本发明属于变压器铁心及夹件，具体而言，涉及一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法、介质及系统。
背景技术：
1、电力电子变压器(power electronic transformer pet)是一种对工频交流信号进行升频从而减小变压器体积的电力电子装置,由高频变压器和电力电子技术相结合，具有电气隔离和电压变换等功能，还可以调节电能质量和调控潮流，广
2、泛应用于光伏和风能系统、铁路牵引系统、电网储能系统和航空领域等。高频变压器作为电力电子变压器的核心部件,影响着其工作效率和功率密度还是其整体的发热源，引起损耗的增大，影响电力电子变换器的性能和寿命。而在高频变压器中，损耗主要由绕组损耗和铁芯损耗两部分组成。随着电力负荷需求的不断增长，电网中的非线性负载也越来越多，导致电网中存在谐波电流的问题。这些谐波电流会对变压器的各个部件造成额外的损耗，影响其使用寿命。因此，能够准确评估变压器在含谐波电流条件下的损耗程度，对于延长变压器使用寿命、降低维护成本具有重要意义。
3、目前，对于变压器铁心及夹件在含有谐波电流条件下的损耗评估，主要依赖于实验测试方法。通过在实验室或现场施加不同组分的谐波电流，测量变压器在这些工况下的实际损耗值，并建立经验模型进行损耗预测。这种实验测试方法虽然可以获得较为准确的损耗结果，但存在以下几个主要问题：
4、1.实验消耗时间长、工作量大。需要对变压器施加多种不同幅值和频率的谐波电流组分，并在每种工况下测量长时间的损耗数据，实验周期往往需要几个月甚至更长时间。实验过程中还需要频繁地拆卸变压器，增加了大量的人力和物力投入。
5、2.部分工况难以实现。某些极端的谐波电流组分难以在实验室或现场精确模拟，无法获得对应的损耗数据，导致损耗模型的建模范围受到限制。
6、3.存在局限性。实验测试无法获得变压器内部的细微损耗分布情况，只能得到整体的损耗值。而铁心和夹件上的局部损耗集中往往预示着潜在故障风险，实验测试方法难以发现这些隐患。
7、4.破坏性大。实验测试需要长时间向变压器施加非正常工况的电流，容易对关键部件造成一定程度的损坏，缩短变压器的使用寿命。
8、综上所述，现有的实验测试方法虽然能够评估含谐波电流条件下的总体损耗情况，但难以满足对损耗的细节分布以及快速评估的需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法、介质及系统，能够解决当前现有技术在进行变压器铁心及夹件谐波损耗检测时，存在无法获取损耗的细节分布以及快速评估的需求。
2、本发明是这样实现的：
3、本发明的第一方面提供一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其中，包括以下步骤：
4、s10、建立变压器的铁心及夹件有限元模型；
5、s20、建立变压器内部标准正弦波电流下的电磁场基础分布模型；
6、s30、根据所述电磁场基础分部模型，建立铁心的受力模型及夹件的振动模型；
7、s40、根据所述铁心的受力模型及夹件的振动模型，确定铁心及夹件的薄弱位置；
8、s50、在标准正弦波电流中以替换的方式随机加入多种不同频率的谐波，并计算对应谐波造成的电磁场分布模型，记为谐波电磁场分布模型；
9、s60、根据谐波电磁场分布模型，计算铁心及夹件在谐波电流作用下的受力情况，并建立谐波电流下的受力累积损耗模型；
10、s70、利用实际实验采集的数据，包括铁心及夹件在不同谐波电流作用下的损耗数据，以及对应的电流参数，对受力累积损耗模型进行修正；
11、s80、根据修正后的受力累积损耗模型，输入待测变压器的电流参数，计算得到其铁心及夹件在谐波电流作用下的谐波损耗。
12、在上述技术方案的基础上，本发明的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法还可以做如下改进:
13、其中，所述建立变压器的铁心及夹件有限元模型的步骤，具体是：获取变压器铁心及夹件的结构参数；利用有限元软件构建三维几何模型，将铁心和夹件建立为不同的几何体，设置材料属性；对集合模型进行网格划分，最小网格尺寸1mm，最大网格尺寸10mm。
14、其中，所述建立铁心及夹件的受力模型和振动模型的步骤，具体是：根据电磁场基础分布模型，计算变压器铁心的网格单元上的电磁力密度，得到整个铁心总电磁力；施加总电磁力，计算铁心受力变形和应力分布作为铁心的受力模型；计算铁心振动响应，传递给夹件，计算夹件振动模型。
15、其中，所述确定铁心及夹件的薄弱位置的步骤，具体是：分析应力集中区域；分析振动幅值和频率特征；将超过预设阈值的应力区域和振动区域列为薄弱位置。
16、其中，对于应力分析而言，预设的阈值可以根据经验设定，也可以将每个区域的应力值从大到小排列，以20％的应力值对应的值作为预设的阈值；同理，对于振动而言，预设的阈值可以根据经验设定，也可以将每个震动能量值从大到小排列，以20％的能量值对应的值作为预设的阈值；这里的能量值采用振幅×频率来计算。
17、其中，所述计算铁心及夹件在谐波电流作用下的受力情况的步骤，具体是：计算有限元模型中每个网格单元电磁力密度，得到总电磁力；将总电磁力施加给有限元模型，计算铁心夹件受力情况；利用疲劳分析理论，建立应力与损耗映射关系，计算各时间点损耗，得总累积损耗。
18、其中，所述建立谐波电流下的受力累积损耗模型的步骤，具体是：采用goodman线性累积损耗模型或miner线性累积损耗模型建立谐波电流下的受力累积损耗模型。
19、其中，所述对受力累积损耗模型进行修正的步骤，具体是：采用机器学习的方法，优化修正损耗模型。
20、其中，所述在标准正弦波电流中以替换的方式随机加入多种不同频率的谐波的步骤，具体是：将基波正弦信号与各个谐波分量的正弦信号进行叠加得到，每个谐波信号的频率为基波频率的整数倍。
21、本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行上述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法。
22、本发明的第三方面提供一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测系统，其中，包含上述的计算机可读存储介质。
23、与现有技术相比较，本发明提供的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法、介质及系统的有益效果是：
24、1)无需大规模实验，分析效率高。理论分析方法只需基于变压器的结构参数和电流工况参数，即可迅速计算得出损耗情况，而无需耗费大量时间和人力进行多种谐波电流的实验测试。
25、2)覆盖范围广。理论分析方法能够针对任意组分的谐波电流进行损耗评估，而不受实验条件的限制。即使是一些极端或罕见的谐波场景，也可以进行快速准确的分析。
26、3)提供损耗分布细节。利用有限元分析可以深入了解到铁心和夹件内部的局部损耗分布情况，而不仅是整体的总损耗值。能够及时发现潜在的损耗风险区域，为维护提供有价值的指引。
27、4)准确性高。通过优化调整理论分析模型的参数，可以使计算结果与实测值精确匹配。同时，理论分析能够排除实验中的人为误差，进一步提升损耗评估的准确性。
28、综上所述，本发明的技术方案解决了当前现有技术在进行变压器铁心及夹件谐波损耗检测时，存在无法获取损耗的细节分布以及快速评估的需求。
1.一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，所述建立变压器的铁心及夹件有限元模型的步骤，具体是：获取变压器铁心及夹件的结构参数；利用有限元软件构建三维几何模型，将铁心和夹件建立为不同的几何体，设置材料属性；对集合模型进行网格划分，最小网格尺寸1mm，最大网格尺寸10mm。
3.根据权利要求1所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，所述建立铁心及夹件的受力模型和振动模型的步骤，具体是：根据电磁场基础分布模型，计算变压器铁心的网格单元上的电磁力密度，得到整个铁心总电磁力；施加总电磁力，计算铁心受力变形和应力分布作为铁心的受力模型；计算铁心振动响应，传递给夹件，计算夹件振动模型。
4.根据权利要求1所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，所述确定铁心及夹件的薄弱位置的步骤，具体是：分析应力集中区域；分析振动幅值和频率特征；将超过预设阈值的应力区域和振动区域列为薄弱位置。
5.根据权利要求1所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，所述计算铁心及夹件在谐波电流作用下的受力情况的步骤，具体是：计算有限元模型中每个网格单元电磁力密度，得到总电磁力；将总电磁力施加给有限元模型，计算铁心夹件受力情况；利用疲劳分析理论，建立应力与损耗映射关系，计算各时间点损耗，得总累积损耗。
6.根据权利要求1所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，所述建立谐波电流下的受力累积损耗模型的步骤，具体是：采用goodman线性累积损耗模型或miner线性累积损耗模型建立谐波电流下的受力累积损耗模型。
7.根据权利要求1所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，所述对受力累积损耗模型进行修正的步骤，具体是：采用机器学习的方法，优化修正损耗模型。
8.根据权利要求1所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法，其特征在于，所述在标准正弦波电流中以替换的方式随机加入多种不同频率的谐波的步骤，具体是：将基波正弦信号与各个谐波分量的正弦信号进行叠加得到，每个谐波信号的频率为基波频率的整数倍。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行权利要求1-8任一项所述的一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测方法。
10.一种变压器铁心及夹件谐波损耗检测系统，其特征在于，包含权利要求9所述的计算机可读存储介质。
