電磁暫態(tài)數(shù)值仿真中變壓器飽和模型的研究.pdf

1、電磁暫態(tài)數(shù)值仿真中變壓器飽和模型的研究TheStudyof1’ransformerSaturationModelforElectromagnetic1ransient一●1』●SlmUlatlon學(xué)科專業(yè)：電機(jī)與電器研究生：呂曉艷指導(dǎo)教師：么莉副教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一零年六月一苓一夸，牛八月t、q1靜～ijj陪’q“、中文摘要“電力是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行官’’，強(qiáng)大的電力工業(yè)是我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要保障。隨著全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

2、，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求也越來(lái)越高。電網(wǎng)運(yùn)行的變電環(huán)節(jié)主要由電力變壓器來(lái)完成。因此變壓器的運(yùn)行狀態(tài)直接影響著電網(wǎng)的可靠性。所以變壓器暫態(tài)仿真研究有著重要的意義。電力系統(tǒng)數(shù)值仿真作為一種重要的電力系統(tǒng)分析和研究手段，一直在系統(tǒng)的發(fā)展和實(shí)際運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。開發(fā)出仿真精度高、計(jì)算速度快的系統(tǒng)仿真軟件，日益成為廣大電力行業(yè)工作人員面臨的重大課題之一。本文圍繞變壓器電磁暫態(tài)仿真問(wèn)題展開了研究，主要工作如下：首先深入地研究和總結(jié)變壓器

3、的工作原理和相關(guān)特性。在此基礎(chǔ)上，整理和推導(dǎo)了變壓器經(jīng)典模型和統(tǒng)一磁路模型。經(jīng)典模型分為兩種：理想變壓器模型和基于受控源原理的變壓器模型；統(tǒng)一磁路模型也分為兩種：基于電路原理的統(tǒng)一磁路模型和Im匝C模型(UIlifiedMagmticEquivalentC№讞)。其次在上述模型基礎(chǔ)上，對(duì)變壓器飽和特性進(jìn)行了研究。當(dāng)變壓器遇到空載合閘、短路故障等暫態(tài)工況時(shí)，可能會(huì)發(fā)生飽和。本文提出了一種基于Im正C的變壓器飽和模型。其思想是將變壓器空載實(shí)

4、驗(yàn)曲線的分段線性化與ImmC模型相結(jié)合。該模型采用Im皿C模型表示變壓器各個(gè)部分的電磁關(guān)系及相互作用，采用空載實(shí)驗(yàn)曲線近似表示磁路的飽和。該模型充分利用了I小mC模型無(wú)需繞組匝數(shù)、鐵芯橫截面積和長(zhǎng)度、鐵芯磁導(dǎo)和鐵軛磁導(dǎo)之間的比例關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)克服了基于空載實(shí)驗(yàn)曲線分段線性化方法只考慮勵(lì)磁支路磁導(dǎo)非線性的缺點(diǎn)，因此該模型具有更高的精度。最后運(yùn)用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法，以ⅥsualC6O作為開發(fā)工具，開發(fā)出了一個(gè)變壓器飽和模型仿真系統(tǒng)。將

5、變壓器置于一個(gè)系統(tǒng)中，對(duì)變壓器電磁暫態(tài)仿真軟件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)把電力網(wǎng)絡(luò)中的元件按照各自的特性抽象設(shè)計(jì)成不同的類，而各個(gè)元件作為相應(yīng)類的具體實(shí)例，包括：變壓器類、電源類、負(fù)荷類等。該軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰簡(jiǎn)潔，維護(hù)、擴(kuò)展方便，當(dāng)需要添加新類型的元件時(shí)，只需編寫相關(guān)的元件模型類，加入到程序即可。算例分析證明了本文開發(fā)程序的正確性。本文的工作為進(jìn)一步研究變壓器暫態(tài)仿真打下了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：電磁暫態(tài)；數(shù)值仿真；變壓器飽和模型；面向