[发明专利]一种提高变压器电磁仿真效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力变压器电磁仿真技术领域，特别涉及一种提高变压器电磁仿真效率的方法。

背景技术

大型的电力变压器造价昂贵且具有连续运行的特点。一般物理模拟不但成本高，而且难以模拟所有的故障情况，因而对电力变压器运行情况进行电磁暂态数字仿真研究是十分必要的。

电力系统包含了发电机、变压器、输电线路、断路器、电抗器和避雷器等设备。尽管它们在结构上有很大的不同，但它们的电磁仿真模型，除了电源之外都可以用线性电阻(R)、电感(L)和电容(C)元件组合来表征它们的特性。通过对电感和电容元件的差分化处理，得到系统各种不同设备的电磁暂态仿真模型。对电力系统中各元件的电磁暂态仿真模型建立的全网节点电压方程如式(1)所示。

Gu_n+1＝J_n    (1)

式中G为系统电磁仿真的节点导纳矩阵，J_n为与第n步仿真结果相关的节点注入电流列向量，u_n+1为待求的第n+1步系统节点电压向量。全系统的电磁暂态仿真就是通过重复递归地求解式(1)实现的。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足：

在仿真变压器空载合闸及雷击等各种故障过电压情况时，仿真中的励磁电流会进入饱和区。现有技术中的分段线性化法在仿真计算中易发生因过冲而引起的失真现象。分段线性化磁化曲线的两段斜率分别对应变压器励磁支路的饱和前和饱和后的电感(分别记作L′_T和L″_T)，L′_T和L″_T的数值相差很大，这使得饱和前后的励磁电流值亦相差很大，可能相差近百倍。在进行仿真中，饱和励磁电流经过一个步长的变化量很大，使得退饱和仿真往往因积分步长过大而产生励磁电流严重的过冲失真现象。若减小仿真步长虽能克服上述励磁电流过冲失真现象，但会使仿真时间过长，极大地降低了仿真效率。

发明内容

本发明提供了一种提高变压器电磁仿真效率的方法，该方法能在维持大步长仿真的情况下，避免了励磁电流值过冲失真现象的发生，提高了仿真效率，详见下文描述：

一种提高变压器电磁仿真效率的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)当仿真的励磁电流进入饱和区且励磁电流处于下降阶段时，获取下一步长励磁电流i′_μ，n+1；

(2)判断所述下一步长励磁电流i′_μ，n+1是否小于退饱和临界电流i_a，如果是，执行步骤(3)；如果否，执行步骤(4)；

(3)所述下一步长励磁电流i′_μ，n+1要发生过冲现象，采用变压器电磁暂态仿真模型进行电磁仿真，执行步骤(5)；

(4)采用现有的变压器电磁仿真模型进行电磁仿真，转步骤(1)；

(5)采用现有的变压器电磁仿真模型继续对变压器进行非饱和状态的电磁仿真。

所述获取下一步长励磁电流i′_μ，n+1具体为：

iμ,n+1′=hLT′′un+iμ,n]]>

其中h为仿真步长，u_n和i_μ，n分别为第n步仿真励磁电感两端电压和励磁电流，L″_T为饱和后励磁电感。

所述下一步长励磁电流i′_μ，n+1要发生过冲现象，采用变压器电磁暂态仿真模型进行电磁仿真，具体内容为：