CN118228471A - 变压器绕组的动态受力分析方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
变压器绕组的动态受力分析方法、系统、设备及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种变压器绕组的动态受力分析方法、系统、设备及存储介质，属于变压器绕组受力分析技术领域，解决传统的解析方法精度不高的技术问题，方法为：根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组相对于变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组；建立磁分布模型，并根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对应不同的受力分析点的作用特征；基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度。本发明不仅实现了对变压器内部绕组的受力分析，并且能够更加精准的确定受力的位置。
Description
技术领域
本发明涉及变压器绕组受力分析技术领域，更具体地说，它涉及一种变压器绕组的动态受力分析方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
变压器绕组的动态受力分析是在设计和变压器管理工作中必不可少的一项工作。变压器绕组承受着电流和磁场的作用，在正常运行下，会受到动态载荷的影响。了解绕组的动态受力分布是确保变压器安全可靠运行的重要环节。
目前针对变压器绕组的动态受力分析主要依赖于传统的解析方法，如经验公式和简化模型。然而，这些方法往往基于假设和经验参数，精度有限，并不能充分考虑绕组的复杂几何形状和材料特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种变压器绕组的动态受力分析方法。
本发明的目的二是提供一种变压器绕组的动态受力分析系统。
本发明的目的三是提供一种计算机设备。
本发明的目的四是提供一种计算机存储介质。
为了实现上述目的一，本发明提供一种变压器绕组的动态受力分析方法，包括以下步骤：
步骤S1.根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组相对于变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组；对照映射图谱阵列为若干图侦构成，每一图侦映射有虚拟变压器和虚拟绕组的一组竖截面；
步骤S2.建立磁分布模型，并根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对应不同的受力分析点的作用特征；磁力分布模型为磁变化计算函数；
步骤S3.基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度；不同受力分析点受到的作用特征可能存在有聚团特性，若存在聚集于同一区域的若干受力分析点，且这些受力分析点同时表现出同一作用特征，则意味着对应位置映射的受力表现强度更大。
作为进一步地改进，建立对照映射图谱阵列具体包括：
建立映射坐标系，相对映射坐标系构建若干垂直于z轴的图侦；
对变压器的结构和绕组进行结构分析，生成虚拟变压器和虚拟绕组，并根据图侦之间设定的预设间隙，将虚拟变压器和虚拟绕组进行第一预设次数的竖向截图，并将每一次的竖向截图映射到对应的图侦上；
其中，第一预设次数根据分析精度要求进行确定。
进一步地，建立磁分布模型具体包括：
对磁感发生的绕组的性能信息进行分析，并基于绕组的性能信息确定第一磁通量曲线，第一磁通量曲线的横向坐标为输入电流，纵向坐标为第一通过磁通量；
对变压器进行磁感衰减特征分析，并基于磁感衰减特征，对第一磁通量曲线进行修正，得到第二磁通量曲线，第二磁通量曲线的横向坐标为输入电流，纵坐标为第二通过磁通量。
进一步地，根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点具体包括：
对虚拟绕组的绕线结构进行分析，确定绕线结构的绕线自身特征因子和绕线缠绕特征因子；
根据分析精度要求，将虚拟绕组的绕线划分若干虚拟绕线区段，并结合绕线自身特征因子和绕线缠绕方式因子，构建虚拟绕线区段受力表达关系；
将每一虚拟绕线区段和受力分析点进行关联，并将虚拟绕线区段受力表达关系确定的作用特征与受力分析点进行关联。
进一步地，构建虚拟绕线区段受力表达关系具体包括：
对绕线自身特征因子进行分析，构建第一作用转化算子，对绕线缠绕特征因子进行分析，构建第二作用转化算子；
根据虚拟绕线区段长度对绕线自身特征因子配置第一作用影响系数，对绕线缠绕方式因子配置第二作用影响系数；
基于第一作用转化算子、第一作用影响系数、第二作用转化算子和第二作用影响系数，构建得到虚拟绕线区段的受力表达关系；
受力表达关系的表达式为：
其中，yi为第i个虚拟绕线区段受力对应值，k1为第一作用影响系数，xi第i个虚拟绕线区段的长度，δ1n第n个绕线自身特征因子对应的第一作用转化算子，k2为第二作用影响系数，δ2n第n个绕线缠绕特征因子对应的第二作用转化算子，b为通过虚拟绕组的磁通量。
进一步地，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度具体包括：
对虚拟绕组的不同受力分析点进行扫描分析，对展现出聚团特性，且作用特征达到预设要求的若干受力分析点动态生成临时分析点集；
对临时分析点集的受力分析点进行聚团受力强度分析，得到聚团受力表现强度；
对临时分析点集之外的受力分析点继进行单点受力强度分析，得到单点受力表现强度。
进一步地，确定不同受力分析点的聚团特性具体为：建立虚拟分析空间，并动态变换虚拟分析空间的位置，对同时出现在虚拟分析空间内的受力分析点进行扫描分析，确定作用特征达到预设要求的受力分析点的聚团数量，若聚团数量大于预设值，则表示虚拟分析空间内的所有受力分析点具有聚团特性；
确定受力分析点的受力表现强度具体包括：
根据展现出聚团特性的受力分析点的聚团数量，构建受力分析点的第一转化系数；
根据展现出聚团特性的受力分析点的位置，对第一转化系数进行修正，并结合聚团数量，构建聚团受力表现强度算子；
根据没有展现出聚团特性的受力分析点的位置，对没有展现出聚团特性的受力分析点配置单点受力强度表现强度对应值；
其中，计算展现出聚团特性的所有受力分析点的聚团受力表现强度的表达式为：
其中，q为展现出聚团受力表现强度对应值，l1×ez+b为第一转化系数，wσ第σ个受力分析节点对应的位置修正系数，b为受力表现强度调整常数，z为展现出聚团特性的所有受力分析点的数量。
为了实现上述目的二，本发明提供一种变压器绕组的动态受力分析系统，包括：
图谱生成模块，用于根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组相对于变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组；对照映射图谱阵列为若干图侦构成，每一图侦映射有虚拟变压器和虚拟绕组的一组竖截面；
受力分析点分析模块，用于建立磁分布模型，并根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对应不同的受力分析点的作用特征；磁力分布模型为磁变化计算函数；
受力表现强度分析模块，用于基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度；不同受力分析点受到的作用特征可能存在有聚团特性，若存在聚集于同一区域的若干受力分析点，且这些受力分析点同时表现出同一作用特征，则意味着对应位置映射的受力表现强度更大。
为了实现上述目的三，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种变压器绕组的动态受力分析方法。
为了实现上述目的四，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种变压器绕组的动态受力分析方法。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：
本发明根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组的相对变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组，建立磁分布模型，并针对的虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对不同的受力分析点的作用特征，基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度，不仅实现了对变压器内部绕组的受力分析，并且能够更加精准的确定受力的位置。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1，一种变压器绕组的动态受力分析方法，包括以下步骤S1～步骤S3：
步骤S1.根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组相对于变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组。对照映射图谱阵列为若干图侦构成，每一图侦映射有虚拟变压器和虚拟绕组的一组竖截面。通过这种方式不仅能够确定出绕组的受力节点，而且节省了生成三维立体模型系统资源的消耗。
步骤S2.建立磁分布模型，并根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对应不同的受力分析点的作用特征。磁力分布模型为磁变化计算函数，根据输入的电流输入参数，确定磁力发生的特征，并就受力分析点的不同位置参数，确定受力分析点的受力作用特征。
步骤S3.基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度。不同受力分析点受到的作用特征可能存在有聚团特性，若存在聚集于同一区域的若干受力分析点，且这些受力分析点同时表现出同一作用特征，则意味着对应位置映射的受力表现强度更大。
在一中本实施例中，建立对照映射图谱阵列具体包括：
建立映射坐标系，相对映射坐标系构建若干垂直于z轴的图侦；
对变压器的结构和绕组进行结构分析，生成虚拟变压器和虚拟绕组，并根据图侦之间设定的预设间隙，将虚拟变压器和虚拟绕组进行第一预设次数的竖向截图，并将每一次的竖向截图映射到对应的图侦上；
其中，第一预设次数根据分析精度要求进行确定。
在一中本实施例中，建立磁分布模型具体包括：
对磁感发生的绕组的性能信息进行分析，并基于绕组的性能信息确定第一磁通量曲线，第一磁通量曲线的横向坐标为输入电流，纵向坐标为第一通过磁通量；
对变压器进行磁感衰减特征分析，并基于磁感衰减特征，对第一磁通量曲线进行修正，得到第二磁通量曲线，第二磁通量曲线的横向坐标为输入电流，纵坐标为第二通过磁通量。
根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点具体包括：
第一步，对虚拟绕组的绕线结构进行分析，确定绕线结构的绕线自身特征因子和绕线缠绕特征因子；
第二步，根据分析精度要求，将虚拟绕组的绕线划分若干虚拟绕线区段，并结合绕线自身特征因子和绕线缠绕方式因子，构建虚拟绕线区段受力表达关系；
第三步，将每一虚拟绕线区段和受力分析点进行关联，并将虚拟绕线区段受力表达关系确定的作用特征与受力分析点进行关联。
构建虚拟绕线区段受力表达关系具体包括：
第一步，对绕线自身特征因子进行分析，构建第一作用转化算子，对绕线缠绕特征因子进行分析，构建第二作用转化算子；
第二步，根据虚拟绕线区段长度对绕线自身特征因子配置第一作用影响系数，对绕线缠绕方式因子配置第二作用影响系数；
第三步，基于第一作用转化算子、第一作用影响系数、第二作用转化算子和第二作用影响系数，构建得到虚拟绕线区段的受力表达关系；
受力表达关系的表达式为：
其中，yi为第i个虚拟绕线区段受力对应值，k1为第一作用影响系数，xi第i个虚拟绕线区段的长度，δ1n第n个绕线自身特征因子对应的第一作用转化算子，k2为第二作用影响系数，δ2n第n个绕线缠绕特征因子对应的第二作用转化算子，b为通过虚拟绕组的磁通量。
在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度具体包括：
第一步，对虚拟绕组的不同受力分析点进行扫描分析，对展现出聚团特性，且作用特征达到预设要求的若干受力分析点动态生成临时分析点集；
第二步，对临时分析点集的受力分析点进行聚团受力强度分析，得到聚团受力表现强度；
对临时分析点集之外的受力分析点继进行单点受力强度分析，得到单点受力表现强度。
确定不同受力分析点的聚团特性具体为：建立虚拟分析空间，并动态变换虚拟分析空间的位置，对同时出现在虚拟分析空间内的受力分析点进行扫描分析，确定作用特征达到预设要求的受力分析点的聚团数量，若聚团数量大于预设值，则表示虚拟分析空间内的所有受力分析点具有聚团特性。
确定受力分析点的受力表现强度具体包括：
第一步，根据展现出聚团特性的受力分析点的聚团数量，构建受力分析点的第一转化系数；
第二步，根据展现出聚团特性的受力分析点的位置，对第一转化系数进行修正，并结合聚团数量，构建聚团受力表现强度算子；
第三步，根据没有展现出聚团特性的受力分析点的位置，对没有展现出聚团特性的受力分析点配置单点受力强度表现强度对应值；
其中，计算展现出聚团特性的所有受力分析点的聚团受力表现强度的表达式为：
其中，q为展现出聚团受力表现强度对应值，l1×ez+b为第一转化系数，wσ第σ个受力分析节点对应的位置修正系数，b为受力表现强度调整常数，z为展现出聚团特性的所有受力分析点的数量。
一种变压器绕组的动态受力分析系统，包括：
图谱生成模块，用于根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组相对于变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组；对照映射图谱阵列为若干图侦构成，每一图侦映射有虚拟变压器和虚拟绕组的一组竖截面；
受力分析点分析模块，用于建立磁分布模型，并根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对应不同的受力分析点的作用特征；磁力分布模型为磁变化计算函数；
受力表现强度分析模块，用于基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度；不同受力分析点受到的作用特征可能存在有聚团特性，若存在聚集于同一区域的若干受力分析点，且这些受力分析点同时表现出同一作用特征，则意味着对应位置映射的受力表现强度更大。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的一种变压器绕组的动态受力分析方法。
本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种变压器绕组的动态受力分析方法。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.一种变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组相对于变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组；对照映射图谱阵列为若干图侦构成，每一图侦映射有虚拟变压器和虚拟绕组的一组竖截面；
步骤S2.建立磁分布模型，并根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对应不同的受力分析点的作用特征；磁力分布模型为磁变化计算函数；
步骤S3.基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度；不同受力分析点受到的作用特征可能存在有聚团特性，若存在聚集于同一区域的若干受力分析点，且这些受力分析点同时表现出同一作用特征，则意味着对应位置映射的受力表现强度更大。
2.根据权利要求1所述的变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于，建立对照映射图谱阵列具体包括：
建立映射坐标系，相对映射坐标系构建若干垂直于z轴的图侦；
对变压器的结构和绕组进行结构分析，生成虚拟变压器和虚拟绕组，并根据图侦之间设定的预设间隙，将虚拟变压器和虚拟绕组进行第一预设次数的竖向截图，并将每一次的竖向截图映射到对应的图侦上；
其中，第一预设次数根据分析精度要求进行确定。
3.根据权利要求1所述的变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于，建立磁分布模型具体包括：
对磁感发生的绕组的性能信息进行分析，并基于绕组的性能信息确定第一磁通量曲线，第一磁通量曲线的横向坐标为输入电流，纵向坐标为第一通过磁通量；
对变压器进行磁感衰减特征分析，并基于磁感衰减特征，对第一磁通量曲线进行修正，得到第二磁通量曲线，第二磁通量曲线的横向坐标为输入电流，纵坐标为第二通过磁通量。
4.根据权利要求1所述的变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于，根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点具体包括：
对虚拟绕组的绕线结构进行分析，确定绕线结构的绕线自身特征因子和绕线缠绕特征因子；
根据分析精度要求，将虚拟绕组的绕线划分若干虚拟绕线区段，并结合绕线自身特征因子和绕线缠绕方式因子，构建虚拟绕线区段受力表达关系；
将每一虚拟绕线区段和受力分析点进行关联，并将虚拟绕线区段受力表达关系确定的作用特征与受力分析点进行关联。
5.根据权利要求4所述的变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于，构建虚拟绕线区段受力表达关系具体包括：
对绕线自身特征因子进行分析，构建第一作用转化算子，对绕线缠绕特征因子进行分析，构建第二作用转化算子；
根据虚拟绕线区段长度对绕线自身特征因子配置第一作用影响系数，对绕线缠绕方式因子配置第二作用影响系数；
基于第一作用转化算子、第一作用影响系数、第二作用转化算子和第二作用影响系数，构建得到虚拟绕线区段的受力表达关系；
受力表达关系的表达式为：
其中，yi为第i个虚拟绕线区段受力对应值，k1为第一作用影响系数，xi第i个虚拟绕线区段的长度，δ1n第n个绕线自身特征因子对应的第一作用转化算子，k2为第二作用影响系数，δ2n第n个绕线缠绕特征因子对应的第二作用转化算子，b为通过虚拟绕组的磁通量。
6.根据权利要求1所述的变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度具体包括：
对虚拟绕组的不同受力分析点进行扫描分析，对展现出聚团特性，且作用特征达到预设要求的若干受力分析点动态生成临时分析点集；
对临时分析点集的受力分析点进行聚团受力强度分析，得到聚团受力表现强度；
对临时分析点集之外的受力分析点继进行单点受力强度分析，得到单点受力表现强度。
7.根据权利要求1所述的变压器绕组的动态受力分析方法，其特征在于，确定不同受力分析点的聚团特性具体为：建立虚拟分析空间，并动态变换虚拟分析空间的位置，对同时出现在虚拟分析空间内的受力分析点进行扫描分析，确定作用特征达到预设要求的受力分析点的聚团数量，若聚团数量大于预设值，则表示虚拟分析空间内的所有受力分析点具有聚团特性；
确定受力分析点的受力表现强度具体包括：
根据展现出聚团特性的受力分析点的聚团数量，构建受力分析点的第一转化系数；
根据展现出聚团特性的受力分析点的位置，对第一转化系数进行修正，并结合聚团数量，构建聚团受力表现强度算子；
根据没有展现出聚团特性的受力分析点的位置，对没有展现出聚团特性的受力分析点配置单点受力强度表现强度对应值；
其中，计算展现出聚团特性的所有受力分析点的聚团受力表现强度的表达式为：
其中，q为展现出聚团受力表现强度对应值，l1×ez+b为第一转化系数，wσ第σ个受力分析节点对应的位置修正系数，b为受力表现强度调整常数，z为展现出聚团特性的所有受力分析点的数量。
8.一种变压器绕组的动态受力分析系统，其特征在于，包括：
图谱生成模块，用于根据变压器建立对照映射图谱阵列，并基于绕组相对于变压器的位置、大小和形态，在对照映射图谱阵列中映射出虚拟变压器和虚拟绕组；对照映射图谱阵列为若干图侦构成，每一图侦映射有虚拟变压器和虚拟绕组的一组竖截面；
受力分析点分析模块，用于建立磁分布模型，并根据虚拟绕组上的绕线结构设定若干受力分析点，根据受力分析点的位置参数以及电流输入参数，确定磁分布模型对应不同的受力分析点的作用特征；磁力分布模型为磁变化计算函数；
受力表现强度分析模块，用于基于不同的受力分析点的作用特征，在对照映射图谱阵列的每一图帧映射受力表现强度；不同受力分析点受到的作用特征可能存在有聚团特性，若存在聚集于同一区域的若干受力分析点，且这些受力分析点同时表现出同一作用特征，则意味着对应位置映射的受力表现强度更大。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任意一项所述的一种变压器绕组的动态受力分析方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项所述的一种变压器绕组的动态受力分析方法。
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