单相多绕组变压器的校验方法及设备与流程

本技术涉及电力系统，尤其涉及一种单相多绕组变压器的校验方法及设备。

背景技术：

1、为实现单相多绕组变压器电磁暂态过程高精度仿真，需要建立变压器等效电路模型。现有单相多绕组变压器主流建模方式为先整合包含励磁电感与漏电感的完整电感矩阵再直接求逆得到绕组耦合参数。但是变压器铁心励磁电感由大截面磁路决定，数值远大于绕组狭小缝隙对应的漏电感，二者数值量级相差上千甚至上万倍，数值差距悬殊会让完整电感矩阵各行、列数值尺度严重失衡，形成病态矩阵。病态矩阵的数值稳定性极差，数值计算时产生的微小舍入误差会在矩阵求逆的数学运算中持续放大，导致最终输出的绕组耦合参数偏离真实漏磁耦合水平，无法精准还原绕组之间真实漏磁交互关系，难以满足电磁暂态高精度仿真需求。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供一种单相多绕组变压器的校验方法及设备。

2、为解决上述技术问题，本技术提出以下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种单相多绕组变压器的校验方法，方法包括：获取变压器中每一对绕组的短路电抗参数，短路电抗参数为变压器出厂前利用短路试验得到的实测参数；根据短路电抗参数构建降阶参考电抗矩阵，降阶参考电抗矩阵用于表征以变压器中任意一个绕组为基准绕组时，其余的非基准绕组相互之间以及各非基准绕组与基准绕组之间的漏电抗耦合关系；对降阶参考电抗矩阵进行求逆运算，得到降阶逆电抗矩阵；对降阶逆电抗矩阵进行维度扩展，得到覆盖变压器全部绕组的完整逆电抗矩阵；在变压器的任意两个绕组之间设置耦合电纳，并使各耦合电纳的电纳参数与完整逆电抗矩阵中对应绕组组合的元素值相同，以形成变压器的多边形等效耦合电路；向多边形等效耦合电路施加电压激励，将多边形等效耦合电路响应于电压激励的电流输入继电保护装置，计算继电保护装置采集的电流采样值与继电保护装置的电流保护定值之间的偏差，根据偏差生成保护定值校验结果。

4、本技术依托变压器短路试验参数单独构建仅包含统一量级漏电参数的降阶参考电抗矩阵，矩阵内部参数数值量级一致、数值尺度均衡，从根源避免矩阵病态问题，后续对降阶参考电抗矩阵求逆、维度扩展得到完整逆电抗矩阵，全程不会放大计算舍入误差，依托完整逆电抗矩阵搭建的多边形等效耦合电路，可精准计算绕组耦合参数，完整还原绕组之间真实漏磁交互关系，满足变压器电磁暂态高精度仿真需求。

5、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，选取变压器的任一绕组作为基准绕组，将第i个非基准绕组与基准绕组之间的短路电抗参数，作为降阶参考电抗矩阵中第i行第i列的元素值，其中1≤i≤n-1，n为变压器绕组总数量；将第i个非基准绕组、第j个非基准绕组各自与基准绕组之间的短路电抗参数、以及第i个非基准绕组与第j个非基准绕组相互之间的短路电抗参数进行联合运算所得结果，作为降阶参考电抗矩阵中第i行第j列的元素值，其中1≤j≤n-1。

6、本技术采用基准绕组短路电抗填充对角元、两组绕组与基准绕组短路电抗联合运算填充非对角元的矩阵赋值方式。该赋值逻辑严格贴合多绕组漏磁通叠加物理平衡关系，矩阵每一项元素值都能对应真实绕组之间漏磁耦合程度，不存在人为近似假设；仅依靠现场可直接测得的短路电抗就能完成矩阵填充，不需要额外推导、换算中间物理量，简化底层矩阵数据生成过程，保障后续求逆得到的耦合系数贴合设备真实漏磁特性。

7、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，将降阶逆电抗矩阵中第i行第j列的元素值，作为完整逆电抗矩阵第i行第j列的元素值；将完整逆电抗矩阵第i行中列索引为1至n-1的全部元素值相加后取相反数，作为完整逆电抗矩阵第i行第n列的元素值；将完整逆电抗矩阵第i行第n列的元素值，作为完整逆电抗矩阵第n行第i列的元素值；将完整逆电抗矩阵第n行中列索引为1至n-1的全部元素值相加后取相反数，作为完整逆电抗矩阵第n行第n列的元素值。

8、本技术采用各行、列求和取反的规则，由低阶降阶逆矩阵扩充为全绕组完整逆电抗矩阵。该扩充计算仅使用加减基础代数运算，无高阶拟合、迭代操作，不会在矩阵扩充环节引入额外计算误差。

9、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，获取变压器的空载损耗参数和额定电气参数，空载损耗参数为变压器出厂前利用开路试验得到的实测参数；根据空载损耗参数和额定电气参数确定各绕组对应的铁心损耗等效电阻的电阻值；将第x个绕组对应的铁心损耗等效电阻的一端连接至第x个绕组端口，另一端连接至接地端，以形成变压器的多边形等效耦合电路，其中1≤x≤n。

10、本技术在多边形等效耦合电路基础上，独立求解每个绕组的铁心损耗等效电阻，并一一并联至对应绕组端口。各绕组损耗支路相互独立，单绕组通电时仅自身损耗支路耗能，多绕组同时励磁时各支路分别独立产生损耗功率，能够精准区分不同励磁工况下铁心损耗的分布特征，拓宽电路可模拟的工作场景。

11、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，根据加压绕组的额定电压和变压器的额定容量计算基准阻抗，加压绕组为在开路试验时变压器中施加额定电压的绕组；将变压器的绕组总数量与基准阻抗相乘得到第一乘积量；根据绕组的额定电压和加压绕组的额定电压确定电压比值；将空载损耗参数与电压比值的平方相乘得到第二乘积量；将第一乘积量除以第二乘积量的商值作为绕组的铁心损耗等效电阻的电阻值。

12、本技术计算单绕组铁心损耗等效电阻时引入电压变比做平方换算，匹配损耗功率与电压平方成正比的物理规律，自动消除各绕组电压基准不一致带来的计算偏差。同时引入绕组总数均分整体空载损耗，匹配多绕组共用同一铁心的磁路耦合特性，无需对每个绕组单独拆分磁路损耗试验，仅依靠一组总空载损耗数据即可算出全部绕组损耗电阻，大幅降低建模所需试验数据量。

13、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，获取加压绕组的端口电压，对端口电压进行离散化积分得到加压绕组的磁链；根据变压器的额定电气参数以及磁链确定受控电流源的电流取值；将受控电流源与加压绕组对应的铁心损耗等效电阻并联，以形成变压器的多边形等效耦合电路。

14、本技术单独求解铁心饱和受控电流源，将受控电流源与开路试验外施绕组的铁心损耗电阻并联在同一节点。二者共用端口电压作为输入量，电压采样时刻、数值完全同步，饱和非线性补偿电流与恒定损耗功率叠加无相位、幅值错位。仅在单一绕组增设受控支路，其余绕组原有耦合、损耗接线无需改动，电路改造改动量小，低成本实现铁心饱和仿真能力补充。

15、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，根据加压绕组的额定电压与工频频率确定饱和拐点磁通；根据变压器的额定容量、加压绕组的额定电压以及变压器的漏感确定等效气隙电感；根据磁链、饱和拐点磁通、变压器的励磁电流以及等效气隙电感确定受控电流源的电流取值。

16、本技术先依靠额定电压、容量等静态参数确定线性基准、饱和临界阈值，把非线性磁化曲线拆分为线性段、饱和段两段处理，避免单一大方程同时耦合多组变量造成求解发散。引入专用中间参数对复杂二次根式项做简化，减少仿真每一步的浮点运算量。通过电压离散积分实时更新磁链，每一个仿真步长都能同步更新饱和电流，动态跟随电压暂态变化，兼顾数值求解稳定性与暂态仿真精度。

17、第二方面，本技术提供了一种单相多绕组变压器的校验装置，单相多绕组变压器的校验装置包括：

18、获取模块，用于获取变压器中每一对绕组的短路电抗参数，短路电抗参数为变压器出厂前利用短路试验得到的实测参数；

19、矩阵构建模块，用于根据短路电抗参数构建降阶参考电抗矩阵，降阶参考电抗矩阵用于表征以变压器中任意一个绕组为基准绕组时，其余的非基准绕组相互之间以及各非基准绕组与基准绕组之间的漏电抗耦合关系；对降阶参考电抗矩阵进行求逆运算，得到降阶逆电抗矩阵；对降阶逆电抗矩阵进行维度扩展，得到覆盖变压器全部绕组的完整逆电抗矩阵；

20、等效模块，用于在变压器的任意两个绕组之间设置耦合电纳，并使各耦合电纳的电纳参数与完整逆电抗矩阵中对应绕组组合的元素值相同，以形成变压器的多边形等效耦合电路；

21、校验模块，用于向多边形等效耦合电路施加电压激励，将多边形等效耦合电路响应于电压激励的电流输入继电保护装置，计算继电保护装置采集的电流采样值与继电保护装置的电流保护定值之间的偏差，根据偏差生成保护定值校验结果。

22、为了实现上述目的，根据本技术的第三方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述第一方面的单相多绕组变压器的校验方法。

23、为了实现上述目的，根据本技术的第四方面，提供了一种电子设备，所述设备包括至少一个处理器、以及与处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，处理器、存储器通过总线完成相互间的通信；处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行上述第一方面的单相多绕组变压器的校验方法。

24、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。