本發(fā)明涉及電力
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法及裝置。
背景技術(shù)：
：隨著電力建設(shè)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備朝著大型化方向發(fā)展。隨著變壓器電壓等級的大幅提升，作為電力系統(tǒng)主要載體之一的變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)系著電網(wǎng)的整體抗風(fēng)險(xiǎn)能力。如何保證變壓器長期處于良好的工作狀態(tài)一直是電力企業(yè)設(shè)備管理的重中之重。近些年，電網(wǎng)系統(tǒng)屢次發(fā)生因外部短路沖擊造成主變重瓦斯保護(hù)跳閘、壓力釋放閥動作噴油等。當(dāng)因外部電路短路而造成電流沖擊時繞組導(dǎo)線中所通過的短路電流數(shù)值可達(dá)到而定數(shù)值的15～20倍。變壓器在極短的時間之內(nèi)將產(chǎn)生較大的電磁力和電磁損耗。在電磁力的作用下，繞組可能會發(fā)生振動，從而影響油箱中的油流運(yùn)動，產(chǎn)生油流涌動。要準(zhǔn)確的確定油箱中的油流運(yùn)動，需要對變壓器在短路狀態(tài)產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)度分布、繞組受到的電磁力以及油流的溫升有精確的了解。要對變壓器中繞組的受力進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，首先應(yīng)對變壓器短路時的電磁場進(jìn)行精確的計(jì)算。因此，有限元法在很早就被引入到了變壓器的磁場分析中。對于變壓器的損耗計(jì)算，常有的計(jì)算手段是運(yùn)用解析公式和半經(jīng)驗(yàn)公式的時域法，正交分解合成法，但局限性太大。在采用計(jì)算機(jī)輔助分析方面，一般也都是采用2D有限元法。這些方法都能在一定程度上解決工程問題。但是這些方法本身含有的簡化太多，計(jì)算的結(jié)果適用性比較小，提供的數(shù)據(jù)難以支持進(jìn)一步的變壓器振動或油流涌動的分析。因此，針對此種大型變壓器的三維電磁場求解，進(jìn)行分析的很少見。究其原因，其大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，從而導(dǎo)致了大型變壓器三維電磁場求解效率低的技術(shù)問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法及裝置，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場求解效率低的技術(shù)問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法，包括：建立三相變壓器簡化模型；將所述三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元；對若干個所述三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析。優(yōu)選地，將所述三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元具體包括：將所述三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元。優(yōu)選地，對若干個所述三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析具體包括：對若干個所述四面體二階單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理；對所述四面體二階單元的棱邊的矢量位自由度進(jìn)行一階元計(jì)算，對所述四面體二階單元的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量位自由度進(jìn)行二階元計(jì)算，求解出三維瞬態(tài)磁場；對所述三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行計(jì)算結(jié)果分析。優(yōu)選地，對所述三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行計(jì)算結(jié)果分析具體包括：根據(jù)求解出的所述三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析確定所述三相變壓器簡化模型對應(yīng)的內(nèi)部磁場分布特性、各相繞組和鐵芯歐姆損耗，以及各相繞組受力情況。優(yōu)選地，根據(jù)求解出的所述三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析還包括：獲取到在B相短路狀態(tài)下所述三相變壓器簡化模型對應(yīng)的三相電流瞬態(tài)波形、預(yù)置時刻下所述三相變壓器簡化模型對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布云圖和在指定路徑位置下考察得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線圖。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算裝置，包括：建立單元，用于建立三相變壓器簡化模型；剖分單元，用于將所述三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元。分析單元，用于對若干個所述三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析。優(yōu)選地，剖分單元，具體用于將所述三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元。優(yōu)選地，分析單元包括：短路處理子單元，用于對若干個所述四面體二階單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理；計(jì)算子單元，用于對所述四面體二階單元的棱邊的矢量位自由度進(jìn)行一階元計(jì)算，對所述四面體二階單元的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量位自由度進(jìn)行二階元計(jì)算，求解出三維瞬態(tài)磁場；分析子單元，用于對所述三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行計(jì)算結(jié)果分析。優(yōu)選地，分析子單元包括：第一分析模塊，用于根據(jù)求解出的所述三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析確定所述變壓器簡化模型對應(yīng)的內(nèi)部磁場分布特性、各相繞組和鐵芯歐姆損耗，以及各相繞組受力情況。優(yōu)選地，分析子單元還包括：第二分析模塊，用于根據(jù)求解出的所述三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析，獲取到在A相短路狀態(tài)下所述三相變壓器簡化模型對應(yīng)的三相電流瞬態(tài)波形、預(yù)置時刻下所述三相變壓器簡化模型對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布云圖和在指定路徑位置下考察得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線圖。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法及裝置，其中，三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法包括：建立三相變壓器簡化模型；將三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元；對若干個三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場求解效率低的技術(shù)問題。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法的一個實(shí)施例的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法的另一個實(shí)施例的流程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算裝置的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算裝置的另一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為四面體二階單元示意圖；圖6(a)為B相短路時高壓側(cè)電流波形圖；圖6(b)為B相短路時該相瞬態(tài)電流波形圖；圖7(a)為變壓器剖面場強(qiáng)分布云圖；圖7(b)為變壓器鐵芯場強(qiáng)分布云圖；圖7(c)為變壓器鐵芯磁矢量分布圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法及裝置，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場求解效率低的技術(shù)問題。為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本次電磁計(jì)算采用ANSYSMaxwellR17.0低頻電磁場有限元分析軟件進(jìn)行仿真，ANSYSMaxwellR17.0集成于ANSYSElectronicDesktopR17.0電子桌面。ANSYSMaxwell是全球最著名的電磁場有限元分析軟件，廣泛應(yīng)用于電機(jī)、作動器、高壓電器設(shè)備、高壓開關(guān)等機(jī)電產(chǎn)品和電力產(chǎn)品的電磁場計(jì)算和方案優(yōu)化。請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算方法的一個實(shí)施例包括：101、建立三相變壓器簡化模型；本實(shí)施例中，當(dāng)需要對三相變壓器三維電磁場進(jìn)行分析時，首先獲取到通過Maxwell工具中的變壓器基元模型建立的三相變壓器簡化模型。102、將三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元；當(dāng)獲取到通過Maxwell工具中的變壓器基元模型建立的三相變壓器簡化模型，需要通過Maxwell工具的靜態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格將三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元。103、對若干個三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析。當(dāng)通過Maxwell工具的靜態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格將變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元之后，需要通過Maxwell工具對若干個三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析。請參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相變壓器三維電磁場的計(jì)算方法的另一個實(shí)施例包括：201、建立三相變壓器簡化模型；本實(shí)施例中，當(dāng)需要對三相變壓器三維電磁場進(jìn)行分析時，首先獲取到通過Maxwell工具中的變壓器基元模型建立的三相變壓器簡化模型。202、將三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元；當(dāng)獲取到通過Maxwell工具中的變壓器基元模型建立的三相變壓器簡化模型，需要通過Maxwell工具的靜態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格將三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元。203、對若干個四面體二階單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理；當(dāng)通過Maxwell工具的靜態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格將三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元之后，需要通過Maxwell工具對若干個四面體二階單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理。204、對四面體二階單元的棱邊的矢量位自由度進(jìn)行一階元計(jì)算，對四面體二階單元的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量位自由度進(jìn)行二階元計(jì)算求解出三維瞬態(tài)磁場；當(dāng)通過Maxwell工具對若干個四面體二階單元進(jìn)行對應(yīng)繞組短路處理之后，需要對四面體二階單元的棱邊的矢量位自由度進(jìn)行一階元計(jì)算，對四面體二階單元的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量位自由度進(jìn)行二階元計(jì)算求解出三維瞬態(tài)磁場。205、根據(jù)求解出的三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析確定三相變壓器簡化模型對應(yīng)的內(nèi)部磁場分布特性、各相繞組和鐵芯歐姆損耗，以及各相繞組受力情況；求解出三維瞬態(tài)磁場之后，需要根據(jù)求解出的三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析確定三相變壓器簡化模型對應(yīng)的內(nèi)部磁場分布特性、各相繞組和鐵芯歐姆損耗，以及各相繞組受力情況。206、獲取到在B相短路狀態(tài)下三相變壓器簡化模型對應(yīng)的三相電流瞬態(tài)波形、預(yù)置時刻下三相變壓器簡化模型對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布云圖和在指定路徑位置下考察得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線圖。求解出三維瞬態(tài)磁場之后，需要獲取到短路狀態(tài)下變壓器簡化模型對應(yīng)的三相電流瞬態(tài)波形、預(yù)置時刻下變壓器簡化模型對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布云圖和在指定路徑位置下考察得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線圖。下面以一具體應(yīng)用場景進(jìn)行詳細(xì)的描述，應(yīng)用例包括：變壓器高、中、低壓繞組電流均為190.9/599.8/2200A(變壓器銘牌數(shù)據(jù))，調(diào)壓線圈未通電流，單相(取B相)高中壓繞組短路，進(jìn)行瞬態(tài)磁場分析。電力變壓器等級110KV，額定容量40MVA，銘牌和結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1表1變壓器內(nèi)部鐵芯采用冷軋硅鋼片疊壓制成，計(jì)算采用Maxwell自帶變壓器鐵芯基元模型。線圈采用餅式結(jié)構(gòu)，變壓器線圈采取餅式結(jié)構(gòu)，其中高壓線圈共92餅，每餅有15匝線圈；中壓線圈共76餅，每餅有6匝線圈；低壓線圈共100餅，每餅有1匝線圈；調(diào)壓壓線圈共9餅，每餅有1匝線圈。變壓器內(nèi)部鐵芯采用冷軋硅鋼片疊壓制成，結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2，計(jì)算采用Maxwell自帶變壓器鐵芯基元模型。線圈采用餅式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3，計(jì)算采用Maxwell自帶變壓器線圈基元模型，首先對變壓器鐵芯及線圈進(jìn)行建模。表2表3其他結(jié)構(gòu)，如拉板、夾件、油箱結(jié)構(gòu)參數(shù)去表4所示。參數(shù)名稱長/mm寬/mm高/mm拉板239016012夾件408025450油箱540017302925表4材料參數(shù)見表5。表5在三維瞬態(tài)場中仍舊采用的是T-Ω算法，對于低頻瞬態(tài)磁場，麥克斯韋方程組可以寫為式(1)—式(3)的形式。ANSYSMaxwell軟件磁場有限元計(jì)算分析滿足下列Maxwell方程：ANSYSMaxwell軟件磁場有限元計(jì)算分析滿足下列Maxwell方程：▽×H＝J(1)▽·B＝0(2)B＝μH(3)在式(1)—式(3)的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)造出兩個恒等式，如式(4),(5)所示。▽·B＝0(5)Maxwell在求解三維瞬態(tài)磁場時，其棱邊上的矢量位自由度采用了一階元計(jì)算，而節(jié)點(diǎn)上的標(biāo)量位自由度采用二階元計(jì)算。在三維瞬態(tài)磁場中，可以調(diào)用電壓源或電流源作為模型激勵源，而繞組又分為兩種，一種是絞線型繞組，一種是實(shí)體繞組。其中絞線繞組不考慮渦流分布，認(rèn)為繞組內(nèi)的電密是完全均勻的，而實(shí)體繞組則需要計(jì)算其趨膚效應(yīng)。在施加電壓源時，繞組上的電流并不知道，所以需要進(jìn)行繞組回路上的電壓計(jì)算。對于絞線型繞組，因其電阻值是一個集中參數(shù)，所以在外加電壓源的時候，可以直接由電壓源和直流電阻計(jì)算得到電流的數(shù)值，而對于實(shí)體線圈，因?yàn)槠潆娮柚蹬c頻率、材料等有關(guān)，所以該電阻也稱作交流電阻。在對實(shí)體線圈施加電壓源的時候其交流電阻值并不知道，Maxwell是先按照式(6)進(jìn)行計(jì)算，Vi＝∫∫∫RiJ0i(E+v×B)dR(6)其中，J0i是第i個回路上的電密，同樣包含X、Y、Z三個方向上的分量。如果是變化的磁場，那么還應(yīng)該計(jì)算繞組反電勢，反電勢可以按照式(7)計(jì)算。Ei＝∫∫∫RiHi·BidR(7)在三維瞬態(tài)磁場中，瞬態(tài)包含兩個含義，一個是瞬態(tài)的電磁過程，一個是瞬態(tài)的機(jī)械過程。由于此次計(jì)算未涉及在機(jī)械瞬態(tài)過程，故在此不再對處理方式進(jìn)行說明。電磁場的分析和計(jì)算通常歸結(jié)為求微分方程的解。對于常微分方程，只要由輔助條件決定任意常數(shù)之后，其解就成為唯一的。對于偏微分方程，使其能成為唯一的輔助條件可以分為兩種，一種是表達(dá)場的邊界所處的物理情況，稱為邊界條件；一種是確定場的初始狀態(tài)，稱為初始條件。邊界條件和創(chuàng)始條件合稱為定解條件。泛定方程和定解條件作為一個整體，稱為定解問題。電磁場求解過程中有各種各樣的邊界條件本次求解過程中，具體應(yīng)用了以下兩類：(1)諾依曼邊界條件其中，τ為諾依曼邊界；n為邊界Γ的外法線矢量。f(τ)和h(τ)為一般函數(shù)，可以為常數(shù)和零，當(dāng)為零時稱齊次諾依曼邊界條件。一般電磁場問題中將諾依曼邊界條件稱為第二類邊界條件，它規(guī)定了邊界處勢的法向?qū)?shù)分布，在Maxwell計(jì)算中提到的齊次諾依曼邊界條件，即法向?qū)?shù)為零，為默認(rèn)邊界條件，不需要用戶指定。(2)自然邊界條件媒質(zhì)分解面上的邊界條件，即不同媒質(zhì)交界面場量的切向和法向邊界條件屬于自然邊界條件，在Maxwell計(jì)算中是系統(tǒng)的默認(rèn)邊界條件，不需要用戶指定。整個模型統(tǒng)一將工作線圈均考慮在內(nèi)，出于工程分析的角度出發(fā)，本次分析對模型進(jìn)行了簡化，簡化的假設(shè)條件有：(1)整個模型建模時對局部細(xì)節(jié)進(jìn)行簡化；(2)模型結(jié)構(gòu)參數(shù)不明確處由經(jīng)驗(yàn)建模；(3)鐵芯材料導(dǎo)磁特性BH曲線與損耗特性BP曲線均由提供資料圖片讀圖描點(diǎn)得到；(4)變壓器單相高中壓短路瞬態(tài)電流有提供資料圖片讀圖描點(diǎn)得到激勵；(5)除短路相繞組激勵外，其余激勵源均認(rèn)為是隨時間正弦變化；(6)由于線圈餅數(shù)非常多，大大增加了后續(xù)流體計(jì)算的復(fù)雜程度，所以在結(jié)果提取時對每相各等級繞組做了簡化求和處理。這些假設(shè)或簡化對分析的精確度是有所影響，由于這些因素帶來的誤差不予計(jì)及。分析過程的重難點(diǎn)解決方法如下：(1)電磁流體一體化耦合此項(xiàng)目目的是在變壓器發(fā)生單相高中壓短路時，對其內(nèi)部油流影響的分析，需要將發(fā)生短路時各相繞組各餅所受電磁力作為油流分析的源條件。各餅受力可以在流體仿真軟件Fluent中直接賦值，然后進(jìn)行計(jì)算得到相應(yīng)的油流分析結(jié)果。但是由于變壓器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)行時的實(shí)際工況與直接添加的電磁力可能存在比較大的偏差，導(dǎo)致油流分析的結(jié)果不準(zhǔn)確。此時需要采用多物理場耦合功能，利用電磁仿真軟件Maxwell計(jì)算變壓器線圈上的電動力，并將其直接映射到Fluent軟件，計(jì)算對變壓器內(nèi)部油流分布的影響。需要特別指出的是，基于ANSYSWorkbench進(jìn)行多物理場耦合時，所有的模型、仿真結(jié)果等信息在不同軟件之前進(jìn)行傳遞時，均通過Workbench的數(shù)據(jù)映射功能自動實(shí)現(xiàn)，而無需再通過其他第三方軟件，從而保證了工作的效率，以及數(shù)據(jù)傳遞的準(zhǔn)確性。(2)模型處理由于變壓器的外形尺寸較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且未提供仿真模型。變壓器全部模型均從零開始建立，過程中采用了Maxwell自帶基元對鐵芯和高、中、低及調(diào)壓線圈建模，大大提高了工作效率。(3)材料屬性、工況條件等前處理工作計(jì)算所涉及材料屬性，如鐵芯導(dǎo)磁特性、損耗特性，單相高中壓繞組短路瞬態(tài)電流波形均只提供了圖片，讀圖工作不僅繁瑣，并且對精度要求很高。計(jì)算采用Maxwell自帶的圖片捕捉工具，直接讀取電子圖片中曲線，省去紙質(zhì)手動描點(diǎn)，大大簡化了工作繁瑣程度。但需說明，此工具仍與工程師操作、圖片質(zhì)量，有較大依賴性，讀圖工作得到數(shù)據(jù)造成的誤差，仿真計(jì)算不予考慮。(4)網(wǎng)格剖分Maxwell是基于有限元算法，有限元法是將整個求解區(qū)域離散化，分割成許多小的區(qū)域，稱之為“單元”或“有限元”。由此，網(wǎng)格剖分的質(zhì)量將直接影響計(jì)算結(jié)果的精度。而變壓器外形尺寸較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給網(wǎng)格剖分帶來極大挑戰(zhàn)。且網(wǎng)格剖分工作較難把握，尤其對于經(jīng)驗(yàn)不是很豐富的工程師。(5)計(jì)算量Maxwell是基于有限元算法，模型剖分網(wǎng)格量在150萬左右，而且Maxwell所采用的三維網(wǎng)格剖分單元是有限元理論中最為穩(wěn)定的四面體二階單元，即每個網(wǎng)格除了將其4個頂點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)外，同時還將每條棱中心也作為其計(jì)算節(jié)點(diǎn)，每個網(wǎng)格共有10個節(jié)點(diǎn)(如圖5所示)，所以計(jì)算精度很高。另外，由于本次電磁計(jì)算的主要目的是對變壓器各相繞組各餅受力的分析，所以在基本計(jì)算量的基礎(chǔ)上，添加了800多個受力計(jì)算矩陣，顯然，計(jì)算量非常龐大。采用HPC并行計(jì)算，進(jìn)行求解，計(jì)算使用了16個核同時運(yùn)行。計(jì)算采用一臺32核，128G內(nèi)存配置的服務(wù)器進(jìn)行求解。(6)結(jié)果提取由于變壓器模型復(fù)雜，各相各等級繞組餅數(shù)達(dá)800多餅，每餅受力數(shù)據(jù)為80多組，計(jì)算量非常多，且大大增加了后續(xù)流體計(jì)算中的復(fù)雜程度。最終決定結(jié)果提取時對每相各等級繞組做了簡化求和處理。變壓器三相繞組高、中、低壓電流均為190.9/599.8/2200A(變壓器銘牌數(shù)據(jù)參數(shù))，其中，中壓繞組工作時起調(diào)壓作用，調(diào)壓線圈不在工作狀態(tài)。工況為單相高、中壓繞組短路，B相高、中壓繞組短路時，各相繞組電流施加具體參數(shù)設(shè)置見表6。表6ikA為短路瞬態(tài)電流。對變壓器單相高中壓繞組短路瞬態(tài)過程進(jìn)行電磁分析，計(jì)算變壓器單相高、中壓繞組短路時，內(nèi)部磁場分布特性、各相繞組和鐵芯歐姆損耗，以及各相繞組受力情況。(1)激勵波形變壓器在發(fā)生單相短路時，高壓側(cè)A、B、C三相電流瞬態(tài)波形如圖6(a)所示，其中虛線波形為短路相瞬態(tài)電流。短路相高、中、低壓側(cè)電流波形如圖6(b)所示，虛線波形為高中壓短路瞬態(tài)電流。(2)場量結(jié)果整個結(jié)果可以顯示任何時刻變壓器全部結(jié)構(gòu)的磁場分布，圖7(a)、圖7(b)和圖7(c)分別是不同相高中壓短路時，同一時刻變壓器內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度分布云圖和矢量圖。請參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算裝置的一個實(shí)施例包括：建立單元301，用于建立三相變壓器簡化模型；剖分單元302，用于將三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元；分析單元303，用于對若干個三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析。本實(shí)施例中，建立單元301通過獲取到通過Maxwell工具中的變壓器基元模型建立的三相變壓器簡化模型，剖分單元302通過Maxwell工具的靜態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格將三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元，分析單元303通過Maxwell工具對若干個三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場求解效率低的技術(shù)問題。上面是對三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算裝置的各單元進(jìn)行詳細(xì)的描述，下面將對子單元進(jìn)行詳細(xì)的描述，請參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種三相變壓器B相短路狀態(tài)下電磁場的計(jì)算裝置的另一個實(shí)施例包括：建立單元401，用于建立三相變壓器簡化模型；剖分單元402，用于將三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元，剖分單元402，具體用于將三相變壓器簡化模型剖分為若干個四面體二階單元；分析單元403，用于對若干個三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析。分析單元403具體包括：短路處理子單元4031，用于對若干個所述四面體二階單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理；計(jì)算子單元4032，用于對四面體二階單元的棱邊的矢量位自由度進(jìn)行一階元計(jì)算，對四面體二階單元的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量位自由度進(jìn)行二階元計(jì)算，求解出三維瞬態(tài)磁場；分析子單元4033，用于對三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行計(jì)算結(jié)果分析。分析子單元4033具體包括：第一分析模塊4033a，用于根據(jù)求解出的三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析確定變壓器簡化模型對應(yīng)的內(nèi)部磁場分布特性、各相繞組和鐵芯歐姆損耗，以及各相繞組受力情況；第二分析模塊4033b，用于根據(jù)求解出的三維瞬態(tài)磁場進(jìn)行分析，獲取到在B相短路狀態(tài)下三相變壓器簡化模型對應(yīng)的三相電流瞬態(tài)波形、預(yù)置時刻下所述三相變壓器簡化模型對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布云圖和在指定路徑位置下考察得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布曲線圖。本實(shí)施例中，建立單元401通過獲取到通過Maxwell工具中的變壓器基元模型建立的三相變壓器簡化模型，剖分單元402通過Maxwell工具的靜態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格將三相變壓器簡化模型剖分為若干個三維網(wǎng)格剖分單元，分析單元403通過Maxwell工具對若干個三維網(wǎng)格剖分單元進(jìn)行與B相對應(yīng)的繞組短路處理，并進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析，解決了由于目前的大型變壓器的模型比較復(fù)雜，材料的非線性特性難以獲得，求解的計(jì)算量比較大，而導(dǎo)致的大型變壓器三維電磁場求解效率低的技術(shù)問題。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。在本申請所提供的幾個實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。另外，在本發(fā)明各個實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-OnlyMemory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3