[发明专利]一种推算饱和铁心型限流器稳态阻抗的方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种推算饱和铁心型限流器稳态阻抗的方法及装置，本发明通过预先设定限流器的交流绕组匝数，再获取到限流器的第一交流电流和第一稳态阻抗，生成第一稳态阻抗曲线，通过比较第一稳态阻抗曲线和预置稳态阻抗曲线的大小，改变交流绕组匝数的值，进而通过计算得到在不同交流绕组匝数下限流器的各个稳态阻抗曲线，根据各个稳态阻抗曲线与预置稳态阻抗曲线之间的偏离程度的大小，将与最小偏离程度对应的稳态阻抗曲线的交流绕组匝数作为最优交流绕组匝数。

技术领域

本发明涉及限流器稳态阻抗计算领域，尤其涉及一种推算饱和铁心型限流器稳态阻抗的方法及装置。

背景技术

随着电网的规模的不断增大，其互联程度也在不断增强，这导致了电网短路故障电流水平的不断增大。短路电流已经逐渐逼近甚至超过断路器所能开断的极限值，成为电网安全运行的巨大威胁。传统的限制电网短路电流的方法，如母线分段运行和改变电网结构等，虽然能够起到限制短路电流的作用，但都对电网正常运行时的稳定性以及灵活性有不利影响。所以必须找到限制短路电流的创新的并且有效的技术手段。

饱和铁心型限流器就是这样一种串联在电网中工作的、新型的、限制电网短路故障电流的设备，它具有优越的特性，即在电网正常运行时，它工作在稳态，具有较小的电抗值，因而对电网的影响很小。而当电网发生短路故障后，它进入限流态，在其两端感应出高电压脉冲，具有较大等效限流电抗，从而有效限制短路电流。

饱和铁心型限流器电磁设计主要内容是：在所给电网结构和限流效果与稳态运行电抗值的情况下，合理设计铁心尺寸、铁心材料、线圈安匝数、绝缘要求以及损耗等。铁心尺寸包括直流铁心柱的截面积、交流铁心柱的截面积、磁轭的截面积、磁路的长度以及铁心窗口的尺寸。铁心材料通常选用冷轧硅钢片，但不同的冷轧硅钢片之间性能差异也很大，由其磁滞回线的参数即矫顽力、饱和磁感应强度、饱和磁场强度等决定。线圈安匝数对于交流线圈实际是需要确定其匝数，因为交流线圈串联在电网中，流经的电流由电网决定；对于直流线圈，需要确定电抗器处于饱和状态下的安匝数。

由于铁心交替工作在不饱和/深度饱和状态，且受直流偏磁的影响，铁心磁路非线性特征十分明显，漏磁的影响也不可忽略，传统的变压器或者电抗器设计的经验公式无法适用。目前主要依靠ANSYS等有限元计算软件进行仿真分析。有限元仿真技术是将一个研究对象剖分为一定数量的网格，然后通过迭代计算求解每个网格的物理量。

饱和铁心型限流器的稳态阻抗是重要的设计指标，传统设计方法都是依靠有限元仿真软件进行计算。饱和铁心型限流器物理结构复杂，网格数达到数十万甚至上百万个，普通计算机完成一次瞬态场仿真往往需要一天以上时间。由于铁心材料受直流偏磁的影响磁化特性十分复杂，铁心叠片过程产生的气隙也对磁路分布产生影响，再加上交流电源(电网或交流试验电源)和直流励磁电源输出特性也比较复杂，因此建立准确的仿真模型非常困难。目前通过有限元仿真计算出的稳态阻抗与实测值存在较大的误差，在样机研制过程中需要多次试验和多次修改设计参数，特别是交流绕组匝数的确定。因此传统的设计方法存在成本高、效率低的缺点。

因此，目前饱和铁心型限流器电磁设计所使用的传统方法存在成本高、效率低成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种推算饱和铁心型限流器稳态阻抗的方法及装置，解决了目前饱和铁心型限流器电磁设计所使用的传统方法存在成本高、效率低的技术问题。

本发明实施例提供了一种推算饱和铁心型限流器稳态阻抗的方法，包括：

S1：根据获取到的第一设置指令将限流器的交流绕组匝数设置为N₀，并获取到限流器的端电压和第一交流电流，根据端电压和第一交流电流进行计算得到限流器的第一稳态阻抗和第一稳态阻抗曲线；