(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210612136.2 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 西安热工 研究院有限公司 地址 710048 陕西省西安市碑林区兴庆路 136号 (72)发明人 赵霁恺　舒进　都劲松　杨博　 赖菲　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 贺小停 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/02(2020.01) (54)发明名称 一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析 建模方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种电磁式电压互感器匝间短 路故障解析建模 方法及系统。 获取电磁式电压互 感器的参数； 基于绕组分组方法和所述参数， 通 过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行 有限元仿真， 建立电磁式电压互感器有限元匝间 短路故障模 型； 计算电磁式电压互感器匝间短路 时各绕组自感及绕组间互感； 进而建立电磁式电 压互感器匝间短路故障解析模型， 并在不同位 置、 不同短路匝比、 不同过渡电阻运行方式下， 解 析计算电磁式电压互感器一、 二次绕组的电压电 流。 本发明可以实现在不同位置、 不同短路匝比、 不同过渡电阻运行方式下， 定量给出电磁式电压 互感器一、 二次绕组的电压电流， 且相对于有限 元仿真结果 误差较小。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115017764 A 2022.09.06 CN 115017764 A 1.一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法， 其特 征在于， 包括： 获取电磁式电压互感器的参数； 基于绕组分组方法和所述参数， 通过瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限 元仿真， 建立电磁式电压互感器有限元匝间短路故障模型； 计算电磁式电压互感器匝间短 路时各绕组自感及绕组间互感； 基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感， 建立电磁式电压互感器 匝间短路故障解析模型， 并在不同位置、 不同短路匝比、 不同过渡电阻运行方式下， 解析计 算电磁式电压互感器一、 二次绕组的电压电流。 2.如权利要求1所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法， 其特征在 于， 获取电磁式电压 互感器的参数包括： 电磁式电压 互感器并网额定电压V1、 额定工频f、 电 压比Ku、 电压互感器铁芯磁化曲线和绕组结构参数、 一次绕组分组数n、 过渡电阻r、 故障位 置。 3.如权利要求2所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法， 其特征在 于， 所述绕组结构参数包括绕组结构的长、 宽、 高。 4.如权利要求1所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法， 其特征在 于， 所述基于绕组分组方法， 通过瞬态协同仿 真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿 真， 包括： 将一组串联线圈构 成的绕组分成多个串联的同心圆筒结构， 每一个同心圆筒结构等效 多匝绕组， 每两段同心圆筒间的间隙是多匝绕组间隙总和的平均值； 以此建立含激励电源、 过渡电阻及各绕组分组间连接电路的电磁式电压互感器的简化有限元短路故障模型， 通过 瞬态协同仿真方法对电磁式电压互感器进行有限元仿真。 5.如权利要求1所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法， 其特征在 于， 所述电磁式电压互感器匝间短路故障解析模型是电磁式电压互感器匝间短路故障时 复频域外阻抗模型， 电磁式电压互感器第i组与第 j组之间匝间短路时复频域外阻抗模型的 具体表达式为： u21＝Zp·i21＝A2(n+1)·Z(n+1)(n+1)·V(n+1)2·i21 其中： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115017764 A 2R1×(j‑i+1)＝[Ri Ri+1…Rj]， M1mn是矩阵M1(j‑i+1)×(i‑1)中的元素， M2mn是矩阵M2(j‑i+1)×(n‑j)中的元素， M3mn是矩阵 M3(n‑i+1)×(n‑i+1)中的元素， R1m是矩阵R1×(j‑i+1)中的元素， r是过渡电阻。 6.如权利要求5所述的一种电磁式电压互感器匝间短路故障解析建模方法， 其特征在 于， 所述基于电磁式电压互感器匝间短路时各绕组自感及绕组间互感， 建立电磁式电压互 感器匝间短路故障解析模型， 具体包括： 电磁式电压互感器第i组与第j组之间匝间短路， 由基尔霍夫电流定律有： im1＝ir+ii (1) 式中， im1为电磁式电压互感器接地一次绕组入口电流， ir为流过过渡电阻的故障分流， ii为流过故障绕组的故障分流； 故障绕组回路故障分流表达式为： ii＝h·im1 (2) 其中： R1×(j‑i+1)＝[Ri Ri+1…Rj]， M1mn是矩阵M1(j‑i+1)×(i‑1)中的元素， M2mn是矩阵M2(j‑i+1)×(n‑j)中的元素， M3mn是矩阵 M3(n‑i+1)×(n‑i+1)中的元素， R1m是矩阵R1×(j‑i+1)中的元， r是过渡电阻； 电磁式电压互感器第i组首端和第j组末端之间匝间短路时， 一次电流i和流过各绕组 电流ii之间的表达式为： ii＝V(n+1)2·i (3) 其中： i＝[i1…ii‑1 ii ii+1…in in+1]T， 据式(1)、 (2)、 (3)得第i组首端和第j组末端之间匝间短路电磁式电压互感器解析模 型： u21＝Zp·i21＝A2(n+1)·Z(n+1)(n+1)·V(n+1)2·i21 (4)权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115017764 A 3