一种基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效方法与流程

本发明涉及电力系统仿真与分析，尤其涉及一种基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效方法。

背景技术：

1、在电力系统中，特高压并联电抗器是维持系统稳定性、降低电流谐波以及维护电压水平的关键组件。然而，电抗器在实际运行中常常面临故障挑战，这可能导致电力系统的稳定性和灵敏性下降。目前研究电抗器的故障情况的方法主要集中在仿真实验和实地测试上，存在一定的局限性。仿真实验耗时长且有时无法全面揭示故障的深层次原因；实地测量又存在测量成本高，内部故障测量困难，测量人员安全性等问题。

2、对此，有学者提出了采用缩比模型的方法，通过对缩小比例的模型施加各种激励来模拟真实电抗器的各种工况与故障情况。在当前的背景技术中，存在一些专利和文献涉及电抗器缩比模型的研究，最接近的现有技术文件可能包含有关电抗器缩比模型结构优化方法的内容，但在处理电抗器缩比模型故障激励施加数值的问题上仍然存在一些亟待解决的问题，一是缺乏有效手段解决缩比模型大小尺寸不一致导致的故障激励数值不确定性；二是在局部放电等具体故障场景中的模拟精度有待提高。

3、解决这些问题的困难主要源于缩比模型与真实结构的尺寸差异，导致在模拟时难以准确地匹配故障激励数值。因此，有必要提出一种新的、更有效的方法，以解决电抗器故障模拟中存在的这些问题和困难。

技术实现思路

1、为此，本发明实施例提供了一种基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效方法，用于解决现有技术中无法有效处理真实电抗器与缩比模型尺寸不一致所带来的故障激励数值不确定性，以及在具体故障场景下的模拟精度有待提高等问题。

2、为了解决上述问题，本发明实施例提供一种基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效方法，该方法包括：

3、s1：采集真实电抗器局部故障时的信号；

4、s2：构建真实电抗器仿真模型和电抗器缩比模型；

5、s3：仿真真实电抗器局部故障时，在真实电抗器仿真模型中，通过调整施加的故障激励，使在真实电抗器仿真模型上采集到的信号与真实电抗器发生故障时采集到的外部响应信号一致；

6、s4：在电抗器缩比模型中，添加与真实电抗器仿真模型中相同位置相同大小的故障激励，并不断调整故障激励的大小，同时采集此时的外部响应信号，得到激励源与响应信号所对应的映射关系；

7、s5：根据映射关系，获得电抗器缩比模型与真实电抗器仿真模型局部放电故障时故障激励的匹配关系。

8、优选地，构建真实电抗器仿真模型的方法具体包括：

9、考虑电场、磁场、温度场多个物理场的影响，利用真实电抗器的物理参数和结构参数建立详细的三维仿真几何模型，所述模型考虑了真实电抗器的结构特征、材料属性，包括绕组、内部结构、铁芯、器身磁分路、屏蔽帽、油箱和散热器在内的电抗器主要结构部件，又对缠绕导线上包裹的绝缘纸和缠绕油管间隙中的油管支板进行了简化，同时在油箱左右两侧各连接散热片，用以增加散热面积。

10、优选地，构建电抗器缩比模型的方法具体包括：

11、在构建电抗器缩比模型的过程中，考虑尺寸缩放因素，以确保电抗器缩比模型在几何尺寸与内部结构上与真实电抗器相匹配。

12、优选地，所述局部故障包括局部放电故障、局部过热故障。

13、优选地，仿真真实电抗器局部放电故障时，在屏蔽帽处添加放电源，并在真实电抗器仿真模型外部取油口处采集超声信号，不断调整放电源的数值以及放电位置，直至与真实电抗器局部放电故障时外部采集到的超声信号一致。

14、优选地，仿真真实电抗器局部过热故障时，在器身磁分路添加热源，并在真实电抗器仿真模型油箱壁固定点采集温度值，不断调整磁分路热源数值以及过热点位置，直至与真实电抗器过热故障时外部油箱壁温度一致。

15、优选地，采用拟合方法建立激励源与响应信号所对应的映射关系，其中拟合函数为：

16、y＝β0+β1x1+β2x2+…+βnxn+∈

17、式中，y表示因变量，x1,x2,...,xn表示自变量，β0,β1,β2,...,βn表示回归系数，∈表示随机误差。

18、本发明实施例还提供了一种基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效系统，该系统包括：

19、信号采集模块，用于采集真实电抗器局部故障时的信号；

20、仿真模型构建模块，用于构建真实电抗器仿真模型和电抗器缩比模型；

21、真实电抗器仿真模块，用于仿真真实电抗器局部故障时，在真实电抗器仿真模型中，通过调整施加的故障激励，使在真实电抗器仿真模型上采集到的信号与真实电抗器发生故障时采集到的外部响应信号一致；

22、电抗器缩比模型仿真模块，用于在电抗器缩比模型中，添加与真实电抗器仿真模型中相同位置相同大小的故障激励，并不断调整故障激励的大小，同时采集此时的外部响应信号，得到激励源与响应信号所对应的映射关系；

23、激励匹配模块，用于根据映射关系，获得电抗器缩比模型与真实电抗器仿真模型局部放电故障时故障激励的匹配关系。

24、优选地，构建真实电抗器仿真模型的方法具体包括：

25、考虑电场、磁场、温度场多个物理场的影响，利用真实电抗器的物理参数和结构参数建立详细的三维仿真几何模型，所述模型考虑了真实电抗器的结构特征、材料属性，包括绕组、内部结构、铁芯、器身磁分路、屏蔽帽、油箱和散热器在内的电抗器主要结构部件，又对缠绕导线上包裹的绝缘纸和缠绕油管间隙中的油管支板进行了简化，同时在油箱左右两侧各连接散热片，用以增加散热面积。

26、优选地，构建电抗器缩比模型的方法具体包括：

27、在构建电抗器缩比模型的过程中，考虑尺寸缩放因素，以确保电抗器缩比模型在几何尺寸与内部结构上与真实电抗器相匹配。

28、优选地，所述局部故障包括局部放电故障、局部过热故障。

29、优选地，仿真真实电抗器局部放电故障时，在屏蔽帽处添加放电源，并在真实电抗器仿真模型外部取油口处采集超声信号，不断调整放电源的数值以及放电位置，直至与真实电抗器局部放电故障时外部采集到的超声信号一致。

30、优选地，仿真真实电抗器局部过热故障时，在器身磁分路添加热源，并在真实电抗器仿真模型油箱壁固定点采集温度值，不断调整磁分路热源数值以及过热点位置，直至与真实电抗器过热故障时外部油箱壁温度一致。

31、优选地，采用拟合方法建立激励源与响应信号所对应的映射关系，其中拟合函数为：

32、y＝β0+β1x1+β2x2+…+βnxn+∈

33、式中，y表示因变量，x1,x2,...,xn表示自变量，β0,β1,β2,...,βn表示回归系数，∈表示随机误差。

34、本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器、存储器和总线系统，所述处理器和存储器通过该总线系统相连，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行存储器存储的指令，以实现上述所述的基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效方法。

35、本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备执行上述所述的基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效方法。

36、从以上技术方案可以看出，本发明申请具有以下优点：

37、本发明实施例提供了一种基于多场仿真的特高压并联电抗器故障模型等效方法，通过构建真实电抗器仿真模型和电抗器缩比模型，从而更准确地模拟真实电抗器的各种工况和故障情况。仿真真实电抗器局部故障(包括局部放电故障、局部过热故障)时，通过采用拟合方法建立激励源与响应信号所对应的映射关系，解决了电抗器缩比模型故障激励施加数值不确定性的问题，并提高在具体故障场景下的模拟精度。本发明为电抗器故障的准确评估提供更可靠的手段，从而为电力系统的安全稳定运行提供有效支持。