本发明涉及环形空心电抗器设计，具体涉及一种低漏磁环形空心电抗器设计方法和装置。
背景技术：
1、电抗器，也叫电感器，在电路和电力系统中的应用十分广泛，其主要作用包括隔离电路、平衡电压、增强电流、限制电流、储存电能、限流和滤波、保护电动机和电网、提高设备工作稳定性和可靠性。
2、对于电抗器中的传统的柱型空心电抗器，其在实际工作时存在磁场分布呈散发特性和漏磁较为严重的问题，从而会在周围的金属结构件或者金属回路中产生涡流或者感应电流，导致严重的发热，以及可能对二次系统产生电磁干扰；更甚者，当电抗器周围的磁场幅值超过标准方位的曝露限值时，还可能对运行人员的健康造成影响。
3、相比较柱型空心电抗器，环形空心电抗器能够将绝大部分磁场约束在线圈内部，同时为了避免在周围金属物体中感应出涡流和避免对人员健康造成影响所需保持的磁净距大大减小。其中环型空心电抗器由若干个线饼组构成，线饼组均分为两部分，为并联关系，每部分线饼组为串联关系，每个线饼组又通过若干个子线饼并联而成。
4、目前由于环型空心电抗器到目前为止还没有一种系统的优化设计方法，环型空心电抗器还未能广泛投入到实际应用中，而且环型空心电抗器的制作成本与占地面积有显著降低会对需要考虑占地成本的城市变电站及需要紧凑化设计的海上换流平台具有重要意义。然而为了验证环型空心电抗器的设计的合理性，需要针对不同的工况需要通过仿真来不探索，会使得设计难度与设计时间相比柱型空心电抗器大大增加。
5、另外专利号为cn2023108048421的中国发明专利公开了《一种高压电抗器的优化设计方法》，该专利利用采集到的数据样本建立样本数据库，聚焦于电抗器的电感参数在计算模型显式表达式中的待辨识项和变量，在数据库中找到适应度最佳的具体参数组合，大大提高了优化设计效率。但是该专利的实质还是利用海量的数据筛选出最优方案，需要数据作为基础，由于环型空心电抗器还未广泛使用，因此数据非常单一稀少，无法利用；
6、专利号为cn202211050283 1的中国发明专利，公开了《一种低压铁芯线绕电抗器的设计方法》，该专利基于基本参数、预设条件和绕线尺寸要求，进行匝数的设计并得到电抗器的具体尺寸。但整个设计思路基于柱型空心电抗器上建立，而且计算方法也是基于柱型空心电抗器的结构得到，并不适用于环型空心电抗器。
7、结合上述内容，目前需要一种能够缩短设计时间、不用依据大量环形空心电抗器的使用数据、仅能依靠初始参数就能根据用户实际需求来得到环形空心电抗器的参数的方法。
技术实现思路
1、鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种低漏磁环形空心电抗器设计方法和装置，所要解决的技术问题是目前需要一种能够缩短设计时间、不用依据大量环形空心电抗器的使用数据、仅能依靠初始参数就能根据用户实际需求来得到环形空心电抗器的参数的方法。
2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了如下技术方案：一种低漏磁环形空心电抗器设计方法，所述电抗器包括多个线饼组，所有线饼组均分为两路并联的线饼支路，每个线饼支路上的线饼组串联连接，每个线饼组包括多个并联的线饼，方法包括如下步骤：
3、s1：根据线饼的导线的通流量、放置方式和单位长度的损耗来选择符合要求的导线，所述符合要求包括导线材质符合要求和导线尺寸符合要求；
4、s2：根据电抗器的尺寸要求来确定电抗器的线饼的内径区间；
5、s3：将线饼温升和占地面积作为约束条件来选择一个确定的导线尺寸和线饼内径，并以此确定电抗器在要求电感值下的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数；
6、s4：根据电抗器的电压等级要求来得到线饼组的相邻线饼的最小间距值；
7、s5：基于抑制漏磁效果最好的选择条件和绝缘要求来设置线饼组的最小内侧间距。
8、在第一方面的某种实施方式中，所述放置方式包括横放和竖放，所述导线尺寸包括导线的截面积。
9、在第一方面的某种实施方式中，所述电抗器的尺寸要求包括电抗器的高度和宽度要求。
10、在第一方面的某种实施方式中，步骤s3中通过以下公式来确定电抗器在要求电感值下的线饼匝数：
11、
12、其中，μ0是磁导率，r表示某点离电抗器中心轴线的距离，n表示穿过该点的磁力线所交链的匝数，np表示电抗器的匝数。
13、在第一方面的某种实施方式中，多次循环执行步骤s3、s4和s5，每次执行步骤s3时选择不同的导线尺寸和/或不同的线饼内径来确定电抗器在要求电感值下的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数；多次循环执行步骤s3、s4和s5后得到多组电抗器参数；接着执行步骤s6，步骤s6如下：
14、s6：先计算每组电抗器参数对应的电抗器的损耗，然后基于电抗器的尺寸和损耗在所有组电抗器参数中选择最优电抗器参数，接着执行步骤s7；
15、s7：基于所述最优电抗器参数在仿真软件中搭建仿真模型，通过对仿真模型进行计算得到最优电抗器参数对应的电抗器的整体电感和线饼温升数据，从而验证最优电抗器参数是否符合设计要求。
16、第二方面，本发明提供了一种低漏磁环形空心电抗器设计装置，包括导线选择单元、线饼内径计算单元、线饼匝数和并联线饼数计算单元、线饼最小间距计算单元、线饼组最小内侧间距计算单元和模型生成单元；
17、所述导线选择单元基于输入的线饼的导线的通流量、放置方式和单位长度的损耗来选择符合要求的导线，所述符合要求包括导线材质符合要求和导线尺寸符合要求；
18、所述线饼内径计算单元根据电抗器的尺寸要求来确定电抗器的线饼的内径区间；
19、所述线饼匝数和并联线饼数计算单元分别与所述导线选择单元和线饼内径计算单元电连接，将线饼温升和占地面积作为约束条件来选择一个确定的导线尺寸和线饼内径，并以此确定电抗器在要求电感值下的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数；
20、所述线饼最小间距计算单元根据电抗器的电压等级要求来得到线饼组的相邻线饼的最小间距值；
21、所述线饼组最小内侧间距计算单元基于抑制漏磁效果最好的选择条件和绝缘要求来设置线饼组的最小内侧间距；
22、所述模型生成单元分别与所述线饼匝数和并联线饼数计算单元、线饼最小间距计算单元和线饼组最小内侧间距计算单元电连接，基于所述线饼内径、总线饼匝数、线饼组的相邻线饼的最小间距值和线饼组的最小内侧间距来生成电抗器模型。
23、在第二方面的某种实施方式中，所述放置方式包括横放和竖放，所述导线尺寸包括导线的截面积，所述电抗器的尺寸要求包括电抗器的高度和宽度。
24、在第二方面的某种实施方式中，所述线饼匝数和并联线饼数计算单元通过以下公式来确定电抗器在要求电感值下的线饼匝数：
25、
26、其中，μ0是磁导率，r表示某点离电抗器中心轴线的距离，n表示穿过该点的磁力线所交链的匝数，np表示电抗器的匝数。
27、在第二方面的某种实施方式中，所述线饼匝数和并联线饼数计算单元、线饼最小间距计算单元和线饼组最小内侧间距计算单元用于对多个不同的导线尺寸和/或线饼内径来生成对应的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数、线饼组的相邻线饼的最小间距值和线饼组的最小内侧间距；所述模型生成单元基于多个不同的导线尺寸和/或线饼内径所对应的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数、线饼组的相邻线饼的最小间距值和线饼组的最小内侧间距来生成对应的电抗器模型；
28、还包括最优模型生成单元，所述最优模型生成单元基于电抗器的尺寸和损耗在所有电抗器模型中选择出最优电抗器模型。
29、在第二方面的某种实施方式中，本发明还包括仿真单元，所述仿真单元与所述最优模型生成单元电连接，基于所述最优电抗器模型在自身的仿真软件中搭建仿真模型，通过对仿真模型进行计算得到最优电抗器模型的整体电感和线饼温升数据，从而验证最优电抗器参数是否符合设计要求。
30、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：通过本发明的设计方法弥补了环型空心电抗器设计上的空白，有利于发挥环型空心电抗器的优势，缩小占地面积，降低设计成本；
31、另外本发明只需依据电抗器的线饼的导线的通流量、放置方式和单位长度的损耗来获取导线的材质和导线的尺寸，然后基于电抗器的尺寸要求得到线饼内径区间，接着通过获取电抗器的总线饼匝数、线饼组的相邻线饼的最小间距值和线饼组的最小内侧间距就能得到电抗器的参数，避免了通过依据大量数据来进行电抗器设计，节省了大量设计时间，提高了设计效率。
1.一种低漏磁环形空心电抗器设计方法，所述电抗器包括多个线饼组，所有线饼组均分为两路并联的线饼支路，每个线饼支路上的线饼组串联连接，每个线饼组包括多个并联的线饼，其特征在于，方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计方法，其特征在于，所述放置方式包括横放和竖放，所述导线尺寸包括导线的截面积。
3.根据权利要求1所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计方法，其特征在于，所述电抗器的尺寸要求包括电抗器的高度和宽度要求。
4.根据权利要求1所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计方法，其特征在于，步骤s3中通过以下公式来确定电抗器在要求电感值下的线饼匝数：
5.根据权利要求1所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计方法，其特征在于，多次循环执行步骤s3、s4和s5，每次执行步骤s3时选择不同的导线尺寸和/或不同的线饼内径来确定电抗器在要求电感值下的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数；多次循环执行步骤s3、s4和s5后得到多组电抗器参数；接着执行步骤s6，步骤s6如下：
6.一种低漏磁环形空心电抗器设计装置，其特征在于，包括导线选择单元、线饼内径计算单元、线饼匝数和并联线饼数计算单元、线饼最小间距计算单元、线饼组最小内侧间距计算单元和模型生成单元；
7.根据权利要求6所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计装置，其特征在于，所述放置方式包括横放和竖放，所述导线尺寸包括导线的截面积，所述电抗器的尺寸要求包括电抗器的高度和宽度要求。
8.根据权利要求6所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计装置，其特征在于，所述线饼匝数和并联线饼数计算单元通过以下公式来确定电抗器在要求电感值下的线饼匝数：
9.根据权利要求6所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计装置，其特征在于，所述线饼匝数和并联线饼数计算单元、线饼最小间距计算单元和线饼组最小内侧间距计算单元用于对多个不同的导线尺寸和/或线饼内径来生成对应的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数、线饼组的相邻线饼的最小间距值和线饼组的最小内侧间距；所述模型生成单元基于多个不同的导线尺寸和/或线饼内径所对应的总线饼匝数和线饼组的并联线饼个数、线饼组的相邻线饼的最小间距值和线饼组的最小内侧间距来生成对应的电抗器模型；
10.根据权利要求9所述的一种低漏磁环形空心电抗器设计装置，其特征在于，还包括仿真单元，所述仿真单元与所述最优模型生成单元电连接，基于所述最优电抗器模型在自身的仿真软件中搭建仿真模型，通过对仿真模型进行计算得到最优电抗器模型的整体电感和线饼温升数据，从而验证最优电抗器参数是否符合设计要求。
