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专利号: 2018113353673
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变压器绕组匝间短路反向环流计算方法,其特征是,它包括以下步骤:

1)绕组匝间短路电路方程

变压器绕组匝间短路时域微分电路方程:

式中,u1为原边未短路部分电压,即原边端口电压,i1为原边未短路部分电流,即原边端口电流;u2为副边端口电压、i2为副边端口电流;us为短路部分感应电动势、is为短路部分感应电流;L01为原边未短路部分的漏感、L02为副边的漏感;M12为原边未短路部分与副边互感;

M1s为原边未短路部分与短路部分互感、M2s为副边与短路部分互感;L1原边未短路部分的自感、Ls为原边短路部分的自感、L2为副边的自感;r原边内阻、r1原边未短路部分内阻、rs原边短路部分的内阻;n1为原边未短路部分的绕组匝数、ns为原边短路部分的绕组匝数;

2)利用磁场模型获得绕组电感

变压器绕组匝间短路时域微分电路方程能够通过磁场‑电路耦合的方式进行求解,假设某时刻的绕组电流i0已知,可以采用基于矢量磁位A的能量平衡有限元法(EBFEM)计算该时刻的动态电感矩阵,磁场模型通过伽辽金加权余量形式求解:其中,μ为磁导率;J为电流密度矢量;{Mm}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;en为边界面单位法向分量,将加权余量方程离散形成代数方程组,可求解得A,进而计算B、H场量;

在时域求解过程中,采用局部线性化方法计算磁场能量,当电流增量为δi时,场量变化为δH、δB,则磁场能量增量为:同时,当线圈电流增加δi时,其电路能量变化:

由能量平衡原理,磁场‑电路耦合能量相等,联立方程(3)式和(4)式计算绕组自感,在此基础上求解绕组各部分互感;

3)短路电流的计算

忽略短路绕组与副边绕组的弱耦合效应、副边内阻及漏感参数,当匝间短路故障时us=0,对方程组(1)进行推导和简化:其中RL为负载;

将时域电感参数代入电路微分方程组(5),求解tb时刻短路电流ib,采用改进欧拉法(IEu),由tb时刻的绕组电流ib计算tb+1时刻的电流ib+1:式中h为步长,s为步长内的分段计算斜率列向量;

将ib+1反馈给磁场模型,进行下一时刻磁场求解。