基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法技术

本发明专利技术公开了基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法，根据CVT传递不同次谐波的传递误差，亦即CVT的频谱误差特性，应用这一特性对谐波测量结果进行修正，从而实现通过CVT进行正确的谐波检测。进一步考虑CVT频谱误差特性的获取方法，使用尽可能少的频响测试试验数据获得准确度较高的CVT传递特性表示方法。本发明专利技术提出的基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法，有助于研究测量谐波时CVT二次侧测量结果的修正问题，尤其是为不方便进行谐波全频段频响测试的实验环境提供了谐波准确测量的可行方法，为进一步提升电网谐波测量准确度提供解决方案和参考。波测量准确度提供解决方案和参考。波测量准确度提供解决方案和参考。

【技术实现步骤摘要】
基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法


[0001]本专利技术属于信号及时处理
，具体涉及基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法。

技术介绍

[0002]近年来特高压直流和柔性输电工程建设不断加快，电气化铁路、冶炼、新能源及城市轨道交通等干扰源不断增多，电网中的非线性负荷渗透率逐年攀升，公用电网中的谐波等电能质量问题日益突出，对电网中以工频为设计依据的各类敏感设备的正常运行造成了较大威胁，大大增加了设备和电网的运行成本。近年来电力系统中的谐波电压问题呈现出区别于传统技术认知的新特征和新要求，因此亟需提高对电网谐波的监测能力。
[0003]目前在高电压等级的现场大量应用的电容式电压互感器(CVT)在测量谐波信号时，由电容分压器等值电容和补偿电抗器电感组成的工频串联谐振回路工作点将发生偏离，变比的幅频和相频特性呈现严重的非线性，对谐波的传递存在严重的畸变。因此如果能够预先知道CVT传递不同次谐波的传递误差，亦即CVT的频谱误差特性，就可以应用这一特性对谐波测量结果进行修正，从而实现通过CVT进行正确的谐波检测。因此频率响应原理即首先在实验室得到CVT幅频响应曲线，从而计算出CVT二次侧电压与真实谐波电压的偏离，得到谐波电压误差修正系数，利用该系数对现场测量结果进行修正。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法，通过建立CVT内部等效电路模型，推导误差修正系数，与特定频率下测量得到的误差修正系数对比，构建表明两者接近程度的目标函数，并利用遗传算法进行寻优，得到CVT内部参数数值，进一步可得到CVT本身的传递特性。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法，具体操作步骤如下：
[0006]步骤1、建立CVT等效电路模型，等效电路模型主要包括电容分压器单元和电磁单元；电容分压器包括高压电容器和低压电容器；电磁单元包括中压变压器、补偿电抗器；
[0007]步骤2、对CVT进行频响试验，获得一次侧电压为2次谐波、3次谐波、7次谐波、9次谐波、50次谐波下CVT二次侧实测电压；
[0008]2次谐波为偶数次谐波、3次谐波为奇数次谐波、7次谐波为CVT二次侧正谐振峰、9次谐波为CVT二次侧负谐振峰、50次谐波高阶谐波；
[0009]步骤3、基于步骤3中二次侧实测电压计算CVT实测误差校正系数RCF
实
测；
[0010]步骤4、根据步骤1中建立的等效电路推导CVT模型二次侧电压与一次侧电压比表达式；
[0011]步骤5、在与步骤2中所加一次侧电压相同情况下，根据步骤4CVT模型二次侧电压与一次侧电压比表达式计算基于CVT模型的误差校正系数RCF
模型
；
[0012]步骤6、当RCF
实测
和RCF
模型
两者越接近表明等效电路模型参数越接近实际CVT内部参数值，设定目标函数J，并且根据CVT模型确定辨识目标参数集θ；
[0013]步骤7、在给定的θ取值范围内，随机生成100个初始个体；
[0014]步骤8、求出目标函数J及各个个体的适应度函数f，如果最优个体的适应度满足误差要求或迭代次数大于最大迭代次数，迭代结束；
[0015]步骤9、根据比例选择策略和各个个体的适应度，选择优良个体进入下一代，最优个体不参与选择，直接进入下一代；
[0016]步骤10、根据两点交叉策略，对经过选择的个体进行交叉操作；
[0017]步骤11、根据线性自适应变异策略，进行变异操作，至此，由父代个体得到子代个体，转入步骤8继续进行；
[0018]步骤12、根据步骤8中迭代结束后获得的参数对CVT等效电路进行频谱分析，得到CVT本身的传递特性，确定各频率下CVT的传递变比，利用该结果可根据CVT二次侧实测电压反算回一次侧电压。
[0019]本专利技术的特点还在于，
[0020]步骤1电容分压器包括高压电容等值串联电阻R1、理想电容C1和串联连接的低压电容等值串联电阻R2、理想电容C2；高压电容的高压端与电源U
P
正极相连；
[0021]电磁单元与低压电容并联、输入端与低压电容的高压端相连；补偿电抗器的等效杂散电容Cc与电阻R
S
、感抗L
S
并联，补偿电抗器与中间变压器串联，中间变压器的一次侧绕组电阻R
T1
和漏感L
T1
和二次侧绕组电阻R
T2
和漏感L
T2
串联；一次侧绕组对地杂散电容C
P1
、二次侧绕组对地杂散电容C
P2
、一二次侧绕组匝间电容C
P12
均与L
T1
、R
T1
、L
T2
、R
T2
并联，且C
P2
的高压端与二次侧电压U
S
的正极相连；
[0022]其中，低压电容理想电容C2、一次侧绕组对地杂散电容C
P1
、二次侧绕组对地杂散电容C
P2
的低压端均接地。
[0023]步骤3具体如下：
[0024]步骤3中CVT实测误差校正系数RCF
实测
，如式(1)所示：
[0025][0026]其中，U
S实测
为CVT二次侧实测电压，U
P
为一次侧电压。
[0027]步骤4具体如下：
[0028]CVT模型的误差校正系数RCF
模型
表达式为：
[0029]RCF
模型
＝H(s)
×
100％
[0030]其中，
[0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037]Z1～Z6为等效电路中由后向前所视各级端口对应的等效阻抗。
[0038]步骤6具体如下：
[0039]通过步骤3分别获得了2、3、7、9、50次谐波下CVT的实测误差校正系数RCF
实测
，通过步骤5中假计算出基于CVT模型的误差校正系数RCF
模型
，RCF
实测
与RCF
模型
越接近，说明CVT模型参数越准确；因此定义目标函数J为：
[0040][0041]Min(Diviation_RCF)(3)式中，N：谐波最大次数；
[0042]RCF
实测
(ω
i
)：第i次谐波下CVT的实测误差校正系数；
[0043]RCF
模型
(ω
i
)：第i次谐波下基于CVT模型的误差校正系数；
[0044]J：各次谐波下CVT的实测误差校正系数与基于CVT模型的误差校正系数的方差之和；
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法，其特征在于，步骤1、建立CVT等效电路模型，所述等效电路模型主要包括电容分压器单元和电磁单元；所述电容分压器包括高压电容器和低压电容器；所述电磁单元包括中压变压器、补偿电抗器；步骤2、对CVT进行频响试验，获得一次侧电压为2次谐波、3次谐波、7次谐波、9次谐波、50次谐波下CVT二次侧实测电压；所述2次谐波为偶数次谐波、3次谐波为奇数次谐波、7次谐波为CVT二次侧正谐振峰、9次谐波为CVT二次侧负谐振峰、50次谐波高阶谐波；步骤3、基于步骤3中二次侧实测电压计算CVT实测误差校正系数RCF
实测
；步骤4、根据步骤1中建立的等效电路推导CVT模型二次侧电压与一次侧电压比表达式；步骤5、在与步骤2中所加一次侧电压相同情况下，根据步骤4CVT模型二次侧电压与一次侧电压比表达式计算基于CVT模型的误差校正系数RCF
模型
；步骤6、当RCF
实测
和RCF
模型
两者越接近表明等效电路模型参数越接近实际CVT内部参数值，设定目标函数J，并且根据CVT模型确定辨识目标参数集θ；步骤7、在给定的θ取值范围内，随机生成100个初始个体；步骤8、求出目标函数J及各个个体的适应度函数f，如果最优个体的适应度满足误差要求或迭代次数大于最大迭代次数，迭代结束；步骤9、根据比例选择策略和各个个体的适应度，选择优良个体进入下一代，最优个体不参与选择，直接进入下一代；步骤10、根据两点交叉策略，对经过选择的个体进行交叉操作；步骤11、根据线性自适应变异策略，进行变异操作，至此，由父代个体得到子代个体，转入步骤8继续进行；步骤12、根据步骤8中迭代结束后获得的参数对CVT等效电路进行频谱分析，得到CVT本身的传递特性，确定各频率下CVT的传递变比，利用该结果可根据CVT二次侧实测电压反算回一次侧电压。2.根据权利要求1所述的基于内部参数辨识的CVT二次侧测量结果修正方法，其特征在于，步骤1所述电容分压器包括高压电容等值串联电阻R1、理想电容C1和串联连接的低压电容等值串联电阻R2、理想电容C2；所述高压电容的高压端与电源U
P
正极相连；所述电磁单元与低压电容并联、输入端与低压电容的高压端相连；补偿电抗器的等效杂散电容Cc与电阻R
S
、感抗L
S
并联，补偿电抗器与中间变压器串联，中间变压器的一次侧绕组电阻R
T1
和漏感L
T1
和二次侧绕组电阻R
T2
和漏感L
T2
串联；一次侧绕组对地杂散电容C
P1
、二次侧绕组对地杂散电容C
P2
、一二次侧绕组匝间电容C
P12
均与L
T1
、R
T1
、L
T2
、R
T2

【专利技术属性】
技术研发人员：段建东，李丰仪，赵铭，刘坤雄，路斌，程冉，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：