[发明专利]一种确定空载变压器最严重合闸角的方法

权利要求书

1.一种确定空载变压器最严重合闸角的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、假设变压器的磁化特性曲线采用双折线，且忽略励磁涌流的衰减，推导得到励磁涌流的准稳态表达式；

步骤2、对励磁涌流的准稳态表达式做傅里叶分解，得到励磁涌流中各次谐波的准稳态表达式；

步骤3、对变压器母线的驱动点阻抗进行频率扫描，得到各次谐波对应的驱动点阻抗，并根据步骤2得到的各次谐波的准稳态表达式，得到各次谐波电压相量的表达式，然后求得各次谐波电压相量的最大值对应的饱和角的大小；

步骤4、求各次谐波电压相量之和，然后得到各次谐波电压相量之和的最大值所对应的饱和角，该饱和角即为最严重饱和角，所述饱和角定义为一周期内变压器的磁通链处于饱和区的角度的一半的大小；

步骤5、对待研究的电网系统进行模态频率扫描，找到待研究的电网的谐振频率；并由步骤3得到的各次谐波对应的驱动点阻抗求出各次谐波电压对应的衰减阻尼率；所述的谐波电压的衰减阻尼率定义为各次谐波对应的驱动点阻抗的实部和虚部之比；

步骤6、根据各次谐波电压的衰减阻尼率的大小，对最严重饱和角的求解公式进行修正；

步骤7、根据饱和角和合闸角之间的关系，由最严重饱和角求得最严重合闸角。

2.根据权利要求1所述的确定空载变压器最严重合闸角的方法，其特征在于，步骤1中推导得到了励磁涌流的准稳态表达式，计算过程如下：

假设施加在变压器合闸端口的电压为u＝U_msinωt，U_m为电压的幅值，ω为电压的角频率，则变压器铁芯磁通的表达式为φ＝∫udt＝-φ_mcosωt+φ₍₀₎其中，φ_m＝U_m/ω为磁通的幅值，φ₍₀₎＝φ_r+φ_mcosθ为求解微分方程时附加的常数，其中θ为合闸角，φ_r为剩磁；

定义α为初始饱和角，即磁通初次进入饱和区对应的角度；定义β为饱和角，即一周期内磁通链处于饱和区角度的一半，则，α+β＝π，且其中，φ_sat为变压器的饱和磁通的大小；

假设变压器的磁化曲线为双折线，推导得励磁涌流的准稳态表达式为：

当0＜ωt＜α或2π-α＜ωt＜2π，i_u＝0

当α＜ωt＜2π-α，i_u＝I_m(cosα-cosωt)。

3.根据权利要求1所述的确定空载变压器最严重合闸角的方法，其特征在于，步骤2中对励磁涌流的准稳态表达式进行了傅里叶分解，得到了各次谐波分量的准稳态表达式，计算公式如下：其中h＝2,3...n，n为常数。

4.根据权利要求1所述的确定空载变压器最严重合闸角的方法，其特征在于，步骤6中为了提高计算结果的精度，计及了各次谐波电压相量的衰减特性，提出了表征各次谐波电压衰减快慢的谐波电压衰减阻尼率的概念，所述的谐波电压的衰减阻尼率为变压器母线的各次谐波对应的驱动点阻抗的实部和虚部之比；具体修正时，需要根据谐振频次谐波电压与非谐振频次谐波电压的衰减阻尼率的大小关系，分别采用不同的最严重饱和角的计算公式，具体如下：

(1)当非谐振频次谐波的衰减阻尼率不大于谐振频次谐波的衰减阻尼率时，此时需要计及非谐振频次谐波的影响

该公式的分子中的上限截止频率一般取为谐振频次；

(2)当非谐振频次谐波的衰减阻尼率大于谐振频次谐波的衰减阻尼率时，此时忽略非谐振频次谐波的影响

该公式中分子为谐振频次谐波电压。

5.根据权利要求1所述的确定空载变压器最严重合闸角的方法，其特征在于，所述步骤7中最严重合闸角与最严重饱和角之间的关系公式为：