CN106777836B - 一种变压器直流偏磁仿真模拟方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种变压器直流偏磁仿真模拟方法及装置，涉及变压器仿真领域，能够更为精确的模拟直流偏磁影响下磁化曲线的真实情况，从而以此磁化曲线为基础实现了直流偏磁下畸变励磁电流的准确仿真。包括：计算直流电流产生的直流偏置磁通密度△B0，并计算Bm‑△B0曲线，其中Bm为变压器的工作磁通密度；根据Bm‑△B0曲线修正变压器模型中的无偏磁磁化曲线，并根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。本发明用于仿真模拟变压器直流偏磁。

Description

一种变压器直流偏磁仿真模拟方法及装置
技术领域
本发明涉及变压器仿真领域，尤其涉及一种变压器直流偏磁仿真模拟方法及装置。
背景技术
现有技术中，一般通过使用直流偏磁仿真模拟方法对变压器铁心饱和特性进行模拟。通常情况下，可以基于经典方法的变压器模型进行直流偏磁仿真模拟，或基于统一电磁等效法的变压器模型进行直流偏磁仿真模拟。
基于上述两种模型进行直流偏磁仿真模拟所获取的变压器铁心饱和特性存在一定差异。其中基于经典法变压器模型进行直流偏磁仿真模拟以获取的变压器铁心饱和特性时，是采用补偿电流源来模拟铁心饱和程度。但在上述过程中所采用的磁化曲线是无偏磁条件下的基本磁化曲线，不论是否受偏磁影响，均以磁化曲线固定不变为前提。同时根据此磁化曲线所预测的偏置磁通是为固定值。然而研究事实表明，直流偏磁条件下的磁化曲线与无偏磁条件下的磁化曲线在局部存在着较大差异；而且直流电流所产生的偏置磁通并不是固定不变的，而是会随着铁芯工作磁通密度大小而变化的动态值。以上两点表明，基于经典法变压器模型进行直流偏磁模拟会产生于实际值较大的误差，这其中包括磁化曲线误差、励磁电流波形、幅值误差以及谐波含量的误差，在对***仿真中谐波保护的整定会造成很大的不利影响，从而降低所获取的变压器铁心饱和特性的精度。
而基于统一电磁等效法变压器模型进行直流偏磁仿真模拟以获取的变压器铁心饱和特性时，是采用分段线性插值法来模拟变压器磁化曲线特性，并直接在元件模型设置中输入实际变压器的测量磁化曲线参数即可。上述方案即使在直流偏磁情况下，只要能够获得直流偏磁条件下实际变压器磁化曲线的测量数据，就能在变压器模型中实现精确的直流偏磁仿真模拟。上述方案的不足之处在于，由于实际工程中流入变压器直流电流大小是无法确定的，不同的直流电流所产生的偏置磁通是不一样的，对变压器磁化曲线的影响也是不尽相同的。在进行仿真模拟时，不会仅仅只对某一特定的直流电流大小进行仿真，而是以特定范围内的一组直流电流数据为样本进行仿真分析。若采用同一电磁等效变压器模型来进行仿真，就需要实测各种不同直流电流影响下的变压器磁化曲线。这种做法需要大量的实际数据测量和计算，不论对于仿真模拟还是实际工程来说都是难以实现的。从而提高了获取变压器铁心饱和特性的成本。
因此，现有技术中的直流偏磁仿真模拟方法无法保证在实时仿真、易于实现的前提下实现对变压器直流偏磁下的磁化曲线、励磁电流达到足够精度的仿真模拟，并获取变压器铁心饱和特性。
发明内容
本申请提供一种变压器直流偏磁仿真模拟方法及装置，能够更为精确的模拟直流偏磁影响下磁化曲线的真实情况，从而以此磁化曲线为基础实现了直流偏磁下畸变励磁电流的准确仿真。
第一方面，本发明的实施例提供了一种变压器直流偏磁仿真模拟方法，包括：获取直流电流产生的直流偏置磁通密度△B0，并计算Bm-△B0曲线，其中Bm为变压器的工作磁通密度；根据Bm-△B0曲线修正变压器模型中的无偏磁磁化曲线，并根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。
第二方面，本发明的实施例提供了一种变压器直流偏磁仿真模拟装置，包括：获取模块，用于获取直流电流产生的直流偏置磁通密度△B0，并计算Bm-△B0曲线，其中Bm为变压器的工作磁通密度；第一处理模块，用于根据Bm-△B0曲线修正变压器模型中的无偏磁磁化曲线，并根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。
本发明提供了一种变压器直流偏磁仿真模拟装置，在直流偏磁条件下进行变压器励磁电流计算时，考虑直流电流入侵变压器所产生的变化的直流磁通对变压器电磁特性的影响，计算直流电流在变压器不同磁通密度Bm下所产生的偏置磁通密度△B0，从而得到Bm-△B0曲线，其中直流偏置磁通密度△B0是随着变压器工作磁通密度Bm的增大而降低的，根据Bm-△B0曲线对原始无偏磁条件下的变压器磁化曲线进行实时修正以得到直流偏磁条件下的变压器磁化曲线，最后根据修正后的变压器磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。本发明所提出的变压器直流偏磁仿真模拟方法，能够更为精确的模拟直流偏磁影响下磁化曲线的真实情况，从而以此磁化曲线为基础实现了直流偏磁下畸变励磁电流的准确仿真。相比统一电磁等效变压器模型所采用的线性插值法，在保持仿真精度不下降的情况下，操作方式更为简便，仿真前需要的准备工作大幅减少；相比传统法，仿真结果更为精确、真实，这对于后续研究由于直流偏磁影响而造成的谐波保护的不正确动作、降低保护误动，从而保障电力***安全稳定运行具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例所提供的一种变压器直流偏磁仿真模拟方法的示意性流程图；
图2为本发明的另一实施例所提供的一种变压器直流偏磁仿真模拟方法的示意性流程图；
图3为本发明的实施例所提供的一种当Idc＝0.6A时的Bm-△B0曲线图；
图4为本发明的实施例所提供的一种当Idc＝0.6A时直流偏磁影响下的变压器磁化曲线的示意图；
图5为本发明的实施例所提供的一种在变压器工作点下直流电流为0.6A的直流偏磁磁化曲线的示意图；
图6为本发明的实施例所提供的一种直流偏磁下励磁电流计算结果与测量结果比较的示意图；
图7本发明的实施例所提供的一种变压器直流偏磁仿真模拟装置的示意性流程图；
图8为本发明的另一实施例所提供的一种变压器直流偏磁仿真模拟装置的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。
如附图1所示，本发明的实施例提供了一种变压器直流偏磁仿真模拟方法，包括：
101、获取直流电流产生的直流偏置磁通密度△B0，并计算Bm-△B0曲线，其中Bm为变压器的工作磁通密度。
102、根据Bm-△B0曲线修正变压器模型中的无偏磁磁化曲线，并根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。
本发明提供了一种变压器直流偏磁仿真模拟方法，在直流偏磁条件下进行变压器励磁电流计算时，考虑直流电流入侵变压器所产生的变化的直流磁通对变压器电磁特性的影响，计算直流电流在变压器不同磁通密度Bm下所产生的偏置磁通密度△B0，从而得到Bm-△B0曲线，其中直流偏置磁通密度△B0是随着变压器工作磁通密度Bm的增大而降低的，根据Bm-△B0曲线对原始无偏磁条件下的变压器磁化曲线进行实时修正以得到直流偏磁条件下的变压器磁化曲线，最后根据修正后的变压器磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。本发明所提出的变压器直流偏磁仿真模拟方法，能够更为精确的模拟直流偏磁影响下磁化曲线的真实情况，从而以此磁化曲线为基础实现了直流偏磁下畸变励磁电流的准确仿真。相比统一电磁等效变压器模型所采用的线性插值法，在保持仿真精度不下降的情况下，操作方式更为简便，仿真前需要的准备工作大幅减少；相比传统法，仿真结果更为精确、真实，这对于后续研究由于直流偏磁影响而造成的谐波保护的不正确动作、降低保护误动，从而保障电力***安全稳定运行具有重要意义。
如附图2所示，上述实施例中所提供的变压器直流偏磁仿真模拟方法，还包括：
103、获取无偏磁磁化曲线H-B，并根据无偏磁磁化曲线H-B的拟合函数以及直流电流Idc计算直流偏置磁通密度△B0。
具体的，根据无偏磁磁化曲线H-B的拟合函数以及直流电流Idc计算直流偏置磁通密度△B0，包括：
根据
Figure GDA0002266057890000041
其中，
Figure GDA0002266057890000042
φ0为直流电流产生直流偏置磁通，l为铁芯中磁路的平均长度，a和b为拟合系数，S为铁芯等效截面积，N1为匝数，Idc为流入绕组的直流电流，φm为励磁磁通，K为漏抗比；
根据
Figure GDA0002266057890000051
和无偏磁磁化曲线Hq以及直流电流Idc使用单相双绕组变压器模型求取直流偏置磁通密度△B0。
如附图2所示，上述实施例中所提供的种变压器直流偏磁仿真模拟方法，还包括：
104、根据Bm-△B0曲线修正无偏磁磁化曲线以获取直流偏磁条件下的磁化曲线H-B'。
如附图2所示，上述实施例中所提供的种变压器直流偏磁仿真模拟方法，还包括：
105.根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型中的直流偏置后磁通φ获取直流偏磁下的励磁电流Is。
示例性的，以一具体工程变压器参数为例，在PSCAD/EMTDC软件中进行本发明的实施例所提供的变压器直流偏磁仿真模拟方法的具体展示。
选取的工程变压器参数如下：
额定容量为240MVA，额定电压为
Figure GDA0002266057890000052
R＝0.3737Ω
Figure GDA0002266057890000053
N1＝508匝，N2＝32匝
等效磁路平均长度l＝8.45m
漏抗比K＝0.95
铁芯截面S＝1.6453m2
该工程变压器的无偏磁条件下的磁化曲线测量数据如表1所示：
表1变压器无偏磁条件下的磁化曲线测量数据
H/(A·m<sup>-1</sup>) B/T H/(A·m<sup>-1</sup>) B/T
2.6201 0.0928 55.0231 0.9842
3.9618 0.1391 64.0263 1.0451
6.7722 0.2312 68.8983 1.0744
9.8872 0.3224 73.6242 1.0982
10.44 0.4124 79.1653 1.1388
15.1341 0.4332 84.5242 1.1679
17.1371 0.4982 90.0129 1.1958
21.5725 0.5870 95.576 1.2224
26.6577 0.5520 101.2321 1.2458
32.4746 0.7524 134.3614 1.3565
35.6795 0.7920 144.1650 1.4057
46.5523 0.8923 152.7699 1.4316
51.3245 0.9124 163.1305 1.4598
根据出厂测量的如表1所示无偏磁条件下磁化曲线数据，可将该变压器磁化曲线用双曲函数拟合成如下表达式：
H＝12.57sinh(2.23B)
对该单相变压器在空载下进行直流偏磁仿真模拟，空载下，该变压器的励磁电流(约为空载电流)为2.4A，设置直流偏磁电流大小为Idc＝0.6A(额定励磁电流的25％)，在一次绕组侧引入直流偏磁电流。
根据安培环路定理有：
Figure GDA0002266057890000061
S是铁芯等效截面积。将H由上述表示，可变为
Figure GDA0002266057890000071
令
Figure GDA0002266057890000072
将上式的
Figure GDA0002266057890000073
和
Figure GDA0002266057890000074
两项用傅里叶展开，化为
Figure GDA0002266057890000075
Figure GDA0002266057890000076
其中，
Figure GDA0002266057890000077
Figure GDA0002266057890000078
Figure GDA0002266057890000079
综合以上，可得
Figure GDA00022660578900000710
用φm＝f(Im)表示磁化曲线，则可以写成
Figure GDA0002266057890000081
由此可见φ0和Idc之间除了满足磁化曲线上的对应关系之外，还相差系数c0(m)，又有
Figure GDA0002266057890000082
已知T＝0.02s，c0(m)可以转化成为关于φm的函数，即c0(m)＝g(φm)。所以有：
Figure GDA0002266057890000083
其中，
Figure GDA0002266057890000084
将上述工程变压器实际参数、直流电流Idc＝0.6A以及拟合所得无偏磁下磁化曲线H＝12.57sinh(2.23B)代入上式即可直接求出直流磁通φ0与励磁磁通φm的动态关系式:
Figure GDA0002266057890000085
由
Figure GDA0002266057890000086
即可画出Bm-△B0曲线如图3所示。
从图3可知，直流电流在变压器中产生偏置磁通密度会随着变压器工作磁通密度增大而减小，与实际工程情况相符。
将上述Bm-△B0曲线转化为用于修正变压器无偏磁条件下的磁化曲线，得到受0.6A直流电流偏磁影响下的变压器磁化曲线如图4所示。
在PSCAD/EMTDC软件中进行建模的步骤如下：
A1、设定变压器模型工作在磁化曲线膝点的工况下，测量变压器模型二次侧的出口电压Vs，根据公式
Figure GDA0002266057890000091
搭建变压器工作磁通计算模块，计算出该工况下变压器模型的工作磁通φs；
A2、根据变压器参数和表1参数构建无偏磁磁化曲线模拟模块，其输出为曲线Im-φm；
A3、搭建直流偏置磁通计算模块，以一次侧引入的直流电流Idc的值和无偏磁磁化曲线模拟模块的输出值作为输入，从而计算出该变压器铁心在具体的Idc下的直流偏置磁通动态值△φ0，并将其作为输出值；
A4、构建磁化曲线修正模块，将无偏磁磁化曲线模拟模块输出值和直流偏置磁通计算模块的输出值△φ0作为输入，经过φ＝△φ0+φm修正后，输出直流偏磁条件下的磁化曲线Im-φ；
A5、将工作磁通计算模块的输出值φs作为输入接到直流偏置磁通计算模块，计算出该工况下的实际直流偏置磁通的动态值△φ0'；
A6、将设定工况下的实际直流偏置磁通的动态值△φ0'和工作磁通φs结合得到设定工况下包含直流偏置磁通的变压器模型工作总磁通φ'。
A7、构建变压器直流偏磁下励磁电流计算模块，将仿真设定工况中的包含直流偏置磁通的变压器模型工作总磁通φ'和磁化曲线修正模块输出的Im-φ曲线作为输入，以Im-φ曲线数据作为基准，采用逐值匹配的方法模拟仿真出励磁电流Is作为输出。
以图4受偏磁影响下的磁化曲线为基础得到在变压器工作点下的直流电流为0.6A的直流偏磁磁化曲线，如图5所示。
根据图5磁化曲线来仿真模拟励磁电流，得出的励磁电流，并将其与该工程变压器在0.6A直流电流下的直流偏磁实测励磁电流波形、PSCAD/EMTDC软件传统方法仿真的励磁电流波形对比分析，结果如图6所示。
从图6可以看出，相比PSCAD/EMTDC软件的传统方法，本发明设计的直流偏磁仿真模拟方法仿真出的励磁电流不论在幅值还是波形上更贴近于真是测量值。
PSCAD/EMTDC软件传统方法在直流偏磁下仿真的励磁电流峰值误差达到了16.6％，波谷误差为50％，超出业界广泛认同的仿真误差不大于5％的要求；本发明的仿真方法下仿真的励磁电流峰值误差仅为2.7％，波谷误差几乎为0％。证明了本发明的仿真方法确实能够提高在EMTDC/PSCAD软件下变压器直流偏磁的仿真精度。
如附图7所示，本发明的实施例提供了一种变压器直流偏磁仿真模拟装置700，包括：
获取模块701，用于获取直流电流产生的直流偏置磁通密度△B0，并计算Bm-△B0曲线，其中Bm为变压器的工作磁通密度；
第一处理模块702，用于根据Bm-△B0曲线修正变压器模型中的无偏磁磁化曲线，并根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。
本发明提供了一种变压器直流偏磁仿真模拟装置，在直流偏磁条件下进行变压器励磁电流计算时，考虑直流电流入侵变压器所产生的变化的直流磁通对变压器电磁特性的影响，计算直流电流在变压器不同磁通密度Bm下所产生的偏置磁通密度△B0，从而得到Bm-△B0曲线，其中直流偏置磁通密度△B0是随着变压器工作磁通密度Bm的增大而降低的，根据Bm-△B0曲线对原始无偏磁条件下的变压器磁化曲线进行实时修正以得到直流偏磁条件下的变压器磁化曲线，最后根据修正后的变压器磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分。本发明所提出的变压器直流偏磁仿真模拟方法，能够更为精确的模拟直流偏磁影响下磁化曲线的真实情况，从而以此磁化曲线为基础实现了直流偏磁下畸变励磁电流的准确仿真。相比统一电磁等效变压器模型所采用的线性插值法，在保持仿真精度不下降的情况下，操作方式更为简便，仿真前需要的准备工作大幅减少；相比传统法，仿真结果更为精确、真实，这对于后续研究由于直流偏磁影响而造成的谐波保护的不正确动作、降低保护误动，从而保障电力***安全稳定运行具有重要意义。
如附图8所示，本发明的实施例提供的变压器直流偏磁仿真模拟装置700装置还包括：
第二处理模块703，用于获取无偏磁磁化曲线H-B，并根据无偏磁磁化曲线H-B的拟合函数以及直流电流Idc计算直流偏置磁通密度△B0。
具体的，根据无偏磁磁化曲线H-B的拟合函数以及直流电流Idc计算直流偏置磁通密度△B0，包括：
根据
Figure GDA0002266057890000111
其中，
Figure GDA0002266057890000112
φ0为直流电流产生直流偏置磁通，l为铁芯中磁路的平均长度，a和b为拟合系数，S为铁芯等效截面积，N1为匝数，Idc为流入绕组的直流电流，φm为励磁磁通，K为漏抗比；
根据
Figure GDA0002266057890000113
和无偏磁磁化曲线Hq以及直流电流Idc使用单相双绕组变压器模型求取直流偏置磁通密度△B0。
如附图8所示，本发明的实施例提供的变压器直流偏磁仿真模拟装置700装置还包括：
第三处理模块704，用于根据Bm-△B0曲线修正无偏磁磁化曲线以获取直流偏磁条件下的磁化曲线H-B'。
如附图8所示，本发明的实施例提供的变压器直流偏磁仿真模拟装置700装置还包括：
第四处理模块705，用于根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型中的直流偏置后磁通φ获取直流偏磁下的励磁电流Is。
示例性的，以一具体工程变压器参数为例，在PSCAD/EMTDC软件中进行本发明的实施例所提供的变压器直流偏磁仿真模拟装置的具体展示。
选取的工程变压器参数如下：
额定容量为240MVA，额定电压为
Figure GDA0002266057890000114
R＝0.3737Ω
Figure GDA0002266057890000115
N1＝508匝，N2＝32匝
等效磁路平均长度l＝8.45m
漏抗比K＝0.95
铁芯截面S＝1.6453m2
该工程变压器的无偏磁条件下的磁化曲线测量数据如表1所示：
根据出厂测量的如表1所示无偏磁条件下磁化曲线数据，可将该变压器磁化曲线用双曲函数拟合成如下表达式：
H＝12.57sinh(2.23B)
对该单相变压器在空载下进行直流偏磁仿真模拟，空载下，该变压器的励磁电流(约为空载电流)为2.4A，设置直流偏磁电流大小为Idc＝0.6A(额定励磁电流的25％)，在一次绕组侧引入直流偏磁电流。
根据安培环路定理有：
Figure GDA0002266057890000121
S是铁芯等效截面积。将H由上述表示，可变为
Figure GDA0002266057890000122
令
Figure GDA0002266057890000123
将上式的
Figure GDA0002266057890000124
和
Figure GDA0002266057890000125
两项用傅里叶展开，化为
Figure GDA0002266057890000126
Figure GDA0002266057890000127
其中，
Figure GDA0002266057890000131
Figure GDA0002266057890000132
Figure GDA0002266057890000133
综合以上，可得
Figure GDA0002266057890000134
用φm＝f(Im)表示磁化曲线，则可以写成
Figure GDA0002266057890000135
由此可见φ0和Idc之间除了满足磁化曲线上的对应关系之外，还相差系数c0(m)，又有
Figure GDA0002266057890000136
已知T＝0.02s，c0(m)可以转化成为关于φm的函数，即c0(m)＝g(φm)。所以有：
Figure GDA0002266057890000137
其中，
Figure GDA0002266057890000141
将上述工程变压器实际参数、直流电流Idc＝0.6A以及拟合所得无偏磁下磁化曲线H＝12.57sinh(2.23B)代入上式即可直接求出直流磁通φ0与励磁磁通φm的动态关系式:
Figure GDA0002266057890000142
由
Figure GDA0002266057890000143
即可画出Bm-△B0曲线如图3所示。
从图3可知，直流电流在变压器中产生偏置磁通密度会随着变压器工作磁通密度增大而减小，与实际工程情况相符。
将上述Bm-△B0曲线转化为用于修正变压器无偏磁条件下的磁化曲线，得到受0.6A直流电流偏磁影响下的变压器磁化曲线如图4所示。
在PSCAD/EMTDC软件中进行建模的步骤如下：
A1、设定变压器模型工作在磁化曲线膝点的工况下，测量变压器模型二次侧的出口电压Vs，根据公式
Figure GDA0002266057890000144
搭建变压器工作磁通计算模块，计算出该工况下变压器模型的工作磁通φs；
A2、根据变压器参数和表1参数构建无偏磁磁化曲线模拟模块，其输出为曲线Im-φm；
A3、搭建直流偏置磁通计算模块，以一次侧引入的直流电流Idc的值和无偏磁磁化曲线模拟模块的输出值作为输入，从而计算出该变压器铁心在具体的Idc下的直流偏置磁通动态值△φ0，并将其作为输出值；
A4、构建磁化曲线修正模块，将无偏磁磁化曲线模拟模块输出值和直流偏置磁通计算模块的输出值△φ0作为输入，经过φ＝△φ0+φm修正后，输出直流偏磁条件下的磁化曲线Im-φ；
A5、将工作磁通计算模块的输出值φs作为输入接到直流偏置磁通计算模块，计算出该工况下的实际直流偏置磁通的动态值△φ0'；
A6、将设定工况下的实际直流偏置磁通的动态值△φ0'和工作磁通φs结合得到设定工况下包含直流偏置磁通的变压器模型工作总磁通φ'。
A7、构建变压器直流偏磁下励磁电流计算模块，将仿真设定工况中的包含直流偏置磁通的变压器模型工作总磁通φ'和磁化曲线修正模块输出的Im-φ曲线作为输入，以Im-φ曲线数据作为基准，采用逐值匹配的方法模拟仿真出励磁电流Is作为输出。
以图4受偏磁影响下的磁化曲线为基础得到在变压器工作点下的直流电流为0.6A的直流偏磁磁化曲线，如图5所示。
根据图5磁化曲线来仿真模拟励磁电流，得出的励磁电流，并将其与该工程变压器在0.6A直流电流下的直流偏磁实测励磁电流波形、PSCAD/EMTDC软件传统方法仿真的励磁电流波形对比分析，结果如图6所示。
从图6可以看出，相比PSCAD/EMTDC软件的传统方法，本发明设计的直流偏磁仿真模拟方法仿真出的励磁电流不论在幅值还是波形上更贴近于真是测量值。
PSCAD/EMTDC软件传统方法在直流偏磁下仿真的励磁电流峰值误差达到了16.6％，波谷误差为50％，超出业界广泛认同的仿真误差不大于5％的要求；本发明的仿真方法下仿真的励磁电流峰值误差仅为2.7％，波谷误差几乎为0％。证明了本发明的仿真方法确实能够提高在EMTDC/PSCAD软件下变压器直流偏磁的仿真精度。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用硬件实现，或固件实现，或它们的组合方式来实现。当使用软件实现时，可以将上述功能存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括随机存储器(英文全称：Random AccessMemory，英文简称：RAM)、只读存储器(英文全称：Read Only Memory，英文简称：ROM)、电可擦可编程只读存储器(英文全称：Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory，英文简称：EEPROM)、只读光盘(英文全称：Compact Disc Read Only Memory，英文简称：CD-ROM)或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外。任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户专线(英文全称：Digital Subscriber Line，英文简称：DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在计算机可读介质的定义中。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，当以软件方式实现本发明时，可以将用于执行上述方法的指令或代码存储在计算机可读介质中或通过计算机可读介质进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括RAM、ROM、电可擦可编程只读存储器(全称：electrically erasable programmable read-only memory，简称：EEPROM)、光盘、磁盘或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种变压器直流偏磁仿真模拟方法，其特征在于，包括：
计算直流电流产生的直流偏置磁通密度△B0，并计算Bm-△B0曲线，其中Bm为变压器的实时磁通密度；
根据所述Bm-△B0曲线修正变压器模型中的无偏磁磁化曲线，并根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分；
获取无偏磁磁化曲线H-B，并根据所述无偏磁磁化曲线H-B的拟合函数以及直流电流Idc计算直流偏置磁通密度△B0；
根据所述Bm-△B0曲线修正无偏磁磁化曲线以获取直流偏磁条件下修正后的无偏磁磁化曲线；
根据所述修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型中的直流偏置后磁通φ获取直流偏磁下的励磁电流Is；
所述根据所述无偏磁磁化曲线H-B的拟合函数以及直流电流Idc计算直流偏置磁通密度△B0，包括：
根据
Figure FDA0002266057880000011
其中，
Figure FDA0002266057880000012
φ0为直流电流产生直流偏置磁通，l为铁芯中磁路的平均长度，a和b为拟合系数，S为铁芯等效截面积，N1为匝数，Idc为流入绕组的直流电流，φm为励磁磁通，K为漏抗比；
根据
Figure FDA0002266057880000013
和所述无偏磁磁化曲线H-B 以及所述直流电流Idc使用单相双绕组变压器模型求取所述直流偏置磁通密度△B0。
2.一种变压器直流偏磁仿真模拟装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取直流电流产生的直流偏置磁通密度△B0，并计算Bm-△B0曲线，其中Bm为变压器的实时磁通密度；
第一处理模块，用于根据所述Bm-△B0曲线修正变压器模型中的无偏磁磁化曲线，并根据修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型确定变压器中的励磁电流大小、波形以及谐波成分；
第二处理模块，用于获取无偏磁磁化曲线H-B，并根据所述无偏磁磁化曲线H-B的拟合函数以及直流电流Idc计算直流偏置磁通密度△B0；
第三处理模块，用于根据所述Bm-△B0曲线修正无偏磁磁化曲线以获取直流偏磁条件下修正后的无偏磁磁化曲线；
第四处理模块，用于根据所述修正后的无偏磁磁化曲线以及变压器模型中的直流偏置后磁通φ获取直流偏磁下的励磁电流Is；
所述第二处理模块，具体用于：
根据
Figure FDA0002266057880000021
其中，
Figure FDA0002266057880000022
φ0为直流电流产生直流偏置磁通，l为铁芯中磁路的平均长度，a和b为拟合系数，S为铁芯等效截面积，N1为匝数，Idc为流入绕组的直流电流，φm为励磁磁通，K为漏抗比；
根据
Figure FDA0002266057880000023
和所述无偏磁磁化曲线H-B 以及所述直流电流Idc使用单相双绕组变压器模型求取所述直流偏置磁通密度△B0。
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