一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法，属于电力系统领域。该方法在获取换流变深度饱和励磁特性曲线基础上，以换流变压器电压峰值时空载合闸产生的有效励磁涌流标幺值为参数，计算理论磁通标幺值；以剩磁标幺值计算起点、换流变压器一二次侧额定电压比、权重常数确定换流变剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式，最后通过计算得到的励磁涌流对应理论磁通标幺值、剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式计算换流变铁心的剩磁。本发明专利技术提出方法实施过程简单、可操作性强且对换流变影响较小，可为换流变剩磁计算和剩磁消除效果的评估提供有效的验证策略。提供有效的验证策略。提供有效的验证策略。

【技术实现步骤摘要】
一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法


[0001]本专利技术属于电力系统领域，涉及一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法。

技术介绍

[0002]换流变压器作为直流输电系统的核心，其在断路器分闸后常在铁心中残留较多剩磁，铁心中剩余磁通包含暂态衰减及稳态周期性变化分量，其衰减常持续几十秒。在换流变空载合闸时，铁心残留剩磁与施加电压产生磁通叠加可能使得铁心达到深度饱和，励磁电感急剧下降，变压器绕组产生较大的励磁涌流。励磁涌流幅值可达到额定电流的6～8倍，其短时产生的温升和振动严重威胁换流变正常运行，其可能引起换流变气体继电器等保护装置误动导致合闸不成功，甚至引起设备烧毁、电网瘫痪等。
[0003]感知并消除换流变合闸前的剩磁是解决励磁涌流产生的根本措施。然而，现有方法多基于铁心磁滞模型建立换流变剩磁计算方法，其需大量实验确定模型参数且由于铁心内部磁通无法直接测量，常采用测量空载激励电流的方式验证消磁装置的消磁效果，无法有效量化估计合闸前的换流变铁心剩磁。剩磁估计方法难以验证，消磁效果难以量化评估是目前换流变压器剩磁感知及消除亟待解决的问题。
[0004]为此，本专利技术提出一种基于励磁涌流的换流变压器剩磁计算方法，该方法在获取换流变深度饱和励磁特性曲线基础上，以换流变压器电压峰值时空载合闸产生的有效励磁涌流标幺值为参数，计算理论磁通标幺值；以剩磁标幺值计算起点、换流变压器一二次侧额定电压比、权重常数确定换流变剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式，最后通过计算得到的励磁涌流对应理论磁通标幺值、剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式计算换流变铁心的剩磁。本专利技术提出方法实施过程简单、可操作性强且对换流变影响较小，可为换流变剩磁计算和剩磁消除效果的评估提供有效的验证策略。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法，该方法包括以下步骤：
[0008]S1：获取换流变压器深度饱和励磁特性曲线，将深度饱和励磁特性曲线中换流变压器一次侧电压、电流分别以标幺值形式表示，深度饱和励磁特性曲线包含1.2～1.5倍电压过励磁情况下的电压、电流数值；
[0009]S2：以测量得到的换流变压器1.2～1.5倍电压过励磁下的电流标幺值为自变量，电流对应的电压标幺值为因变量，拟合其理论电压标幺值数学计算表达式；
[0010]S3：对换流变进行空载合闸试验，在电压峰值时进行合闸，测量产生的励磁涌流第一个波形，并计算波形的单周期内的有效值，计算单周期的有效值与额定电流之比得到有效励磁涌流的标幺值；
[0011]S4：以电压标幺值表示磁通标幺值，理论电压标幺值数学计算公式中代入有效励
磁涌流标幺值以计算理论磁通标幺值；以剩磁标幺值计算起点、换流变压器一二次侧额定电压比、权重常数确定换流变剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式；
[0012]S5：通过计算得到励磁涌流对应的理论磁通标幺值、剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式计算换流变铁心的剩磁。
[0013]可选的，所述S1中，将一次侧电压、电流以标幺值形式表示，具体包括：
[0014]通过式(1)计算换流变压器一次侧的额定电流：
[0015][0016]式中，I
N
为换流变一次侧额定电流；S
N
为换流变压器额定容量；U
N
为换流变一次侧额定电压；k为常数，当换流变压器为三相变压器时变压器为单相时k＝1；
[0017]通过式(2)、式(3)计算一次侧的电压、电流标幺值:
[0018][0019][0020]式(2)中，U
pu
为一次侧电压标幺值；U为深度饱和励磁特性曲线中换流变压器一次侧的电压；式(3)中，I
pu
为一次侧电流标幺值；I为深度饱和励磁特性曲线中换流变一次侧电流；
[0021]可选的，所述S2中，以测量得到的换流变压器1.2～1.5倍电压过励磁下的电流标幺值为自变量，电流对应的电压标幺值为因变量，拟合其理论电压标幺值数学计算公式，具体包括：
[0022]选定1.2～1.5倍电压过励磁工况中至少两点处的电压、电流值，计算各点电压及电流的标幺值，拟合其理论电压标幺值数学计算公式见式(4)；
[0023]Y＝a+bX (4)
[0024]式中，Y为理论电压标幺值，X为过励磁工况下的电流标幺值，a为拟合直线的截距，b为拟合直线的斜率。
[0025]可选的，所述S3中，对换流变进行空载合闸试验，在电压峰值时进行合闸，测量产生的励磁涌流第一个波形，并计算波形的单周期内的有效值，其具体包含：
[0026]在换流变压器一次侧施加额定电压，采用选相合闸装置实现电压峰值处合闸，记录换流变压器一次侧的绕组电流，记录励磁涌流第一个波形的峰值；计算第一个涌流波形的有效值，有效值的计算公式见式(5)；
[0027][0028]式中，I
rms
为励磁涌流的有效值；T为励磁涌流的周期，工频下的励磁涌流周期为0.02s；i(t)为测量得到的换流变压器一次侧励磁涌流；
[0029]测量得到的换流变励磁涌流标幺值计算见式(6)；
[0030][0031]式中，为测量得到的换流变励磁涌流标幺值。
[0032]可选的，所述S4中，以电压标幺值表示磁通标幺值，其具体包括：
[0033]额定电压下基准磁通计算公式见式(7)；
[0034][0035]式(7)中，φ
base
为额定电压下基准磁通；f
n
为换流变工作频率，取50Hz；
[0036][0037]式(8)中，φ
pu
为换流变铁心磁通的标幺值；U1为换流变一次侧电压；φ为施加在换流变一次侧电压U1下产生的磁通；由式(8)理论推导知可由电压标幺值间接表示换流变压器铁心的剩磁标幺值。
[0038]可选的，所述S4中，理论电压标幺值的数学计算公式中代入有效励磁涌流标幺值以计算理论磁通标幺值，其具体包括：
[0039]以有效励磁涌流标幺值代入理论电压标幺值数学计算表达式，计算理论电压标幺值，并以理论电压标幺值表示铁心磁通标幺值，铁心磁通计算结果见式(9)；
[0040][0041]式中，为励磁涌流对应的理论电压标幺值；为励磁涌流对应理论磁通标幺值。
[0042]可选的，所述S4中，以剩磁标幺值计算起点的标幺值、换流变压器一二次侧额定电压比、权重常数确定换流变剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式，其具体包括：
[0043]叠加权重公式见式(10)：
[0044][0045]式(10)中，k
w
为剩磁与额定电压磁通的叠加权重；N为换流变压器一二次侧额定电压比；C为剩磁标幺值计算起点；D为权重常数，其值设为0.5；为需求解得知的换流变铁心剩磁计算值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：获取换流变压器深度饱和励磁特性曲线，将深度饱和励磁特性曲线中换流变压器一次侧电压、电流分别以标幺值形式表示，深度饱和励磁特性曲线包含1.2～1.5倍电压过励磁情况下的电压、电流数值；S2：以测量得到的换流变压器1.2～1.5倍电压过励磁下的电流标幺值为自变量，电流对应的电压标幺值为因变量，拟合其理论电压标幺值数学计算表达式；S3：对换流变进行空载合闸试验，在电压峰值时进行合闸，测量产生的励磁涌流第一个波形，并计算波形的单周期内的有效值，计算单周期的有效值与额定电流之比得到有效励磁涌流的标幺值；S4：以电压标幺值表示磁通标幺值，理论电压标幺值数学计算公式中代入有效励磁涌流标幺值以计算理论磁通标幺值；以剩磁标幺值计算起点、换流变压器一二次侧额定电压比、权重常数确定换流变剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式；S5：通过计算得到励磁涌流对应的理论磁通标幺值、剩磁与额定电压磁通的叠加权重公式计算换流变铁心的剩磁。2.根据权利要求1所述的一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法，其特征在于：所述S1中，将一次侧电压、电流以标幺值形式表示，具体包括：通过式(1)计算换流变压器一次侧的额定电流：式中，I
N
为换流变一次侧额定电流；S
N
为换流变压器额定容量；U
N
为换流变一次侧额定电压；k为常数，当换流变压器为三相变压器时变压器为单相时k＝1；通过式(2)、式(3)计算一次侧的电压、电流标幺值:通过式(2)、式(3)计算一次侧的电压、电流标幺值:式(2)中，U
pu
为一次侧电压标幺值；U为深度饱和励磁特性曲线中换流变压器一次侧的电压；式(3)中，I
pu
为一次侧电流标幺值；I为深度饱和励磁特性曲线中换流变一次侧电流。3.根据权利要求1所述的一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法，其特征在于：所述S2中，以测量得到的换流变压器1.2～1.5倍电压过励磁下的电流标幺值为自变量，电流对应的电压标幺值为因变量，拟合其理论电压标幺值数学计算公式，具体包括：选定1.2～1.5倍电压过励磁工况中至少两点处的电压、电流值，计算各点电压及电流的标幺值，拟合其理论电压标幺值数学计算公式见式(4)；Y＝a+bX
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(4)式中，Y为理论电压标幺值，X为过励磁工况下的电流标幺值，a为拟合直线的截距，b为拟合直线的斜率。4.根据权利要求1所述一种基于励磁涌流的换流变剩磁计算方法，其特征在于：所述S3中，对换流变进行空载合闸试验，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占龙，杨渝，何文昊，陈俊欣，李丁元，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：