【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油浸式变压器多物理场快速计算，尤其是涉及一种基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法及系统。
技术介绍
1、油浸式变压器作为电压变换和电能传输的基础和关键设备，其安全运行仍面临严峻挑战。温度场分布特性作为油浸式变压器状态监测和评估的重点内容，其高效准确的获取成为重要研究内容。
2、为提高油浸式变压器温度场分布的计算速度，以本征正交分解为代表的降阶计算方法仍旧是目前为止有效可行的方法之一。根据是否直接处理场方程分为侵入式和非侵入式降阶方法，基本原理都是将矩阵分解为模态和模态系数的乘积，通过删除部分模态的方式来减小矩阵规模。但是由于温度场问题的固有非线性特性，计算结果对边界条件具有很强依赖性，并且呈现出局部温度特征差异大的特点。整个求解域范畴的模态分解和降阶矩阵构造会导致局部特征的损失。但是油浸式变压器中流体和温度分布复杂，流速分布局部差异大，局部求解域划分过程中流体特性的保持又较为困难。因此，如何在快速获取油浸式变压器温度场的同时，保证计算精度、增强对局部特征的适应性，成为本领域需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的全局降阶导致局部特征缺失的缺陷而提供一种基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法及系统。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的第一方面，提供一种基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，包括以下步骤：s1，基于预先构建的油浸式变压器温度场计
4、作为优选的技术方案，利用k均值聚类方法获取多个流速特征分区的具体过程包括：s11，从求解域中选取k个初始聚类中心，分别计算各有限元节点到每个聚类中心的流速差值，所述求解域利用所述油浸式变压器温度场计算模型计算得到；s12，将各有限元节点分配至对应流速差值最小的聚类中心，得到当前的k个流速特征分区；s13，计算各聚类中心当前的误差值；s14，基于当前的k个流速特征分区与误差值，更新各聚类中心的位置；s15，重新计算各聚类中心当前的误差值，并判断更新前后的误差值是否发生变化：若为是，则返回s12重新分配各有限元节点，更新流速特征分区，并继续执行；若为否，则迭代收敛，输出当前的流速特征分区。
5、作为优选的技术方案，各有限元节点到每个聚类中心的流速差值表示为：
6、
7、式中，d为维度，xi和cj分别为第i个有限元节点和第j个聚类中心位置的流速值，xis和cjs分别为对应第s个维度的值。
8、作为优选的技术方案，所述误差值表示为：
9、
10、式中，k为聚类中心数量，e为所有有限元节点到聚类中心的流速差值平方和，n为单元节点数。
11、作为优选的技术方案，每个所述流速特征分区中的网格数量小于20万。
12、作为优选的技术方案，所述s2具体包括：s21，在每个所述流速特征分区中，获取快照矩阵，所述快照矩阵由不同时刻下利用油浸式变压器温度场计算模型得到的有限元节点温度向量组成；s22，对所述快照矩阵进行奇异值分解和主特征值选取，获取降阶系数矩阵；s23，基于所述降阶系数矩阵，重构刚度阵与有限元右端项，得到每个流速特征分区中的油浸式变压器温度场降阶模型。
13、作为优选的技术方案，所述油浸式变压器温度场降阶模型表示为：
14、mtkmt＝mtb
15、t＝(mtkm-1)mtb
16、式中，m为降阶系数矩阵，k为刚度阵，b为有限元右端项。
17、作为优选的技术方案，所述油浸式变压器温度场计算模型根据预先获取的油浸式变压器几何模型构建，所述油浸式变压器几何模型包括铁心模型、绕组模型、油箱模型、夹件模型、拉板模型和绝缘纸板模型。
18、作为优选的技术方案，所述油浸式变压器温度场计算模型的表达式为：
19、▽·(ρcut)-▽·λ▽t＝q
20、式中，ρ为密度，c为定压比热容，u为流体速度，t为温度，λ为导热系数，q为热源密度。
21、根据本专利技术的第二方面，提供一种用于实现所述方法的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取系统，包括流速特征分区获取模块、降阶模型构建模块以及温度场分布计算模块，其中：所述流速特征分区获取模块基于预先构建的油浸式变压器温度场计算模型，利用k均值聚类方法获取多个流速特征分区；所述降阶模型构建模块在每个所述流速特征分区中，利用本征正交分解方法构建油浸式变压器温度场降阶模型；所述温度场分布计算模块基于所述油浸式变压器温度场降阶模型，计算油浸式变压器的温度场分布。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
23、1、本专利技术将油浸式变压器温度场区域划分为多个局部求解域，针对不同流场特征引入降阶系数矩阵，实现了降阶矩阵的局部化，能够有效提高降阶方法针对温度场多特征问题的适应性和精确度，避免全局降阶所带来的局部特征缺失，进而在快速获取提高油浸式变压器温度场的同时提高计算精度；
24、2、本专利技术利用基于流速特征的k均值聚类方法进行局部求解域的划分，能够有效提高局部特征分区中温度和流场特征的完整性。
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1.一种基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，利用k均值聚类方法获取多个流速特征分区的具体过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，各有限元节点到每个聚类中心的流速差值表示为：
4.根据权利要求3所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，所述误差值表示为：
5.根据权利要求2所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，每个所述流速特征分区中的网格数量小于20万。
6.根据权利要求1所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，所述S2具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，所述油浸式变压器温度场降阶模型表示为：
8.根据权利要求1所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，所述油浸式变压器温度场计算模型根据预先获取
9.根据权利要求1所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，所述油浸式变压器温度场计算模型的表达式为：
10.一种用于实现如权利要求1-9任一所述方法的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取系统，其特征在于，包括流速特征分区获取模块、降阶模型构建模块以及温度场分布计算模块，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，利用k均值聚类方法获取多个流速特征分区的具体过程包括：
3.根据权利要求2所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，各有限元节点到每个聚类中心的流速差值表示为：
4.根据权利要求3所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，所述误差值表示为：
5.根据权利要求2所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，每个所述流速特征分区中的网格数量小于20万。
6.根据权利要求1所述的基于降阶局部化的油浸式变压器温度场获取方法，其特征在于，所述s2具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：刁冠勋，倪祺，孟夏卿，王媚，杨帆，王鹏博，郝翰学，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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