[发明专利]一种获得不等截面铁心励磁特性的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种获得不等截面铁心励磁特性的方法及装置。

背景技术

在超高压和特高压输电设备中，有些电力设备需要用到带铁心的装置，例如磁控式故障电流限制器。根据电力设备电气性能的要求，可能用到不等截面的铁心结构。在不等截面的铁心结构中，各段铁心的截面面积以及长度是不相等的。

在某些情况下，铁心的励磁特性对装置的特性影响非常大，因此有必须获得铁心的励磁特性。例如，在磁控式故障电流限制器中，铁心会长期工作在饱和状态下，其励磁特性对故障限流器阻抗特性的影响非常显著。因此，获得其励磁特性有重要意义。

首先介绍与励磁特性有关的两个曲线；

B-H曲线：

B为磁感应强度（单位为T），H为磁场强度（单位为A/m），B-H曲线可表征铁心的励磁特性。

ψ-i曲线：

ψ为磁链（单位为Wb），i为电流（单位为A），ψ-i曲线也可表征铁心的励磁特性。在电磁暂态等仿真计算中，铁心的励磁特性通常用ψ-i曲线来表示。

对于等截面的铁心，由铁心材料的B-H曲线以及铁心的结构尺寸，可以较容易获得铁心的曲线。但是，对于不等截面的铁心，其励磁特性比等截面铁心要复杂很多，因此如何获得不等截面的铁心的ψ-i励磁特性是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种获得不等截面铁心励磁特性的方法及装置，能够准确获得不等截面铁心的励磁特性。

本发明实施例提供一种获得不等截面铁心励磁特性的方法，包括：

拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数；B为磁感应强度，H为磁场强度；

将不等截面铁心的磁路进行分解，获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；

利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的ψ-i曲线；ψ为磁链，i为电流；

由所有所述励磁支路的ψ-i曲线获得不等截面铁心的ψ-i曲线。

优选地，所述B-H曲线的拟合函数包括线性项和饱和项；

所述线性项的斜率等于空气磁导率μ₀，μ₀=4π×10^-7H/m，；

所述饱和项采用反双曲正弦函数、反正切函数或双极型S压缩函数。

优选地，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用两个独立的磁路；每个所述磁路对应一个等值励磁支路，每个所述等值励磁支路分解为三个励磁支路进行并联，所述三个励磁支路分别对应直流柱励磁支路、交流柱励磁支路和磁轭励磁支路。

优选地，当所述不等截面铁心为磁控式故障电流限制器，且磁控式故障电流限制器采用三柱式磁路；所述三柱式磁路对应三个等值励磁支路，其中两个所述等值励磁支路为交流柱励磁支路和磁轭励磁支路进行并联，另一个所述等值励磁支路为直流柱励磁支路。

优选地，所述利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的ψ-i曲线，具体为：

由分段磁路的截面积以及长度，获得归算到交流侧绕组或者直流侧绕组的ψ-i曲线。

本发明实施例还提供一种获得不等截面铁心励磁特性的装置，包括：拟合函数获取单元、磁路分解单元、分段磁路ψ-i曲线获取单元和不等截面铁心ψ-i曲线获取单元；

所述拟合函数获取单元，用于拟合不等截面铁心材料的B-H曲线的拟合函数；B为磁感应强度，H为磁场强度；

所述磁路分解单元，用于获得不等截面铁心的等值电路，所述等值电路中的等值励磁支路由多个励磁支路并联；每个所述励磁支路对应一段磁路；

所述分段磁路ψ-i曲线获取单元，用于利用所述B-H曲线的拟合函数分别获得每个所述励磁支路的ψ-i曲线；ψ为磁链，i为电流；

所述不等截面铁心ψ-i曲线获取单元，用于由所有所述励磁支路的ψ-i曲线获得不等截面铁心的ψ-i曲线。

优选地，所述B-H曲线的拟合函数包括线性项和饱和项；

所述线性项的斜率等于空气磁导率μ₀，μ₀=4π×10^-7H/m；

所述饱和项采用反双曲正弦函数、反正切函数或双极型S压缩函数。