1.一种变压器交直流混杂运行励磁状态‑构件损耗映射方法,其特征是,它包括以下步骤:
1)直流扰动电磁耦合计算
变压器交直流混杂模式电磁耦合状态方程为:式中, 为系统输出状态变量,t为时间;X(t)为系统状态变量,包含绕组电流列向量i和动态电感矩阵LD,U(t)为系统输入变量,包括交流电压激励与直流扰动电流列向量,Y(t)为输出变量,为时域励磁电流列向量,Q(t)、R(t)、S(t)、T(t)为系数矩阵,变压器状态方程通过磁场‑电路耦合的方式进行求解,建立非线性磁场模型,铁芯‑绕组励磁单元为非涡流区,磁场计算方程为:式中, 表示矢量旋度运算,μ为磁导率,A为矢量磁位,Js为激励电流密度,对式(2)应用格林定理,得伽辽金加权余量方程:式中,Mm、Mn分别为权函数和棱边矢量基函数,Mm与Mn相同,An为单元标量磁位,m、n为序列通项编号,V为体积分变量,将加权余量方程离散形成代数方程组,求解可得所有矢量磁位A,进而计算磁感应强度B、磁场强度H场量;
根据能量平衡的原理,由系统能量计算动态电感矩阵LD,当线圈电流增量为dij时,将电磁系统总能量与动态电感矩阵LD和电流关联,得到系统能量计算动态电感矩阵LD,式中,dW1为电路能量增量,dW2为磁场能量增量,j、k为绕组编号,LDjk为第j、k为绕组对应的动态电感矩阵LD,dB为di引起的磁感应强度变化量,dH为di引起的磁场强度变化量;
由能量平衡原理,联立式(4)方程即可计算动态电感矩阵LD;
将动态电感矩阵LD引入电路模型,对于单相双绕组变压器,构建直流扰动时域电路微分方程:
式中:u1为原边绕组电压、u2为副边绕组电压,i1、i2为绕组电流,L1、L2为动态电感矩阵LD中的自感元素,M为互感元素,r1、r2为绕组电阻,UDC表示直流电压源,该电路模型采用高阶数值迭代方法进行求解,可由tk时刻的绕组电流ik计算tk+1时刻的电流ik+1;
通过计算时域电流与动态电感矩阵LD两个关键状态变量即可实现直流扰动状态方程的求解;
2)构件涡流损耗
拉板构件单元为涡流区,磁场计算方程为:式中γ为电导率, 表示标量电位, 为矢量磁位A在时间t上求偏导, 矢量旋度运算后的标量电位;
对式(6)应用格林定理,得伽辽金加权余量方程:涡流区:
式中,Mn’为节点标量基函数,n’为序列通项编号, 为第n’个节点的标量电位,nn为总节点数;
基于磁场计算结果,获取涡流区单元的电流密度Jt,则拉板的涡流损耗为:式中,e为拉板单元编号,ne为单元数;
3)励磁电流辨识
结合直流扰动电路结构,构建单相变压器T型电路,基于式(4)推导电路方程:
式中,uR表示绕组电阻电势,u0与ue分别漏磁通电势和励磁电势Pe为第e个构件单元编号的涡流损耗,Jt为涡流密度,Ve为第e个构件单元编号的体积;
当原、副边绕组电流归算后,励磁电流ie可由下式进行辨识:UDC为直流电压源,L01为一次绕组漏感,Re为励磁电阻。