[发明专利]一种直流扰动下三相三柱式Y/Δ变压器绕组电流辨识方法

摘要

本发明是一种直流扰动下三相三柱式Y/Δ变压器绕组电流辨识方法，其特点是，包括步骤有：建立变压器内部磁场模型，利用能量平衡有限元法计算时域电感；将计算得的电感参数代入电路模型，通过时域电路微分方程以及电磁耦合迭代实现对变压器绕组电流的辨识。对不同直流扰动下变压器绕组空载电流进行仿真计算并总结规律。搭建模块化动模实验平台对仿真结果进行验证，为判断交直流混杂环境下变压器内部励磁饱和程度，保障变压器安全稳定运行提供依据，具有科学合理，真实有效，实用价值高等优点。

主权项

1.一种直流扰动下三相三柱式Y/Δ变压器绕组电流辨识方法，其特征是，它包括以下步骤：（1）建立磁场模型假设某时刻的绕组电流已知，采用基于矢量磁位A的能量平衡有限元法(EBFEM)计算该时刻的时域电感矩阵，磁场模型如下：式中，ν为磁阻率，J为电流密度矢量，表示绕组激励电流的分布情况，磁场模型通过Galerkin余量公式求解：式中，G_e为Galerkin余量，{M_m}为权函数序列，权函数与基函数相同，m为权函数序列通项编号，e_n为边界面单位法向分量，对上式进行推导，得到：其中：将加权余量方程离散形成代数方程组，求解可得A，进而计算磁感应强度B，磁场强度H，能量平衡法指在变压器载流线圈组成磁场系统中，其磁场能量在数值上等于该系统建立过程中外部电源提供并转化的能量；某一时刻任意两绕组电流变化为di_η、di_θ ，两绕组间的电感为L_ηθ；将绕组电流增加di时电源提供的能量增量dW₁与变压器内部系统的磁场能量增量dW₂关联，得到：由能量守恒可联立上公式中方程计算时域电感，并代入电路模型进行下一步计算，（2）建立电路模型三相三柱式Y/Δ变压器时域电路微分方程为：式中：i_A、i_B、i_C为高压侧绕组电流，i_a、i_b、i_c为低压侧端口电流，i_a1、i_b1、i_c1为低压侧Δ接绕组电流；L为自感，M为互感；r₁、r₂为绕组电阻，u_A、u_B、u_C为高压侧电压，u_a、u_b、u_c为低压侧电压，i_cn为低压侧环流，（3）基于电磁耦合迭代的电流辨识若t_k时刻的电感参数已知，可代入电路微分方程，利用改进欧拉法，由绕组电流i_k计算下一时刻的电流：式中： k=0,...,n‑1;h为步长，s为步长内的分段计算斜率列向量；将时域电流作为磁场模型的状态变量，基于电磁耦合的绕组电流求解原理如下：1）利用能量平衡有限元法计算磁场模型的电感参数，回馈电路模型计算下一时刻电流；2）将电路模型计算得到的时域电流作为磁场模型下一次磁场求解的输入变量。