一種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器建模方法
【專利摘要】一種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器建模方法，屬于數(shù)字仿真建模方法【技術(shù)領(lǐng)域】。該建模方法定義物理量及其正方向；列出各個(gè)繞組的電壓方程——分析磁路結(jié)構(gòu)，根據(jù)安培環(huán)路定理等——將每相結(jié)構(gòu)拆分分別等效為兩個(gè)飽和三繞組變壓器和一個(gè)電抗器，拆分前后模型的電磁特性相同，從而實(shí)現(xiàn)了通過常規(guī)變壓器和電抗器模型的組合對(duì)原有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的等效模擬。本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)便的數(shù)字仿真建模方法，能正確描述原模型的工作原理，解決了現(xiàn)有數(shù)字仿真軟件無法針對(duì)新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器進(jìn)行仿真分析的技術(shù)難題，為該新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器故障暫態(tài)仿真提供了新的技術(shù)手段，對(duì)新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器的保護(hù)和控制系統(tǒng)的研制具有指導(dǎo)意義。
【專利說明】—種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器的建模方法，屬于數(shù)字仿真建模方法【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電網(wǎng)特高壓骨干網(wǎng)架的建設(shè)，超/特高壓線路巨大的容性充電功率、劇烈的潮流變化對(duì)電網(wǎng)的無功電壓控制帶來很大的困難。且伴隨風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電的大規(guī)模集中接入，超/特高壓輸電通道上潮流變化及無功電壓波動(dòng)越發(fā)頻繁，加劇了無功電壓控制的難度。并聯(lián)電抗器作為一種新型FACTS裝置，通過動(dòng)態(tài)補(bǔ)償輸電線路過剩的容性無功功率，可以有效地抑制高壓輸電線路的容升效應(yīng)、操作過電壓、潛供電流等現(xiàn)象，降低線路損耗，提高電壓穩(wěn)定水平及線路傳輸功率，在超/特高壓電網(wǎng)中應(yīng)用前景廣泛。
[0003]由于特高壓并聯(lián)電抗器電路與磁路結(jié)構(gòu)的特殊性、工作原理與諧波含量的復(fù)雜性，在數(shù)字仿真仿真軟件中建模難度很大。如何根據(jù)特高壓并聯(lián)電抗器的本體結(jié)構(gòu)、工作原理、控制特性建立準(zhǔn)確可靠的數(shù)字仿真模型是研究的關(guān)鍵，且目前國(guó)內(nèi)外主要的幾種電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真軟件(如:ATP/EMTP、PSCAD/EMTDC、MATLAB/SMULINK)及作為重要的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為模擬測(cè)試平臺(tái)的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)(RTDS)中尚未集成其模型，給仿真分析帶來了困難。
[0004]文獻(xiàn)《超高壓磁控式并聯(lián)電抗器仿真建模方法》(鄧占鋒等.超高壓磁控式并聯(lián)電抗器仿真建模方法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2008，28 (36):108?113)給出了圖(I)所示四柱式鐵心結(jié)構(gòu)的超高壓并聯(lián)電抗器的建模方法(圖中繞組編號(hào)I表示網(wǎng)側(cè)繞組，繞組編號(hào)2表控制繞組)。
[0005]圖2是一種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器一次接線和繞組分布示意圖。圖2 (a)給出了一種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器(下文簡(jiǎn)稱新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器)的三相一次接線(圖中繞組編號(hào)I表示網(wǎng)側(cè)繞組，繞組編號(hào)2表示控制繞組，繞組編號(hào)3表示補(bǔ)償繞組)，網(wǎng)側(cè)繞組(I)三相接成Y形，中心點(diǎn)直接接地；三相控制繞組(2)并聯(lián)于整流輸出兩端；補(bǔ)償繞組(3)接為角形。新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器本體為三相電抗器組，每相電抗器是三柱式鐵心結(jié)構(gòu)，網(wǎng)側(cè)繞組(I)每相采用分支繞組結(jié)構(gòu)，串聯(lián)順接在兩個(gè)鐵心上軛上；補(bǔ)償繞組(3)繞法與網(wǎng)側(cè)繞組(I)相同，置于兩鐵心下軛，控制繞組(2)則繞在鐵心中柱上。圖2 (b)即為該新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器單相電抗器繞組分布圖(圖中繞組編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系同圖2 ( a )，其結(jié)構(gòu)和繞組分布與圖(I)所示的超高壓并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)有很大不同:每相電抗器采用三柱鐵心結(jié)構(gòu)而不是四柱鐵心結(jié)構(gòu)。網(wǎng)側(cè)繞組布置在鐵心上軛而非鐵心中柱上，兩根網(wǎng)側(cè)繞組(I)采取串聯(lián)順接而非并聯(lián)的形式?？刂评@組不再采用分支繞組結(jié)構(gòu)，且三相控制繞組并聯(lián)于整流輸出兩端而非串聯(lián)，且增加了補(bǔ)償繞組(3)采用分支繞組結(jié)構(gòu)分別繞在兩個(gè)鐵心下軛上串聯(lián)順接，三相補(bǔ)償繞組接成三角形連接。文獻(xiàn)《超高壓磁控式并聯(lián)電抗器仿真建模方法》給出的模型對(duì)于這新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器并不適用，需尋求新的建模方法和手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)上述新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器，提出了一種新的建模方法。所述新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器一次接線形式為:網(wǎng)側(cè)繞組(I)三相接成Y形，中心點(diǎn)直接接地；補(bǔ)償繞組(3)接為角形；控制繞組(2)三相并聯(lián)于整流輸出兩端，所述新結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器本體為三相電抗器組，每相電抗器的單相繞組的鐵心包括鐵心中柱(A)，左旁柱及左上下軛(B)、右旁柱及右上下軛(C)。網(wǎng)側(cè)繞組(I)每相采用分支繞組結(jié)構(gòu)，串聯(lián)順接于兩個(gè)鐵心上軛上；補(bǔ)償繞組(3)繞法與網(wǎng)側(cè)繞組(I)相同，置于兩個(gè)鐵心下軛上，控制繞組(2)則繞在鐵心中柱上。
[0007]一種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器建模方法，所述建模方法包括如下步驟:
[0008]步驟1:定義物理量及其正方向，記各繞組支路電流為i，電壓為U，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e,漏電感為L(zhǎng),電阻為r,繞組匝數(shù)為N,磁場(chǎng)強(qiáng)度為H,磁通為Φ,磁路長(zhǎng)度為I。電流1、電壓U、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e、漏電感L、電阻r、繞組匝數(shù)N的下標(biāo)編號(hào)I對(duì)應(yīng)網(wǎng)側(cè)繞組，編號(hào)2對(duì)應(yīng)控制繞組，編號(hào)3對(duì)應(yīng)補(bǔ)償繞組；當(dāng)帶有雙下標(biāo)時(shí)，第一下標(biāo)B表示左旁柱及左上下軛，C表示右旁柱及右上下軛，第二下標(biāo)表示繞組編號(hào)。磁場(chǎng)強(qiáng)度Hk、磁通Φ,、磁路長(zhǎng)度Ik Ck =1，2，3)的下標(biāo)k表示磁路編號(hào)，第I磁路對(duì)應(yīng)鐵心中柱(A)部分的磁路，第2磁路對(duì)應(yīng)左旁柱及左上下軛(B)部分的磁路，第3磁路對(duì)應(yīng)右旁柱及右上下軛(C)部分的磁路。
[0009]步驟2:列出各個(gè)繞組的電壓方程:.,4 ,- ?Φ2 Μ ?Φ,
【權(quán)利要求】
1.一種新型三柱式鐵心結(jié)構(gòu)的特高壓并聯(lián)電抗器建模方法，其特征在于，所述建模方法包括如下步驟: 步驟1:定義物理量及其正方向，記各繞組支路電流為i，電壓為U，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e，漏電感為L(zhǎng)，電阻為r，繞組匝數(shù)為N，磁場(chǎng)強(qiáng)度為H，磁通為Φ，磁路長(zhǎng)度為I ;電流1、電壓U、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e、漏電感L、電阻r、繞組匝數(shù)N的下標(biāo)編號(hào)I對(duì)應(yīng)網(wǎng)側(cè)繞組，編號(hào)2對(duì)應(yīng)控制繞組，編號(hào)3對(duì)應(yīng)補(bǔ)償繞組；當(dāng)帶有雙下標(biāo)時(shí)，第一下標(biāo)B表示左旁柱及左上下軛，C表示右旁柱及右上下軛，第二下標(biāo)表示繞組編號(hào)；磁場(chǎng)強(qiáng)度Hk、磁通Φ,、磁路長(zhǎng)度Ik (k = I, 2，3)的下標(biāo)k表示磁路編號(hào)，第I磁路對(duì)應(yīng)鐵心中柱(A)部分的磁路，第2磁路對(duì)應(yīng)左旁柱及左上下軛(B)部分的磁路，第3磁路對(duì)應(yīng)右旁柱及右上下軛(C)部分的磁路； 步驟2:列出各個(gè)繞組的電壓方程:.r dit ? ?Φ2 ?Τ ?Φ3
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103440394SQ201310432264
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】鄭濤, 趙彥杰 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)