DLT-输变电设备仿真通用技术规范 第2部分 仿真规则.docx

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1、ICST/CEC中国电力企业联合会团体标准T/CECXXXXX-XXXX代替Q/GDWXXXX-XXXX输变电设备仿真通用技术规范第2部分：仿真规则（征求意见稿）GeneraltechnicalspecificationforsimulationofpowertransmissionandtransformationequipmentPart2:SimulationrulesXXXX -XX-XX 发布XXXX-XX-XX实施中国电力企业联合会前言I1范围12规范性引用文件13术语与定义14输变电设备仿真通用流程25输变电设备仿真一般要求26仿真信息要求37仿真类型一般要求38几何建模规则59

2、网格剖分规则610边界条件与载荷加载规则711求解规则712后处理规则813仿真报告编写9本标准按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定制定本标准。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由中国电力企业联合会输变电设备仿真技术标准化技术委员会（DL/TC32）归口。本标准主要起草单位：南方电网科学研究院有限责任公司、西安交通大学、华北电力大学、武汉大学本标准主要起草人：本标准为首次发布。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。输变电设备仿真通用技术规范第2部分：仿真规则1范围本标准规定了

3、输变电设备仿真的通用流程、一般要求、仿真信息要求、仿真类型、几何建模规则、网格剖分规则、边界条件与载荷加载规则、求解规则、后处理规则以及报告编写要求。本标准适用于当前采用有限元和有限体积数值计算方法开展的输变电设备仿真分析。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GBfT26099.1-2010机械产品三维建模通用规则第一部分：通用要求GB/T26099.2-2010机械产品三维建模通用规则第二部分：零件建模GB/T26099.3-2010机械产品三维建模通用规则

4、第三部分：装配建模GB31054-2014机械产品计算机辅助工程有限元数值计算术语GB/T33582-2017机械产品结构有限元力学分析通用规则GB/T41635-2022高海拔电气设备电场分布有限元计算导则T/CECXXXXX-XXXX输变电设备仿真通用技术规范第1部分术语3术语和定义GB/T26099.1-2010GBZT26099.2-2010、GB/T26099.3-2010.GB/T31054-2014GB/T33582-2017GB/T41635-2022T/CECXXXXX-XXXX中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1三角形网格triangularmesh网格面片为三角

5、形的网格。3.2四边形网格quadriIateraImesh网格面片为四边形的网格，是矩形、梯形、斜梯形等四边形网格的总称。3.3四面体网格tetrahedraImesh三维实体网格单元为四面体的网格，包括金字塔形网格等。3.4六面体网格hexahedraImesh三维实体网格单元为六面体的网格，包括长方体网格等。3. 5二维混合面网格two-dimensionaImixed-typesurfacemesh二维网格面片形状包括三角形、四边形及其他多边形两种及以上网格单元类型的网格的总称。4. 6三维混合体网格three-dimensionalmixed-typevoIumemesh三维网格单元

6、形状包括四面体、六面体及其他多面体两种及以上网格单元类型的网格的总称。5. 7三角形单元trianguIareIement单个单元中具有三个儿何顶点的单元类型。6. 8四面体单元tetrahedraleIement单个单元中具有四个几何顶点的单元类型。7. 9六面体单元hexahedraleIement单个单元中具有八个顶点的单元类型。8. 10棱柱单元priSmaticelement有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行的单元类型。9. 11耦合类型Couplingtype不同物理场之间相互作用的类型。10. 12几何修复geometryrepair修复

7、损坏的模型中存在的几何瑕疵，如消除短边、窄面、退化边、退化面、非连续光滑边界及尖锐特征等4输变电设备仿真通用流程输变电设备仿真分析流程通常包括儿何建模、网格剖分、边界条件设置和载荷加载、计算求解、后处理、仿真报告编写六部分，具体参见附录B。5输变电设备仿真一般要求10.1 变电设备计算模型建模前，应先根据其几何结构特点、耦合关系类型、边界条件和载荷特点、物理场分布特点、仿真目的、仿真周期和计算资源制定仿真分析方案。10.2 变电设备数值仿真的几何建模时，应先确定输变电设备的仿真分析类型，在二维平面分析、二维轴对称分析、三维分析中选择合适的分析类型，以及针对几何模型的结构特点，在确保关注部位场分

8、析精度的前提下尽可能简化结构的棱角、小凸台、小凹槽等几何模型的细节特征，选择合理的几何对称特性及周期性简化模型，以减小计算量；几何模型构建完成后，对无效实体、自由边、小几何形状等特征进行几何修复。10.3 限元单元类型选择时，应根据电力设备多物理场数值分析类型、几何模型、载荷及约束特点等,合理选择单元类型和多项式阶数，以保证计算效率和精度。10.4 格剖分时，应根据仿真分析类型以及仿真目的，重点关注部分及场量，选择合理的网格剖分方式，细化物理场梯度变化较大的区域以及局部关注的区域，适当粗化不关注区域。10.5 算方法和计算类型选择时，应当根据输变电设备仿真的分析类型、分析结果要求、算法的适用性

9、范围、模型规模和计算资源，来确定输变电设备单物理场的分析类型以及多物理场的分析类型及耦合方法。10.6 果评估和结果输出应根据分析类型和仿真目的确定，根据要求输出云图、线图、列表等可视化评估结果。6仿真信息要求当提供输变电设备多物理场分析模型时，应给出下列条款中规定的信息。6.2 基本信息包括模型文件的文件名、创建日期、创建者、模型适用范围及使用限制等基本信息。6.3 仿真目标和分析类型应提供输变电设备仿真的物理场量目标和分析类型。6.4 模型描述对模型的详细描述，以便仿真分析人员详细了解模型的适用范围、装配体几何约束关系、零部件材料、外施激励即边界条件施加的几何位置等。6.5 模型格式一般采

10、用通用二维或三维几何模型格式，如采用特定建模软件格式应标注软件名称、版本信息。6.6 材料参数应提供输变电设备模型中各组部件数值仿真分析相关的材料参数,仿真分析时应提供材料参数随相关耦合场量变化的特性曲线，例如电导率、热容量等随温度变化曲线等。6.7 设备工况应提供输变电设备的运行环境条件，例如环境温度、环境风速、覆雪和覆冰、周围设备和建筑布置、地震烈度和防护等级等。应提供输变电设备的运行工况条件，例如载流量、运行电压、过电压、导线拉力等。7仿真分析类型一般要求7.1 电磁仿真分析类型一般要求7.1.1 恒定电场分析当电力设备所施加的电压激励或源电荷不随时间变化时，应采用恒定电场分析，其中包括

11、静电场及直流传导电场两种类型。7.1.2 恒定磁场分析当电力设备所施加的电流激励或永磁激励不随时间变化时，应采用恒定磁场或静磁场分析。7.1.3 电准静态场分析（时域）当电力设备所施加的激励或源随时间变化但频率较低，电磁波的波长远大于设备的几何尺度，设备的电磁能量集中于电场部分，且仅关注峰值时刻电磁场状态时，应采用准静态电场分析，例如工频电磁场等的设计校核。7.1.4 磁准静态场分析（时域）当电力设备所施加的激励随时间变化但频率较低，电磁波的波长远大于设备的尺度，设备的电磁能量集中于磁场部分，且仅关注峰值时刻电磁场状态时，应采用准静态磁场分析，例如工频电磁场等的设计校核。当电力设备所施加的激励

12、波形为非正弦变化或任意时变波形,或关注准静态条件下电磁场随时间的变化规律，应采用瞬态电磁场分析。7.1.6 交流/时谐电场分析（频域）当电力设备所施加的激励波形为正弦变化，满足电准静态场条件，且所分析区域中的材料均为线性时，可以应采用交流或时谐电场分析，通过频域求解复数方程组避免时间步进来加速计算。7.1.7 交流/时谐磁场分析（频域）当电力设备所施加的激励波形为正弦变化，满足磁准静态场条件，且所分析区域中的材料均为线性时，可以应采用交流或时谐磁场分析，通过频域求解复数方程组避免时间步进来加速计算。7.2结构仿真分析类型一般要求7. 2.1静力学分析当电力设备处于静止或匀速运动状态下时，惯量和

13、阻尼对结构的力学性能不产生影响或影响很小时，应采用静力学分析。8. 2.2模态分析当需要考虑电力设备的固有频率和振动特性，评估电力设备的结构稳定性时，应采用模态分析。9. 2.3谐响应分析当电力设备受到周期性正弦外部激励，需评估设备在频率激励下的响应情况和对特定频率激励的敏感度时，应采用谐响应分析。10. 2.4谱分析当电力设备承受随机载荷或多个不同方向的复合载荷时，需要进行设备的安全性评估时，应采用谱分析。11. 2.5动力学分析当电力设备所施加的激励随时间变化，需考虑惯性力和阻尼作用时，应采用动力学分析。7.3传热仿真分析类型一般要求7. 3.1稳态传热学分析当输变电设备正常运行时其热源随

14、时间基本不发生变化时，应采用稳态传热学分析。7. 3.2瞬态传热学分析当输变电设备中产生冲击热源时，应采用瞬态传热学分析。如短路故隙电流下的瞬态温度场分布。7.4 流体仿真分析类型一般要求当考虑流体流动对机械受力、散热等条件影响时，应采用流体力学分析。例如套管风载、风机叶片转动、变压器油道散热等。7.5 声学仿真分析类型一般要求当考虑输变电设备机械振动产生噪声的过程时，应采用声学分析。7.6 多物理场耦合分析一般要求当电磁仿真分析、结构仿真分析、传热仿真分析、流体仿真分析、声学仿真分析之间同时存在两种或两种以上相互作用，且各场之间相互作用不可忽略时，应采用多物理场耦合分析，推荐参考附录A。8几

15、何建模规则8. 1一般要求输变电设备仿真分析几何模型的构建应满足以下要求：a）输变电设备几何模型应完整、无冗余；b）输变电设备几何模型的建模环境设置、模型比例、坐标系的定义和使用、模型的命名应符合GB/T26099.1-2（HO的规定。c）零件模型的构建应符合GB/T26099.2-2010的规定；d）装配模型的构建应符合GB/T26099.3-2010的规定；e）涉及多个零件的复杂设备，应按实际模型构建完整的装配约束关系，装配约束的构建应符合GB/T26099.3-2（HO的规定;f）针对电磁场分析、声场分析等需要介质传递的分析类型，应根据实际情况划分计算空间，构建计算空间内的介质包覆。其选取原则为改变计算空间的大小，对分析结果小于指定误差范围，误差范围可取为0.1%。8.2模型简化要求8. 2.1输变电设备仿真分析儿何模型的简化应满足以下要求a）几何模型应简单准确地表达输变电设备结构设计信息；b）在满足要求的情况下尽量使模型简化。8. 2.2输变电设备多物理场数值计算分析几何模型采用对称性简化时应满足以下要求：a）针对不考虑各项异性影响的电磁场，