CN104965943A - 一种基于vf法的单相变压器高频模型建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法，其特点是包括以下步骤：将单相变压器看作二端口网络，测量单相变压器的散射参数；将散射参数转换为导纳参数，得到三个要拟合支路的导纳参数，应用矢量匹配法对三个要拟合支路的导纳参数分别进行拟合；应用电路综合理论并根据拟合后的导纳参数表达式建立其π型等效电路，得到单相变压器高频模型。本发明采用黑盒设计思想，单相变压器高频模型，可广泛用于过电压、雷电过电压等的仿真计算，为电力运行人员提供参考。

Description

一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法

技术领域

本发明属于单相变压器技术领域，具体涉及一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法。

背景技术

变压器是电力系统中的重要设备，在电力系统仿真计算中，需要建立电力变压器模型。变压器模型按频率可以分为中低频模型和高频模型，变压器高频模型可以用于高频信号下的仿真分析。现有单相变压器高频模型建立方法通常采用复杂的数学模型，其处理过程慢、准确性差，很难满足实际需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、快速准确的基于VF法的单相变压器高频模型建立方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法，包括以下步骤：

步骤1、将单相变压器看作二端口网络，测量单相变压器的散射参数；

步骤2、将散射参数转换为导纳参数，得到三个要拟合支路的导纳参数，应用矢量匹配法对三个要拟合支路的导纳参数分别进行拟合，

步骤3、应用电路综合理论并根据拟合后的导纳参数表达式建立其π型等效电路，得到单相变压器高频模型。

而且，所述步骤2得到的拟合结果为：

$f\left(s\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{r_i}{s-p_i}+d+se$

式中，留数r_i和极点p_i为实数或共轭复数对，而常数项d和比例项e为可选择项，均为实数，s为散射参数；

而且，测量单相变压器的散射参数是采用网络分析仪测量得到的。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用黑盒设计思想，首先通过测量得到变压器的高频散射参数，然后将散射参数转化为导纳参数，采用VF法(Vector Fitting，也叫矢量匹配法)对相关导纳参数进行拟合，最后应用电路综合理论并根据所拟合的导纳参数表达式建立其π型等效电路，本发明所建立的高频模型可用于过电压、雷电过电压等的仿真计算，为电力运行人员提供参考。

附图说明

图1是采用VF法得到的支路电路模型；

图2是采用本发明建立的变压器的π型等效电路模型。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法，包括以下步骤：

步骤1、将单相变压器看作二端口网络，使用网络分析仪测量单相变压器的散射参数(Scattering Parameter，即S参数)，得到变压器的散射矩阵S，如下式：

$S=\left[\begin{array}{cc}{S}_{11}& S_{12}\\ S_{21}& S_{22}\end{array}\right]$

本发明之所以选择测量其散射参数，是因为在高频时，单相变压器的散射参数具有抗干扰能力强、测量信噪比高、操作简单高效等优点。

步骤2、然后散射参数转换为导纳参数，得到三个要拟合支路的导纳参数，应用矢量匹配法(VF)对这三个支路的导纳参数分别进行拟合，拟合结果如下：

$f\left(s\right)\≈\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{r_i}{s-p_i}+d+se$

式中，留数r_i和极点p_i为实数或共轭复数对，而常数项d和比例项e为可选择项，均为实数。由上述拟合结果进行电路综合，得到三个支路电路模型，三个支路由图1所示的电路形式表达。该电路实际上是由支路所有极点综合得到的电路进行并联，从而得到由R、RL和RLCG单元组成的电路。当导纳参数的极点为实数极点，则综合电路包括R、L单元，其中，R表示支路电阻；L表示支路电感。当导纳参数的极点为复共轭对时，则综合电路为图1中的R、L、C、G单元，其中，R表示支路电阻；L表示支路电感；C表示支路电容；G表示支路电导。

步骤3、应用电路综合理论并根据拟合后的导纳参数表达式建立其π型等效电路，得到如图2所示的单相变压器高频模型，图中，Y、YA、YB表示各支路的导纳。

该单相变压器高频模型的构成原理为：步骤2中已经将散射参数由电路理论相关公式转换成了导纳参数(为一个二阶方阵)，它包括Y₁₁、Y₁₂、Y₂₁、Y₂₂四个导纳参数，根据二端口理论，它们与图2中的电路参数关系如下式：

$\left\{\begin{array}{c}Y=-Y_{12}=-Y_{21}\\ Y_A=Y_{11}+Y_{12}\\ Y_B=Y_{22}+Y_{12}\end{array}\right.$

在本步骤中，将得到的支路电路模型结合在一起组成变压器的π型等效电路模型。具体实现时，可以应用Simulink等软件(或EMTP等软件)建立该模型，配合其他元件可进行系统的仿真分析。本发明建立的单相变压器高频模型最终以电路的形式表达，可以方便配合其他软件进行系统的仿真分析。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将单相变压器看作二端口网络，测量单相变压器的散射参数；

步骤2、将散射参数转换为导纳参数，得到三个要拟合支路的导纳参数，应用矢量匹配法对三个要拟合支路的导纳参数分别进行拟合，

步骤3、应用电路综合理论并根据拟合后的导纳参数表达式建立其π型等效电路，得到单相变压器高频模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法，其特征在于：所述步骤2得到的拟合结果为：

式中，留数r_i和极点p_i为实数或共轭复数对，而常数项d和比例项e为可选择项，均为实数，s为散射参数。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于VF法的单相变压器高频模型建立方法，其特征在于：测量单相变压器的散射参数是采用网络分析仪测量得到的。