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學科專業(yè)：電機與電器研究生：呂曉艷指導教師：么莉副教授天津大學電氣與自動化工程學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)濟發(fā)展的先行官’’，強大的電力工業(yè)是我國市場經(jīng)濟高速發(fā)展的重要保障。隨著全國聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)

2、，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行要求也越來越高。電網(wǎng)運行的變電環(huán)節(jié)主要由電力變壓器來完成。因此變壓器的運行狀態(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)展和實際運行中發(fā)揮著至關重要的作用。開發(fā)出仿真精度高、計算速度快的系統(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)仿真問題展開了研究，主要工作如下：首先深入地研究和總結變壓器

3、的工作原理和相關特性。在此基礎上，整理和推導了變壓器經(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上，對變壓器飽和特性進行了研究。當變壓器遇到空載合閘、短路故障等暫態(tài)工況時，可能會發(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

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

5、變壓器置于一個系統(tǒng)中，對變壓器電磁暫態(tài)仿真軟件的實現(xiàn)進行了分析和設計。該系統(tǒng)把電力網(wǎng)絡中的元件按照各自的特性抽象設計成不同的類，而各個元件作為相應類的具體實例，包括：變壓器類、電源類、負荷類等。該軟件系統(tǒng)結構清晰簡潔，維護、擴展方便，當需要添加新類型的元件時，只需編寫相關的元件模型類，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。本文的工作為進一步研究變壓器暫態(tài)仿真打下了良好的基礎。關鍵詞：電磁暫態(tài)；數(shù)值仿真；變壓器飽和模型；面向