一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法及系统技术方案

本申请公开了一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法及系统，该方法包括：预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型；确定动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力；利用合力计算动态网格模型的瞬时速度；控制动态网格模型按照瞬时速度进行相应的运动。本申请预先对变压器进行网格建模，以得到动态网格模型和静态网格模型，然后利用动态网格模型在短路故障运行仿真过程中受到的合力来计算动态网格模型的瞬时速度，进而控制动态网格模型按照上述瞬时速度进行运动。也即，本申请实现了对变压器在出现短路故障后的运动特性进行模拟仿真的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变压器仿真
，特别涉及一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法及系统。
技术介绍
当前随着社会经济的高速发展，人们对电力的需求量日趋上升。电力变压器作为电力系统的重要组成部分，其发展面临诸多挑战。从全球电力行业的发展趋势来看，高容量、超高容量是电力变压器的一个主要发展方向。然而，传统电力变压器的设计手段在技术上存在局限性，无法适应于当前电力变压器的发展趋势。为了对电力变压器的设计手段进行改进优化以适应电力变压器高容量的发展趋势，人们正尝试对电力变压器进行仿真，然后通过对仿真模型中的三维有限元模型和多物理场模型进行综合研究以高效解决高容量电力变压器中存在的设计难题。而在这过程中，对变压器在出现短路故障后的运动特性进行模拟研究是关键一环。在变压器内部出现短路故障的情况下，变压器内部将会产生强大的电磁力作用，由此会出现拉压弹簧式运动，从而引发箱体内冷却油剧烈涌动，对变压器内部产生极大破坏。对变压器在出现短路故障后的运动特性进行模拟研究有利于加深对变压器油流涌动特性的了解，也有利于后续对变压器设计的改进，以降低油流涌动特性对变压器造成的损害。如何对变压器在出现短路故障后的运动特性进行模拟是目前有待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法及系统，实现了对变压器在出现短路故障后的运动特性进行模拟仿真的目的。其具体方案如下：一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法，包括：预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型；确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力；利用所述合力计算所述动态网格模型的瞬时速度；控制所述动态网格模型按照所述瞬时速度进行相应的运动。优选的，所述预先构建变压器的网格模型的过程，包括：预先利用ANSYS Fluent中的铺层技术，对所述变压器进行网格建模，得到所述动态网格模型和所述静态网格模型。优选的，所述动态网格模型包括绕组网格模型；所述静态网格模型包括铁芯网格模型和箱体网格模型。优选的，所述确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力的过程，包括：获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的电磁力；将所述电磁力确定为所述合力。优选的，所述确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力的过程，包括：获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的电磁力；获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的油流阻力；对所述电磁力和所述油流阻力进行合并，得到所述合力。优选的，所述确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力的过程，包括：获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的电磁力；获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的油流阻力；获取所述动态网格模型的自身重力；对所述电磁力、所述油流阻力和所述自身重力进行合并，得到所述合力。优选的，所述获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的电磁力的过程，包括：利用UDF用户自定义函数中的DEFINE_INIT宏，直接读取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的电磁力。优选的，所述获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的油流阻力的过程，包括：利用所述UDF用户自定义函数中的Compute_Force_And_Moment函数，计算得到所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的油流阻力。优选的，所述利用所述合力计算所述动态网格模型的瞬时速度的过程，包括：利用所述合力求解所述动态网格模型的瞬时加速度；利用所述瞬时加速度计算所述动态网格模型的瞬时速度。本专利技术还公开了一种变压器短路故障下的运动特性模拟系统，包括：网格模型构建模块，用于预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型；合力确定模块，用于确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力；速度计算模块，用于利用所述合力计算所述动态网格模型的瞬时速度；运动控制模块，用于控制所述动态网格模型按照所述瞬时速度进行相应的运动。本专利技术中，变压器短路故障下的运动特性模拟方法包括：预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型；确定动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力；利用合力计算动态网格模型的瞬时速度；控制动态网格模型按照瞬时速度进行相应的运动。可见，本专利技术预先对变压器进行网格建模，以得到动态网格模型和静态网格模型，然后利用动态网格模型在短路故障运行仿真过程中受到的合力来计算动态网格模型的瞬时速度，进而控制动态网格模型按照上述瞬时速度进行运动。也即，本专利技术实现了对变压器在出现短路故障后的运动特性进行模拟仿真的目的，有利于加深对变压器油流涌动特性的了解，也有利于后续对变压器设计的改进，以降低油流涌动特性对变压器造成的损害。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法流程图；图2为本专利技术实施例公开的一种变压器短路故障下的运动特性模拟系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法，参见图1所示，该方法包括：步骤S11：预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型。本实施例中，根据在发生短路故障的过程中运动剧烈程度的大小，对变压器中的主要构件相应地构建为动态网格模型和静态网格模型。也即，若在短路故障过程中某些构件的运动剧烈程度不小于预设程度，便对这些构件进行动态网格建模，若在短路故障过程中某些构件的运动剧烈程度小于预设程度，则对这些构件进行静态网格建模。步骤S12：确定动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力。根据对仿真精细度的要求，可以有选择地将上述动态网格模型在短路故障运行仿真过程所受到的任意一类或几类的力合并成上述合力。具体的，可以将上述动态网格模型在短路故障运行仿真过程受到的电磁力、油流阻力、自身重力和滑动摩擦力中的任一种或几种的力合成上述合力。可以理解的是，上述合力中包含的力的类型越多，则最终的仿真精细度就会越高。步骤S13：利用上述合力计算动态网格模型的瞬时速度。步骤S14：控制动态网格模型按照瞬时速度进行相应的运动。也即，控制上述动态网格模型以与上述瞬时速度相一致的速度进行运动。本专利技术实施例中，变压器短路故障下的运动特性模拟方法包括：预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型；确定动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力；利用合力计算动态网格模型的瞬时速度；控制动态网格模型按照瞬时速度进行相应的运动。可见，本专利技术实施例预先对变压器进行网格建模，以得到动态网格模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法，其特征在于，包括：预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型；确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力；利用所述合力计算所述动态网格模型的瞬时速度；控制所述动态网格模型按照所述瞬时速度进行相应的运动。

【技术特征摘要】
1.一种变压器短路故障下的运动特性模拟方法，其特征在于，包括：预先构建变压器的网格模型，得到动态网格模型和静态网格模型；确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力；利用所述合力计算所述动态网格模型的瞬时速度；控制所述动态网格模型按照所述瞬时速度进行相应的运动。2.根据权利要求1所述的变压器短路故障下的运动特性模拟方法，其特征在于，所述预先构建变压器的网格模型的过程，包括：预先利用ANSYS Fluent中的铺层技术，对所述变压器进行网格建模，得到所述动态网格模型和所述静态网格模型。3.根据权利要求2所述的变压器短路故障下的运动特性模拟方法，其特征在于，所述动态网格模型包括绕组网格模型；所述静态网格模型包括铁芯网格模型和箱体网格模型。4.根据权利要求3所述的变压器短路故障下的运动特性模拟方法，其特征在于，所述确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力的过程，包括：获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的电磁力；将所述电磁力确定为所述合力。5.根据权利要求3所述的变压器短路故障下的运动特性模拟方法，其特征在于，所述确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力的过程，包括：获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的电磁力；获取所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的油流阻力；对所述电磁力和所述油流阻力进行合并，得到所述合力。6.根据权利要求3所述的变压器短路故障下的运动特性模拟方法，其特征在于，所述确定所述动态网格模型在短路故障运行仿真过程中所受到的合力的过程，包括：获取所述动态网格模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德波，许凯，钟俊，冯永新，杨贤，周丹，孟源源，刘石，林春耀，饶章权，柯春俊，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44