【摘要】：電力變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣主設(shè)備之一,其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,斷路器等設(shè)備操作日益頻繁,變壓器遭受鐵磁諧振、勵(lì)磁涌流等低頻電磁暫態(tài)損害逐漸增多,建立準(zhǔn)確的變壓器低頻電磁暫態(tài)模型是開展電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真研究的基礎(chǔ)。但變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多且工作狀態(tài)多變,構(gòu)建一個(gè)精確的磁路和電路統(tǒng)一的變壓器電磁暫態(tài)模型十分困難。此外,現(xiàn)有磁滯模型大多面向磁性材料特性,其通常以磁性參量為基準(zhǔn)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,然而典型的EMTP類軟件通常以電氣參量為計(jì)算基準(zhǔn)構(gòu)建元件模型,使得該類磁滯模型難以應(yīng)用于變壓器等設(shè)備特性的電磁暫態(tài)建模。因此,本文從變壓器繞組和鐵芯結(jié)構(gòu)型式出發(fā),建立不同結(jié)構(gòu)三相變壓器繞組頻變模型和鐵芯等值電路模型,提出一種考慮各向異性的變壓器鐵芯磁滯模型,探究不同結(jié)構(gòu)三相變壓器低頻電磁暫態(tài)模型參數(shù)最優(yōu)化算法及計(jì)算方法,研究在EMTP-ATP中實(shí)現(xiàn)電壓驅(qū)動(dòng)型磁滯電感以及構(gòu)建變壓器低頻電磁暫態(tài)模型的方法,最后通過鐵磁諧振試驗(yàn)驗(yàn)證本文變壓器低頻電磁暫態(tài)模型的準(zhǔn)確性。論文的主要研究工作如下:(1)通過對(duì)現(xiàn)有變壓器繞組和鐵芯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析,分別建立了不同結(jié)構(gòu)型式頻變繞組電阻、漏感以及電容的等值電路模型;建立了磁路轉(zhuǎn)換為電路的電磁對(duì)偶變換定則,并據(jù)此得到了三相三柱、三相五柱以及三相殼式變壓器鐵芯等值電路;基于零序磁通分布的不均勻性以及不同勵(lì)磁水平下變壓器箱壁飽和程度不同的特性,建立了基于Cauer等值電路的三相三柱變壓器箱壁電磁暫態(tài)模型。(2)以經(jīng)典JA磁滯模型為基礎(chǔ),從能量平衡方程出發(fā),推導(dǎo)并建立了動(dòng)態(tài)JA磁滯模型及其逆模型,并通過對(duì)傳統(tǒng)朗之萬函數(shù)表示的無磁滯磁化曲線的修正,建立了考慮各向異性的復(fù)合JA磁滯電感;基于Matlab平臺(tái)分別研究了不同算法求解復(fù)合JA磁滯電感的性能差異,并將復(fù)合JA磁滯電感模型與傳統(tǒng)JA磁滯模型進(jìn)行了比較,結(jié)果表明復(fù)合JA磁滯電感能夠描述更多種類材料的磁滯特性;研究了參數(shù)對(duì)復(fù)合JA磁滯電感磁滯回線的影響規(guī)律,為模型參數(shù)辨識(shí)與計(jì)算奠定了基礎(chǔ);最后建立了計(jì)及復(fù)合JA磁滯電感的三相三柱、三相五柱以及三相殼式變壓器低頻電磁暫態(tài)模型。(3)提出了采用差分-混合蛙跳復(fù)合算法求取本文復(fù)合JA磁滯電感參數(shù)的方法;以1.0 T和1.5 T最大磁感應(yīng)強(qiáng)度下取向和無取向硅鋼環(huán)形鐵芯磁滯回線試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),研究了遺傳算法、模擬退火算法、差分進(jìn)化算法和差分-混合蛙跳復(fù)合算法對(duì)本文復(fù)合JA磁滯電感參數(shù)優(yōu)化性能的差異;最后以變壓器勵(lì)磁涌流為例,通過三相五柱變壓器三相勵(lì)磁涌流試驗(yàn),對(duì)比分析了本文復(fù)合JA磁滯電感和傳統(tǒng)R//L模型所得勵(lì)磁涌流仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差。(4)提出了一種電壓驅(qū)動(dòng)型動(dòng)態(tài)ψ-i JA磁滯電感模型,探討了其在EMTP-ATP中的實(shí)現(xiàn)步驟和過程;基于GO鐵芯在50 Hz和150 Hz下的空載勵(lì)磁特性,結(jié)合上一節(jié)中的差分-混合蛙跳復(fù)合算法,對(duì)兩種不同表達(dá)式的動(dòng)態(tài)ψ-i JA磁滯電感的精度進(jìn)行了比較分析;以上升正弦勵(lì)磁測試和諧波勵(lì)磁測試為基準(zhǔn),分析了電壓驅(qū)動(dòng)型動(dòng)態(tài)ψ-i JA磁滯電感在電磁暫態(tài)過程中的工作特性,最后分別開展了單相和三相變壓器鐵磁諧振基頻和分頻試驗(yàn),通過非線性動(dòng)力學(xué)分析方法,對(duì)比分析了基于電壓驅(qū)動(dòng)型動(dòng)態(tài)ψ-i JA磁滯電感的鐵磁諧振仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差,驗(yàn)證了本文基于EMTP-ATP的變壓器低頻電磁暫態(tài)模型的準(zhǔn)確性。本文的研究結(jié)果表明:采用本文所建立的變壓器低頻電磁暫態(tài)模型分析鐵磁諧振等低頻電磁暫態(tài)現(xiàn)象,其穩(wěn)態(tài)電壓幅值的最大誤差低于5%,各種類型鐵磁諧振波形相似度均高于0.9。本文的研究成果彌補(bǔ)了不同結(jié)構(gòu)型式計(jì)及磁滯效應(yīng)的三相變壓器低頻電磁暫態(tài)模型研究的不足,有力地促進(jìn)了包含磁滯電感的變壓器低頻電磁暫態(tài)模型在EMTP-ATP類軟件中的應(yīng)用,并為變壓器低頻電磁暫態(tài)模型向?qū)掝l電磁暫態(tài)模型的擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 4.17 試驗(yàn)三相五柱變壓器短路測試ig. 4.17 Tested three-phase five-legged transformer short-circuit 表 4.6 繞組參數(shù)Table 4.6 Winding parameters參數(shù) 數(shù)值 備注RH4.84 mΩ 一次側(cè)RL4.84 mΩ 二次側(cè)LHL6.94 μH 二次側(cè)LLC2.29 μH 二次側(cè)繞組匝數(shù) 14 : 14驗(yàn)變壓器鐵芯和繞組參數(shù)的測量，可得到如表 4.7  利用第三章所建立的變壓器低頻電磁暫態(tài)模型對(duì)勵(lì)磁6
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 李超;徐啟峰;;J-A模型誤差修正和溫度特性仿真[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2014年09期

2 董霞;劉志珍;寧大海;甘信廣;高一飛;陳冉;牟旭濤;;基于傳輸線模型的三相變壓器直流偏磁仿真分析[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2012年23期

3 李曉萍;彭青順;李金保;文習(xí)山;魯海亮;;變壓器鐵心磁滯模型參數(shù)辨識(shí)[J];電網(wǎng)技術(shù);2012年02期

4 李貞;李慶民;李長云;孫秋芹;婁杰;;J-A磁化建模理論的質(zhì)疑與修正方法研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年03期

5 曹林;何金良;張波;;直流偏磁狀態(tài)下電力變壓器鐵心動(dòng)態(tài)磁滯損耗模型及驗(yàn)證[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2008年24期

6 李曉萍,文習(xí)山,陳慈萱;單相變壓器直流偏磁勵(lì)磁電流仿真分析[J];高電壓技術(shù);2005年09期

7 江健武,趙靈;一起電磁式TV諧振事故的分析[J];高電壓技術(shù);2004年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 楊鳴;鐵磁諧振過電壓非線性特性及其柔性抑制策略研究[D];重慶大學(xué);2014年

2 烏云高娃;變壓器勵(lì)磁涌流的分析與控制研究[D];武漢大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 劉暢;大型變壓器直流偏磁飽和評(píng)估軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

2 劉宗良;用于電網(wǎng)GIC影響分析的變壓器模型研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

3 李曉飛;地磁感應(yīng)電流作用下的變壓器模型研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2008年

4 郭飛;電力系統(tǒng)鐵磁諧振數(shù)字仿真研究[D];重慶大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2612561