包含快照选择策略的POD-QDEIM油浸式变压器绕组瞬态温升降阶算法研究及其实验验证

作     者：刘刚 胡万君 郝世缘 姜雄伟 高成龙 刘云鹏 王文浩 LIU Gang;HU Wanjun;HAO Shiyuan;JIANG Xiongwei;GAO Chenglong;LIU Yunpeng;WANG Wenhao

作者机构：河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学)河北省保定市071003 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江省杭州市310014 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年第44卷第12期

页      面：4998-5010,I0033页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国网浙江省电力有限公司科技项目(5211DS220005) 

主　　题：绕组瞬态温升 快照选择策略 本征正交分解 离散经验插值 温升实验 

摘      要：为了提高采用有限元方法对油浸式电力变压器绕组瞬态温升进行仿真的计算速度,该文提出一种包含快照选择策略的本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)-基于列主元QR分解的离散经验插值(QR factorization-discrete empirical interpolation method,Q-DEIM)(POD-QDEIM)算法。首先,文章基于最小二乘有限元法与迎风有限元法推导绕组流热耦合计算方程;其次,通过引入POD方法,降低有限元方程阶数提高求解效率;同时提出POD自适应快照选择策略,在保证降阶模型精度的前提下,减小快照矩阵规模;随后,为了改善POD方法求解非线性问题时效率不高的劣势,文章结合基于Q-DEIM方法,通过插值的方法形成方程中的非线性项,从而提高每一时步非线性项的形成效率;最后,基于110 kV油浸式电力变压器绕组基本结构,建立了八分区分匝绕组传热模型以及绕组温升试验装置对所提算法进行验证,仿真及实验结果表明POD-QDEIM降阶算法的计算精度在工程上属于可接受范围,其计算效率较全阶计算提升了近11.72倍,说明该算法在油浸式电力变压器绕组瞬态温升快速仿真领域的工程应用价值。