[发明专利]一种计算干式平波电抗器暂态电流分布的方法

说明书

本发明提供一种计算干式平波电抗器暂态电流分布的方法，包括如下步骤：建立干式平波电抗器等效电路；定义所述等效电路的系统能量函数；计算所述等效电路中所有电阻的耗散能量；计算所述等效电路中所有电感储存的能量；计算所述等效电路中所有电流源的吸收能量；计算各个支路的电流。本发明在计算过程中定义一种叫节点磁链的新变量，将此作为状态变量列写电流方程，大大提高了计算精度。

技术领域

本发明涉及一种暂态电流分布的计算方法，特别涉及一种计算干式平波电抗器暂态电流分布的方法。

背景技术

干式平波电抗器由于安装灵活，维护方便在直流系统中广泛的运用。直流系统发生短路故障时，会产生暂态故障电流。由于干式平波电抗器采用多层同心圆筒包封支路的并联的结构，计算电流在各个包封支路分布是计算电抗器电磁场和温度场的前提，这对电抗器的优化设计，运行维护有着重要的意义。由于暂态电流变化迅速且波形不规律，使用傅里叶等频谱分析方法往往计算量很大，传统的办法是将暂态电流近似得等效为有效值相同的稳态直流电流或稳态交流电流，然后用场-路耦合法联立电路和磁路方程求解，但这样就忽略了暂态电流的变化，大大降低了计算的精度。

因此，为克服上述缺陷，本发明提出一种计算干式平波电抗器暂态电流分布的方法，定义了一种称为节点磁链的新变量，将此作为状态变量列写电流方程，以在既避免对暂态电流进行复杂频谱分析又降低计算精度的前提下，计算暂态电流在干式平波电抗器中各个包封支路的分布。

发明内容

本发明提供一种计算干式平波电抗器暂态电流分布的方法，包括如下步骤：

步骤1：构建干式平波电抗器等效电路；

步骤2：定义所述等效电路的系统能量函数Π；

步骤3：计算所述等效电路中所有电阻的耗散能量E_R；

步骤4：计算所述等效电路中所有电感储存的能量E_L；

步骤5：计算所述等效电路中所有电流源的吸收能量E_I；

步骤6：计算各个支路的电流。

步骤1所述等效电路，包括n条并联的支路，其中包括n-1条同心包封支路和1条暂态故障电流为i(t)的电流源支路；每条同心包封支路由一个电感L和一个电阻R串联而成；所述等效电路的端电压节点为k,接地节点为0。

步骤2所述系统能量函数Π如下式(1)所示：

Π＝E_L+E_R+E_I  (1)

当电流源吸收能量时，E_I＞0，当电流源发出能量时，E_I＜0。

在线性电感中I＝L^-1∫udt，所以

其中，U：电感两端的电压，I：支路电流，u：支路电压，I_s：电流源的输出电流；L：电感，R：电阻。

同一条同心包封支路上的电感L和电阻R之间设有一个中间节点，中间节点i与接地节点0连接而成的支路电阻为R，其耗散功率如下式(2)所示：

其中，i节点的电位，0节点的电位，K_r：n+1阶的系数矩阵，除K_r(i,i)＝R^-1，K_r(i,j)＝-R^-1，K_r(j,i)＝-R^-1和K_r(j,j)＝R^-1以外，K_r中的其他元素均为零；是由节点电位组成的n+1维列向量；