲线和电导率;夹件由铁合金制成,所述夹件的属性包括磁化曲线和电导率;变压器油的属性包括介电常数和电导率。
9.一种变压器电路模型构建设备,其特征在于,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5中任意一项所述的变压器电路模型构建方法。
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5中任意一项所述的变压器电路模型构建方法。
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CN202310562745.6A CN116595919A (zh) | 2023-05-16 | 2023-05-16 | 一种变压器电路模型构建方法、装置、设备及存储介质 |
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