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基于POD-DNN降阶模型的油浸式变压器绕组稳态温升快速计算方法
1
作者
赵庆贤
刘云鹏
+3 位作者
刘刚
傅榕韵
邹莹
武卫革
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第6期2423-2436,I0033,共15页
为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态...
为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态系数。然后,建立工况参数与模态系数间的深度神经网络(deep neural networks,DNN)代理模型,解决POD方法中非线性项求解效率低和控制方程依赖强的局限,同时设计网络正则化策略,避免小样本下模型过拟合。最后,将DNN代理模型预测的模态系数与对应的POD模态线性加权,重构绕组温度场。经验证,POD-DNN求解的绕组温升结果与Fluent仿真和试验测量高度一致,计算效率相较于全阶模型和Fluent仿真分别提升了247478倍和23056倍,该算法能够为变压器的在线监测、运行维护和绝缘设计提供技术支撑。
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关键词
本征正交分解
深度神经网络
绕组稳态温升
快速计算
降阶模型
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职称材料
油浸式电力变压器绕组稳态温升降阶计算方法研究
被引量：
16
2
作者
胡万君
刘刚
+2 位作者
朱章宸
刘云鹏
王文浩
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第16期6505-6516,共12页
大型电力设备的数字化研究是构建新型电力系统的基础。为了实现在数字化平台中针对不同工况下的油浸式电力变压器绕组稳态温升的精准快速计算,该文提出一种基于本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)与离散经验插值方...
大型电力设备的数字化研究是构建新型电力系统的基础。为了实现在数字化平台中针对不同工况下的油浸式电力变压器绕组稳态温升的精准快速计算,该文提出一种基于本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)与离散经验插值方法(discrete empirical interpolation method,DEIM)的稳态温升降阶计算方法。首先,采用最小二乘有限元法与迎风有限元法建立绕组稳态流固耦合传热计算的有限元全阶模型;其次,基于本征正交分解算法与离散经验插值算法基本原理,建立适用于绕组温升计算的降阶模型;最后,构建二维变压器分匝绕组传热模型,并采用该模型对降阶算法在稳态传热计算中的精度、计算效率以及鲁棒性进行验证分析。数值实验结果表明,所提稳态温升降阶计算方法有很高的计算精度,且计算效率较全阶计算模型提高约40倍左右。同时,对于样本空间范围之外一定区域内的工况,降阶模型仍然具有很高的精度,流场与温度场的平均相对误差均小于5%,说明了降阶模型具有非常优秀的鲁棒性,能够承受一定程度的环境扰动,该算法能够为大型电力设备的数字化提供参考。
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关键词
油浸式电力变压器
绕组稳态温升
本征正交分解
离散经验插值
降阶计算方法
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职称材料
题名
基于POD-DNN降阶模型的油浸式变压器绕组稳态温升快速计算方法
1
作者
赵庆贤
刘云鹏
刘刚
傅榕韵
邹莹
武卫革
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)
河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室(保定天威保变电气股份有限公司)
出处
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第6期2423-2436,I0033,共15页
基金
国家自然科学基金联合基金项目(重点支持项目)(U23B20135)
河北省“三三三人才工程”项目(C20231116)。
文摘
为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态系数。然后,建立工况参数与模态系数间的深度神经网络(deep neural networks,DNN)代理模型,解决POD方法中非线性项求解效率低和控制方程依赖强的局限,同时设计网络正则化策略,避免小样本下模型过拟合。最后,将DNN代理模型预测的模态系数与对应的POD模态线性加权,重构绕组温度场。经验证,POD-DNN求解的绕组温升结果与Fluent仿真和试验测量高度一致,计算效率相较于全阶模型和Fluent仿真分别提升了247478倍和23056倍,该算法能够为变压器的在线监测、运行维护和绝缘设计提供技术支撑。
关键词
本征正交分解
深度神经网络
绕组稳态温升
快速计算
降阶模型
Keywords
proper orthogonal decomposition(POD)
deep neural networks(DNN)
winding steady temperature rise
fast calculation
reduced order model(ROM)
分类号
TM411 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
油浸式电力变压器绕组稳态温升降阶计算方法研究
被引量：
16
2
作者
胡万君
刘刚
朱章宸
刘云鹏
王文浩
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)
国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第16期6505-6516,共12页
基金
国家重点研发计划项目(2021YFB2401703)
国网浙江省电力有限公司科技项目(5211DS220005)
中央高校基本科研业务费专项资金(2022MS073)。
文摘
大型电力设备的数字化研究是构建新型电力系统的基础。为了实现在数字化平台中针对不同工况下的油浸式电力变压器绕组稳态温升的精准快速计算,该文提出一种基于本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)与离散经验插值方法(discrete empirical interpolation method,DEIM)的稳态温升降阶计算方法。首先,采用最小二乘有限元法与迎风有限元法建立绕组稳态流固耦合传热计算的有限元全阶模型;其次,基于本征正交分解算法与离散经验插值算法基本原理,建立适用于绕组温升计算的降阶模型;最后,构建二维变压器分匝绕组传热模型,并采用该模型对降阶算法在稳态传热计算中的精度、计算效率以及鲁棒性进行验证分析。数值实验结果表明,所提稳态温升降阶计算方法有很高的计算精度,且计算效率较全阶计算模型提高约40倍左右。同时,对于样本空间范围之外一定区域内的工况,降阶模型仍然具有很高的精度,流场与温度场的平均相对误差均小于5%,说明了降阶模型具有非常优秀的鲁棒性,能够承受一定程度的环境扰动,该算法能够为大型电力设备的数字化提供参考。
关键词
油浸式电力变压器
绕组稳态温升
本征正交分解
离散经验插值
降阶计算方法
Keywords
oil immersed power transformer
steady state temperature
proper orthogonal decomposition(POD)
discrete empirical interpolation method(DEIM)
reduced order calculation method
分类号
TM411 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于POD-DNN降阶模型的油浸式变压器绕组稳态温升快速计算方法
赵庆贤
刘云鹏
刘刚
傅榕韵
邹莹
武卫革
《中国电机工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
油浸式电力变压器绕组稳态温升降阶计算方法研究
胡万君
刘刚
朱章宸
刘云鹏
王文浩
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
16
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