CN111046558A - 电力设备宽频模型杂散参数获取方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电力设备宽频模型杂散参数获取方法及装置，S1，基于电力设备的宽频等效电路，获取包含了电力设备各个杂散参数的阻抗表达式f(s)，并且将f(s)表达为有理分数形式；S2，基于S1的阻抗表达式f(s)，在不同频率点下测取电力设备的阻抗，得到电力设备宽频带的阻抗‑频率特性数据F(s)；S3，根据在各频率点f(s)＝F(s)，构造超定方程；S4，采用最小二乘法求解求解S3中的超定方程的最优解，得到未知数矩阵x中的所有项；S5，根据未知数矩阵x与电力设备中元件的对应关系，对电力设备宽频模型中各元件的杂散参数进行求解。本发明的有益效果是：快速、有效地得到电力设备宽频模型中各个参数的数值，从而指导电力设备中各参数的调整，避免电力设备受损。

Description

电力设备宽频模型杂散参数获取方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统设备建模领域，尤其涉及一种电力设备宽频模型杂散参数获取方法及装置。
背景技术
随着电力系统中高频开关的电力电子设备的接入，系统的谐波稳定性会发生变化，需要对宽频带进行分析，避免电力设备受损。在宽频带的分析中，各个设备的杂散参数会体现出对设备阻抗特性的影响，因此有必要获取设备的各个杂散参数。而对于获取电力设备宽频模型的杂散参数，目前业内并没有相关的方案。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种电力设备宽频模型杂散参数获取方法及装置，主要解决如何电力设备宽频模型的杂散参数的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种电力设备宽频模型杂散参数获取方法，
S1，基于电力设备的宽频等效电路，获取包含了电力设备各个杂散参数的阻抗表达式f(s)，并且将f(s)表达为有理分数形式；
S2，基于S1的阻抗表达式f(s)，在不同频率点下测取电力设备的阻抗，得到电力设备宽频带的阻抗-频率特性数据F(s)；
S3，根据在各频率点f(s)＝F(s)，构造超定方程：Ax＝B；
S4，选择欧式范数最小为原则，采用最小二乘法求解求解S3中的超定方程的最优解，得到未知数矩阵x中的所有项；
S5，根据未知数矩阵x与电力设备中元件的对应关系，对电力设备宽频模型中各元件的杂散参数进行求解。
还提供了一种电力设备宽频模型杂散参数获取装置，
第一处理器，用于基于电力设备的宽频等效电路，获取包含了所述电力设备各个杂散参数的阻抗表达式f(s)，并且将所述f(s)表达为有理分数形式；
第二处理器，用于基于所述的阻抗表达式f(s)，在不同频率点下测取电力设备的阻抗，得到所述电力设备宽频带的阻抗-频率特性数据F(s)；
第三处理器，用于在各频率点设定f(s)＝F(s)，构造超定方程：Ax＝B(3)，
第四处理器，用于选择欧式范数最小为原则，采用最小二乘法求解求解S3中的超定方程的最优解，得到未知数矩阵x中的所有项；
第五处理器，用于获取所述未知数矩阵x与电力设备中元件的对应关系，对电力设备宽频模型中各元件的杂散参数进行求解。
本发明的有益效果为：通过本发明的建模过程以及求解过程，可以快速、有效地得到电力设备宽频模型中各个杂散参数的数值，从而指导电力设备中各杂散参数的调整，避免电力设备受损。
附图说明
图1为本发明电力设备宽频模型杂散参数获取方法的流程图；
图2为本发明平波电抗器的宽频等效电路示意图；
图3为本发明平波电抗器测取的宽频阻抗-频率特性数据与所建立宽频模型阻抗-频率特性的对比曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
根据图1所示,本实施例提出了一种电力设备宽频模型杂散参数获取方法，该方法适用于任何电力设备，比如饱和电抗器，电容器，IGBT模块以及传输线路等，下面以图2所示的平波电抗器作为例子阐述本方法，包括以下步骤：
S1，基于图2所示的平波电抗器的宽频等效电路，其中平波电感Ll为1H，获取包含了平波电抗器各个杂散参数的阻抗表达式f(s)，并且将f(s)表达为有理分数形式：
Figure BDA0002313304290000031
式(1)为平波电抗器的杂散参数的阻抗表达式f(s)，若推广到其他的电力设备，则如下式(2)所示，
Figure BDA0002313304290000032
式(1)中，其中未知数a是对地杂散电容，未知数b是匝间杂散电容，d是电感自身的电阻，s是拉普拉斯算子，此时为了对应平波电抗器，该有理分式中a0＝1，因此选择a0＝1的情况进行计算。若推广到其他的电力设备，应该按照电力设备的具体情况将式(2)中有理分式化简至a0，b0中任意一项为常数1，s的级数一一对应。
S2，基于S1的阻抗表达式f(s)，在不同频率点下测取平波电抗器的阻抗，得到平波电抗器宽频带的阻抗-频率特性数据F(s)；
S3，根据在各频率点f(s)＝F(s)，构造超定方程：
Ax＝B (3)；
其中A是系数矩阵，x为等效电路中各个未知大小元件的杂散参数构成的未知数矩阵，B为常数矩阵；式(4)-(9)中T是矩阵转置符号，m表示阶数。
当b0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure BDA0002313304290000041
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a0 a1 a2 … an b1 b2…bm]T (5)；
B表达为：
B＝[F(s1) F(s2) … F(sk)]T (6)；
当a0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure BDA0002313304290000042
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a1 a2 … an b0 b1 b2 …bm]T (8)；
B表达为：B＝[-1,-1,···-1]k T (9)。
可知平波电抗器属于a0＝1的情况，选择式(7)-(9)进行计算，得到具体的表达式(10)-(12)；
其中A为系数矩阵，其第k行表达为
Figure BDA0002313304290000043
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：x＝[(ad+bd),(a+b),(2a+2abd),a2d,(a2+2ab)]T(11)；
B表达为：B＝[-1,-1,···-1]k T(12)，同式(9)。
S4，选择欧式范数最小为原则，采用最小二乘法求解求解S3中的超定方程的最优解，得到未知数矩阵x中的所有项。
S5，根据未知数矩阵x与平波电抗器中元件的对应关系，对平波电抗器宽频模型中各元件的杂散参数进行求解。
以上述的平波电抗器为例，最终求解得a＝5uF,b＝15uF,d＝0。
S1-S3为建模过程，形成平波电抗器宽频模型。当然，其他类型的电力设备的建模过程与本实施例描述的平波电抗器的建模过程一致。
通过本发明的建模过程以及求解过程，可以快速、有效地得到电力设备宽频模型中各个杂散参数的数值，从而指导电力设备中各杂散参数的调整，避免电力设备受损。
实施例二
一种电力设备宽频模型杂散参数获取装置，
第一处理器，用于基于电力设备的宽频等效电路，获取包含了所述电力设备各个杂散参数的阻抗表达式f(s)，并且将所述f(s)表达为有理分数形式，如式(2)所示；
Figure BDA0002313304290000051
第二处理器，用于基于所述的阻抗表达式f(s)，在不同频率点下测取电力设备的阻抗，得到所述电力设备宽频带的阻抗-频率特性数据F(s)；
第三处理器，用于在各频率点设定f(s)＝F(s)，构造超定方程：Ax＝B(3)，其中A是系数矩阵，x为所述等效电路中各个未知大小元件的杂散参数构成的未知数矩阵，B为常数矩阵；式(4)-(9)中T是矩阵转置符号，m表示阶数；当b0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure BDA0002313304290000061
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a0 a1 a2 … an b1 b2 … bm]T (5)；
B表达为：
B＝[F(s1) F(s2) … F(sk)]T (6)；
当a0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure BDA0002313304290000062
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a1 a2 … an b0 b1 b2…bm]T (8)；
B表达为：B＝[-1,-1,···-1]k T (9)；
第四处理器，用于选择欧式范数最小为原则，采用最小二乘法求解求解S3中的超定方程的最优解，得到未知数矩阵x中的所有项；
第五处理器，用于获取所述未知数矩阵x与电力设备中元件的对应关系，对电力设备宽频模型中各元件的杂散参数进行求解。
图3是该平波电抗器的测取的宽频阻抗-频率特性数据与所建立宽频模型阻抗-频率特性的对比曲线图；从图中可以看出，测取数据和获取模型的幅值曲线完全重合，由此证明所提出的宽频模型的参数获取方案是精确的。
通过本发明的建模过程以及求解过程，可以快速、有效地得到平波电抗器宽频模型中各个杂散参数的数值，从而指导平波电抗器中各杂散参数的调整。同样地，本发明所阐明得建模获取杂散参数得方法也适用于其他各种电力设备。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电力设备宽频模型杂散参数获取方法，其特征在于：
S1，基于电力设备的宽频等效电路，获取包含了所述电力设备各个杂散参数的阻抗表达式f(s)，并且将所述f(s)表达为有理分数形式，如式(2)所示；
Figure FDA0002313304280000011
按照电力设备的具体情况将式(2)中有理分式化简至a0，b0中任意一项为常数1，s是拉普拉斯算子，s的级数一一对应；
S2，基于S1所述的阻抗表达式f(s)，在不同频率点下测取电力设备的阻抗，得到所述电力设备宽频带的阻抗-频率特性数据F(s)；
S3，根据在各频率点f(s)＝F(s)，构造超定方程：Ax＝B(3)，
其中A是系数矩阵，x为所述等效电路中各个未知大小元件的杂散参数构成的未知数矩阵，B为常数矩阵；式(4)-(9)中T是矩阵转置符号，m表示阶数；当b0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure FDA0002313304280000012
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a0 a1 a2…an b1 b2…bm]T (5)；
B表达为：
B＝[F(s1) F(s2)…F(sk)]T (6)；
当a0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure FDA0002313304280000013
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a1 a2…an b0 b1 b2…bm]T (8)；
B表达为：B＝[-1,-1,···-1]k T(9)；
S4，选择欧式范数最小为原则，采用最小二乘法求解求解S3中的超定方程的最优解，得到未知数矩阵x中的所有项；
S5，根据所述未知数矩阵x与电力设备中元件的对应关系，对电力设备宽频模型中各元件的杂散参数进行求解。
2.一种电力设备宽频模型杂散参数获取装置，其特征在于：
第一处理器，用于基于电力设备的宽频等效电路，获取包含了所述电力设备各个杂散参数的阻抗表达式f(s)，并且将所述f(s)表达为有理分数形式，如式(2)所示；
Figure FDA0002313304280000021
按照电力设备的具体情况将式(2)中有理分式化简至a0，b0中任意一项为常数1，s是拉普拉斯算子，s的级数一一对应；
第二处理器，用于基于所述的阻抗表达式f(s)，在不同频率点下测取电力设备的阻抗，得到所述电力设备宽频带的阻抗-频率特性数据F(s)；
第三处理器，用于在各频率点设定f(s)＝F(s)，构造超定方程：Ax＝B(3)，
其中A是系数矩阵，x为所述等效电路中各个未知大小元件的杂散参数构成的未知数矩阵，B为常数矩阵；式(4)-(9)中T是矩阵转置符号，m表示阶数；当b0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure FDA0002313304280000022
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a0 a1 a2…an b1 b2…bm]T (5)；
B表达为：
B＝[F(s1) F(s2)…F(sk)]T (6)；
当a0＝1时候，A的第k行表达为：
Figure FDA0002313304280000031
x为需要求解的未知数矩阵，表示为：
x＝[a1 a2…an b0 b1 b2…bm]T (8)；
B表达为：B＝[-1,-1,···-1]k T (9)；
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第五处理器，用于获取所述未知数矩阵x与电力设备中元件的对应关系，对电力设备宽频模型中各元件的杂散参数进行求解。
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