【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力設備多物理場快速計算領域，具體涉及一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法及相關裝置。
技術介紹
1、特高壓變電站和換流站是特高壓直流輸電系統中的關鍵節點，它們承擔著信號處理、交直流轉換、過電壓保護等重要任務。隨著以新能源為主的電力系統建設，站內設備數量和容量顯著增加。其中，變壓器是電能傳輸和應用過程中的關鍵設備，保證其安全穩定運行對提高電力系統可靠性有重要的意義。變壓器突發短路時，短路電流的激增會導致繞組承受的電磁力急劇增加，進而導致繞組形變甚至被破壞，影響變壓器的安全穩定運行。因此，準確實時掌握變壓器在短路狀態下的漏磁場和電磁力分布、開發其快速計算分析技術對保障變壓器安全穩定運行至關重要。
2、物理場仿真分析技術是利用有限元法求解微分方程描述的場問題的數值計算方法。隨著仿真理論和計算機技術的進步，目前已經成為一種非常成熟的技術，多種商業軟件都具有電磁場有限元仿真計算的功能。然而，變壓器結構復雜，網格節點數量龐大，造成了較大的計算量；同時變壓器鐵心由鐵磁材料制成，其相對磁導率具有典型的非線性特征，在每一個時間步的計算中需要多次迭代，耗費大量時間，嚴重制約了變壓器短路分析的計算效率。因此，為了實現變壓器短路分析的實時仿真，亟需開發模型降階方法，掌握變壓器磁場快速計算方法，大幅降低仿真計算所需時間，提高仿真計算的效率。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法及相關裝置，本專利技術能
2、為達到上述目的，本專利技術通過采用以下技術方案予以實現：
3、一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，包括如下過程：
4、通過已預建立的高維空間中變壓器短路磁場的全階計算模型，迭代計算前若干個時間步數的矢量磁位；
5、根據矢量磁位構建解向量的快照矩陣；
6、根據迭代計算前若干個時間步數的矢量磁位過程中的非線性項構建非線性項的快照矩陣；
7、基于本征正交分解方法并結合解向量的快照矩陣得到一組正交基；
8、利用所述正交基，構建降階子空間；
9、將變壓器短路磁場的全階計算模型投影到降階子空間中，得到變壓器短路磁場降階計算模型；
10、基于離散經驗插值方法并結合非線性項的快照矩陣，獲取非線性項的插值矩陣；
11、利用非線性項的插值矩陣更新變壓器短路磁場降階計算模型中的非線性項；
12、使用更新完非線性項的變壓器短路磁場降階計算模型迭代計算，得到降階子空間中的矢量磁位；
13、將降階子空間中的矢量磁位重構回高維空間，由重構后的矢量磁位計算得到變壓器短路故障下的磁場。
14、優選的，所述高維空間中變壓器短路磁場的全階計算模型的建立過程包括：
15、建立變壓器二維軸對稱幾何模型；
16、設置變壓器二維軸對稱幾何模型計算磁場所需的材料參數和約束條件；
17、在設置了材料參數和約束條件的變壓器二維軸對稱幾何模型的基礎上，采用伽遼金有限元方法建立高維空間中變壓器短路磁場的全階計算模型。
18、優選的：所述材料參數包括材料相對介電常數、電導率以及磁導率；
19、所述約束條件包括各繞組的激勵、軸對稱邊界條件、外部邊界條件以及各結構初始矢量磁位。
20、優選的，所述正交基所表征的系統特征至少要超過99.99%。
21、優選的，利用非線性項的插值矩陣更新變壓器短路磁場降階計算模型中的非線性項時，每次迭代計算磁場分布時，根據上一個時間步磁場的分布情況，計算非線性項中插值點的數值，結合非線性項插值矩陣，更新非線性項剛度矩陣。
22、本專利技術還提供了一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算系統，用于實現本專利技術如上所述的變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，包括：
23、矢量磁位計算單元：用于通過已預建立的高維空間中變壓器短路磁場的全階計算模型，迭代計算前若干個時間步數的矢量磁位；
24、解向量快照矩陣構建單元：用于根據矢量磁位構建解向量的快照矩陣；
25、非線性項快照矩陣構建單元：用于根據迭代計算前若干個時間步數的矢量磁位過程中的非線性項構建非線性項的快照矩陣；
26、正交基計算單元：用于基于本征正交分解方法并結合解向量的快照矩陣得到一組正交基；
27、降階子空間構建單元：用于利用所述正交基，構建降階子空間；
28、降階單元：用于將變壓器短路磁場的全階計算模型投影到降階子空間中，得到變壓器短路磁場降階計算模型；
29、插值矩陣獲取單元：用于基于離散經驗插值方法并結合非線性項的快照矩陣，獲取非線性項的插值矩陣；
30、非線性項更新單元：用于利用非線性項的插值矩陣更新變壓器短路磁場降階計算模型中的非線性項；
31、降階子空間磁場計算單元：用于使用更新完非線性項的變壓器短路磁場降階計算模型迭代計算，得到降階子空間中的矢量磁位；
32、磁場重構單元：用于將降階子空間中的矢量磁位重構回高維空間，由重構后的矢量磁位計算得到變壓器短路故障下的磁場。
33、本專利技術還提供了一種電子設備，其特征在于，包括：
34、一個或多個處理器；
35、存儲裝置，其上存儲有一個或多個程序；
36、當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執行時，使得所述一個或多個處理器實現本專利技術如上所述的變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法。
37、本專利技術還提供了一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，其中，所述計算機程序被處理器執行時實現本專利技術如上所述的變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法。
38、本專利技術還提供了一種變壓器短路故障下電磁力快速分析計算方法，包括：
39、通過本專利技術如上所述的變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法計算變壓器短路故障下的磁場；
40、通過所述變壓器短路故障下的磁場計算變壓器短路電磁力。
41、本專利技術還提供了一種變壓器短路故障下電磁力快速分析計算系統，包括：
42、高維空間磁場計算模塊：用于通過本專利技術如上所述的變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法計算變壓器短路故障下的磁場；
43、電磁力計算模塊：用于通過所述變壓器短路故障下的磁場計算變壓器短路電磁力。
44、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
45、本專利技術的變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，采用本征正交分解方法，構建解向量快照矩陣，通過奇異值分解，選取表征系統特征超過99.9%的特征向量作為正交基得到降階子空間，將原始方程投影到降階子空間中，實現模型降階的效果；在本征正交分解方法的基礎上，本發本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，包括如下過程：
2.根據權利要求1所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，所述高維空間中變壓器短路磁場的全階計算模型的建立過程包括：
3.根據權利要求2所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，所述正交基所表征的系統特征至少要超過99.99%。
5.根據權利要求1所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，利用非線性項的插值矩陣更新變壓器短路磁場降階計算模型中的非線性項時，每次迭代計算磁場分布時，根據上一個時間步磁場的分布情況，計算非線性項中插值點的數值，結合非線性項插值矩陣，更新非線性項剛度矩陣。
6.一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算系統，其特征在于，包括：
7.一種電子設備，其特征在于，包括：
8.一種存儲介質，其特征在于，其上存儲有計算機程序，其中，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至5任
9.一種變壓器短路故障下電磁力快速分析計算方法，其特征在于，包括：
10.一種變壓器短路故障下電磁力快速分析計算系統，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，包括如下過程：
2.根據權利要求1所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，所述高維空間中變壓器短路磁場的全階計算模型的建立過程包括：
3.根據權利要求2所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，所述正交基所表征的系統特征至少要超過99.99%。
5.根據權利要求1所述的一種變壓器短路故障下磁場快速分析計算方法，其特征在于，利用非線性項的插值矩陣更新變壓器短路磁場降階計算模型中的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何文志，李元佳，王青于，田淞鉑，彭宗仁，劉鵬，楚智霖，王銳，程建偉，吳澤華，楊家輝，張承周，吳超平，
申請(專利權)人：廣東電網有限責任公司東莞供電局，
類型：發明
國別省市：
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