文档名：油浸式变压器绕组瞬态温升降阶快速计算方法
摘要：油浸式电力变压器绕组温升监测是保证其安全稳定运行的重要手段.为了改善采用有限元方法计算油浸式电力变压器绕组瞬态温升时存在效率不高的问题,提出一种结构保留的本征正交分解(SPOD)与离散经验插值方法(DEIM)相结合的计算策略.首先,该文采用最小二乘有限元法(LSFEM)与迎风有限元法(UFEM)构建变压器绕组瞬态温升计算控制方程;其次,针对控制方程的特点,引入SPOD方法,通过将采样时间内的计算结果构成快照矩阵,建立降阶模型,降低有限元刚度矩阵的计算阶数,提高求解有限元方程的效率;然后,为了改善本征正交分解方法对于非线性问题效率提升不高的缺陷,结合DEIM算法,对有限元方程中的非线性项进行插值处理,从而减少每一时步形成总体刚度矩阵的时间,进一步提高总体计算效率.为了验证文章所提算法的精确性及高效性,根据油浸式电力变压器绕组的基本特点,建立了单分区分匝绕组传热模型,对其瞬态传热过程进行计算,结果表明:基于SPOD-DEIM的有限元降阶计算能够在保证精度的前提下有效提高计算效率,与全阶计算结果相比,流场与温度场的计算误差均不超过1.5％,且计算效率提升5.1倍.同时,为了充分说明SPOD-DEIM算法在工程应用中的价值,该文基于110kV变压器绕组搭建了温升实验平台,建立了八分区分匝绕组数值计算模型,对算法的精度、效率及工程应用价值进行了验证及讨论,计算及实验结果表明:精度方面,降阶计算较全阶计算的瞬态全过程计算误差小于2.5％,且与实验结果相比,误差不超过5.41K;效率方面,降阶计算的全过程计算时间为54.28h,与全阶计算相比,计算效率提升至10.57倍,与商业仿真软件Fluent相比,效率提升至6.37倍,充分说明所提算法的高效性及工程应用价值,为大型电力设备快速仿真提供新思路.
作者：刘刚 胡万君 郝世缘 刘云鹏 李琳 Author：LiuGang HuWanjun HaoShiyuan LiuYunpeng LiLin
作者单位：华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)北京102206
刊名：电工技术学报
Journal：TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年，卷(期)：2024, 39(3)
分类号：TM411
关键词：绕组瞬态温升 结构保留 本征正交分解 离散经验插值 降阶计算 温升实验
Keywords：Transienttemperatureriseofwinding structure-preserved properorthogonaldecomposition(SPOD) discreteempiricalinterpolationmethod(DEIM) reducedordercalculation temperatureriseexperiment
机标分类号：TM411TP301.6TM769
在线出版日期：2024年3月8日
基金项目：国家重点研发计划，中央高校基本科研业务费专项资金资助项目油浸式变压器绕组瞬态温升降阶快速计算方法[
期刊论文] 电工技术学报--2024, 39(3)刘刚 胡万君 郝世缘 刘云鹏 李琳油浸式电力变压器绕组温升监测是保证其安全稳定运行的重要手段.为了改善采用有限元方法计算油浸式电力变压器绕组瞬态温升时存在效率不高的问题,提出一种结构保留的本征正交分解(SPOD)与离散经验插值方法(DEIM)相结合的...参考文献和引证文献
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