变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法与流程

本发明涉及电力系统，具体而言，涉及一种变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法。

背景技术：

1、现有的电力系统分析软件中均忽略变压器励磁支路，仅考虑短路阻抗，并计及变比影响。

2、机电暂态仿真中的变压器仅采用准稳态模型，为代数方程模型，无法准确仿真变压器阻抗及磁饱和特性对电压、电流动态特性的影响，更无法直接获取考虑饱和特性的仿真结果。

3、可见，现有的暂态仿真软件在分析大电网时，由于其变压器模型没有考虑电-磁转换过程，更无法考虑到饱和特性对过电压造成的影响，其仿真得到的过电压结果存在准确性与正确性的问题，可能导致结果的不可信，进一步影响到对电网的暂态安全稳定分析工作的顺利进行。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其考虑了变压器饱和的影响，优化了仿真方法的准确性，并且避免了直接考虑变压器饱和特性进行仿真的效率低下、数值不稳定的缺陷。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、本发明的实施例提供一种变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，方法包括：

4、s1：通过极点拟合技术，获取频域阻抗z(ω)在s域下的表达式z(s)以及频域导纳g(ω)在s域下的表达式g(s)，其中，ω为电角度，s是拉普拉斯变换中的复变数；

5、s2：利用变压器的端口电压相量曲线以及g(s)，通过时域卷积求解等效的注入电流

6、s3：利用变压器饱和电流基波分量计算公式，计算在变压器的端口电压相量曲线下的饱和电流

7、s4：记目前迭代中的变压器的端口电压相量曲线为利用以及z(s)，通过时域卷积求解新的端口电压相量曲线

8、s5：计算与之间的差距，如果差距不超过阈值，则为修正后的电压曲线；如果差距超过阈值，则返回执行s3。

9、在可选的实施方式中，s1包括：

10、通过极点拟合技术对频域阻抗z(ω)进行拟合，得到np个极点pk以及np个留数z0k，其中，k＝1，2，…np，即获取频域阻抗z(ω)在s域下的表达式z(s)：

11、

12、其中，pk、z0k、d为拟合得到的参数。

13、在可选的实施方式中，s1包括：

14、对频域阻抗z(ω)的逆即频域导纳g(ω)＝z-1(ω)进行拟合，得到nq个极点qk以及nq个留数g0k，其中，k＝1，2，…nq，即获取频域导纳g(ω)在s域下的表达式g(s)：

15、

16、其中，qk、g0k、c为拟合得到的参数。

17、在可选的实施方式中，在s1中，z(s)和g(s)的极点的确定流程包括：

18、预设未知函数f(s)：

19、

20、其中，f(s)表示z(s)或g(s)，n为极点个数，cn*为待求的留数，an*为待求的极点，d*为待求的常数项，h*为待求的微分项系数，n为复平面总数；

21、采用极点拟合的迭代方法求解极点，迭代过程中，每次迭代更新an，得到f(s)的真正极点，an为n个复平面上负半部分随机选取的初始复数极点；

22、对于g(s)和z(s)的所有极点，均平移-100πj即可得到最终的极点。

23、在可选的实施方式中，采用极点拟合的迭代方法求解极点，迭代过程中，每次迭代更新an，得到f(s)的真正极点的步骤，包括：

24、初始化一个函数f0(s)，满足：

25、

26、其中；cn为初始留数；d为初始的常数项；h为初始的微分项系数；

27、引入一个额外函数σ(s)，假设σ(s)的零点为f(s)的真实极点an*，也就是迭代到下一步的an的值，而σ(s)的极点是假设的初始复数极点an；

28、基于σ(s)的极点特性，将σ(s)写成：

29、

30、式中，为额外函数σ(s)在各个极点的留数，这些留数使得σ(s)的零点为f(s)的待求的极点an*；

31、基于σ(s)的零点特性，σ(s)和f(s)相乘后得到的σ(s)f(s)的极点就是初始复数极点an：

32、

33、式中，c′n为σ(s)和f(s)相乘后的极点留数，d′为σ(s)和f(s)相乘后的常数项，h′为σ(s)和f(s)相乘后的微分系数项；

34、进行最小二乘法计算待定系数，确定σ(s)的表达式，得到σ(s)的零点，也就是设想中的f(s)的真正极点。

35、在可选的实施方式中，进行最小二乘法计算待定系数，确定σ(s)的表达式的步骤，包括：

36、化简σ(s)f(s)的表达式，得到f(s)的表达式：

37、

38、采用最小二乘法将f(s)的表达式写成：

39、

40、式中，sk为m个扫频频率点f1、f2、···、fm对应的复变数，即s1＝i*f1，sk＝i*fk，sm＝i*fm，k＝1、···、m，a1、···、an为当前迭代步骤中的已知极点，c′1、···、c′n为待求的σ(s)和f(s)相乘后的极点留数，为当前迭代步骤中σ(s)和f(s)相乘后的极点留数；

41、通过最小二乘法确定参数确定σ(s)的表达式。

42、在可选的实施方式中，s2包括：

43、利用前序仿真获得变压器的端口电压相量曲线并用复数表示；

44、通过下式计算：

45、

46、式中，*表示卷积运算，为前序仿真获得变压器的端口电压相量曲线。

47、在可选的实施方式中，s3包括：

48、通过下式计算：

49、

50、

51、式中，β为饱和角，k为变压器的饱和曲线电压拐点标幺值，为变压器端口过电压标幺值，la为变压器空心电感，j为单位虚数。

52、在可选的实施方式中，s4包括：

53、通过下式计算：

54、

55、在可选的实施方式中，s5包括：

56、与之间的差距ε采用下式计算：

57、

58、其中，||·||2表示二范数。

59、本发明实施例提供的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法的有益效果包括：

60、该方法旨在对传统电网过电压暂态仿真结果进行改进，通过考虑变压器饱和特性，采用构建接入点极点拟合和励磁电流反馈的迭代系统，预测变压器饱和特性对过电压的量化影响。这种过电压预测方法考虑了变压器饱和的影响，优化了仿真方法的准确性，并且避免了直接考虑变压器饱和特性进行仿真的效率低下、数值不稳定的缺陷。

技术特征：

1.一种变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，s1包括：

3.根据权利要求2所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，s1包括：

4.根据权利要求3所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，在s1中，z(s)和g(s)的极点的确定流程包括：

5.根据权利要求4所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，采用极点拟合的迭代方法求解极点，迭代过程中，每次迭代更新an，得到f(s)的真正极点的步骤，包括：

6.根据权利要求5所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，进行最小二乘法计算待定系数，确定σ(s)的表达式的步骤，包括：

7.根据权利要求6所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，s2包括：

8.根据权利要求7所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，s3包括：

9.根据权利要求8所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，s4包括：

10.根据权利要求9所述的变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法，其特征在于，s5包括：

技术总结本发明提供一种变压器饱和因素对电网过电压的影响预测方法。方法包括：S1：通过极点拟合技术，获取频域阻抗Z(ω)和频域导纳G(ω)在s域下的表达式Z(s)以及G(s)；S2：利用变压器的端口电压相量曲线以及G(s)，求解等效的注入电流S3：计算在变压器的端口电压相量曲线下的饱和电流S4：求解新的端口电压相量曲线S5：计算与之间的差距，如果差距不超过阈值，则为修正后的电压曲线；如果差距超过阈值，则返回执行S3。该方法考虑了变压器饱和的影响，优化了仿真方法的准确性，并且避免了直接考虑变压器饱和特性进行仿真的效率低下、数值不稳定的缺陷。技术研发人员：范越,段乃欣,霍超,谭镇东,董雪涛,于智同,荣秀婷,宋炎侃受保护的技术使用者：国家电网有限公司西北分部技术研发日：技术公布日：2024/7/25