一种变压器参数分步辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种变压器参数分步辨识方法，该方法结合不同时间断面的多组数据，分步辨识变压器变比和正序参数，并采用中位数方法实现抗差辨识。具体地，首先推导了仅依赖于三绕组变压器各侧PMU量测和待辨识参数的变压器等效电路的数学模型。其次，采用中位数方法估计实际变比，再次，结合估计变比、最小二乘法和中位数抗差估计变压器正序参数,该方法可有效减小不良数据对辨识结果的影响。减小不良数据对辨识结果的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器参数分步辨识方法


[0001]本专利技术涉及电力系统运行控制保护领域，尤其涉及一种变压器参数分步辨识方法。

技术介绍

[0002]作为电力系统中最重要的设备之一,变压器对保证电网安全、可靠及稳定运行起着至关重要的作用。变压器绕组参数是正确进行状态估计，在线监测，故障诊断，继电保护整定等计算的基础。因此，变压器参数辨识研究也越来越受到广泛关注。
[0003]目前，在变压器参数辨识方法的研究方面，按照所需量测数据的类型主要分为两类。一类是基于瞬时值量测的辨识研究。这类方法主要通过建立三相变压器的磁路等效模型和回路平衡方程对各相绕组参数进行辨识，特别地，为了减少噪声和偏差影响，不同文献采用不同方法提高精度。另一类是基于同步相量量测(PMU)的辨识研究。现场试验、运行以及应用研究的结果表明：PMU在电力系统状态估计与动态监视、稳定预测与控制、模型验证、继电保护、故障定位等方面获得了应用或有应用前景。
[0004]然而，由于量测误差甚至粗差对变压器参数辨识结果影响较大，需要设置相关门槛值对大量样本数据进行筛选方能得到较为准确的辨识结果。因此导致计算繁琐，耗时，工作量大等问题。
[0005]有鉴于此，本专利采用一种变压器参数的分步辨识方法，该方法利用不同时间断面的多组数据，并结合中位数抗差分步辨识变压器变比和各绕组正序参数。该方法可减小实测PMU 数据中随机噪声甚至不良数据造成的影响，并且对数据样本要求较小，计算速度快，准确度高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种变压器参数分步辨识方法，旨在减小实测PMU数据中随机噪声甚至不良数据造成的影响，提高计算速度和计算结果的准确性。
[0007]本专利技术的实现技术方案如下：
[0008]一种变压器参数分步辨识方法，其特征包含以下步骤：
[0009]步骤1：建立变压器正序等值模型并获得变压器三侧的PMU数据；
[0010]步骤2：估计各时间断面的变压器变比；
[0011]步骤3：列写辨识方程并用最小二乘法求解各时刻的阻抗值；
[0012]步骤4：采用中位数估计法估计阻抗值。
[0013]所述步骤1中，建立三绕组变压器的正序等值模型，在变压器三绕组装设PMU装置，测量变压器三绕组的三相电压、电流相量。
[0014]所述步骤2中，估计各时间断面的变比，具体步骤如下：
[0015]步骤2.1：根据各个时间断面的测量，计算各时间断面的变比模值k
i
(i＝1,...,n)；
[0016]步骤2.2：利用各时间断面变比模值，采取中位数法估计获得变比k
median
；
[0017]步骤2.3：利用上述估计变比和变压器档位特性，确定实际变比k
actual
。
[0018]所述步骤3中，列写多个时间断面的方程，采用最小二乘法进行参数辨识的求解。
[0019]所述步骤4中，对步骤3中获得的基于多组时间断面的多个辨识结果，采取中位数抗差方法对结果进行处理，获得最终的辨识结果。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0021]图1为本专利技术实施例提供的变压器参数分步辨识方法的流程示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例提供的三绕组变压器正序等值模型；
[0023]图3为本专利技术实施例提供的三绕组变压器相量关系；
[0024]图4为本专利技术实施例提供的仿真拓扑图。
具体实施方式
[0025]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0026]下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，具体分析过程如下所示：
[0027]图1为本专利技术的流程图，包括以下步骤：
[0028]步骤1：建立变压器正序等值模型并获得变压器三侧的PMU数据。
[0029]建立三绕组变压器正序等值模型，如图2所示，Z
i
＝R
i
+jX
i
(i＝1、2、3)分别表示变压器高、中、低三侧的电压、电流相量和阻抗；为中性点电压；Z
m
为励磁阻抗；k
12
、 k
13
分别为高压侧与中压侧、低压侧的变比。
[0030]步骤2：估计各时间断面的变比。
[0031]对于三绕组变压器，相对于高压侧绕组阻抗，中压侧绕组一般为较小或为一数值不大的负数。近似认为励磁电流和低压绕组电流垂直于如图3所示，和分别为和与的夹角，根据正弦定理，有
[0032][0033]可得高中压侧变压器变比为
[0034][0035]且由图2可得
[0036][0037]移相并化简得高低压侧变压器变比为
[0038][0039]由上式可知，通过电流量测可以近似估算变比参数。
[0040]由式(2)和(4)可知，在PMU量测精度足够高的前提下，通过电流量测可近似估算其变比参数。鉴于数据有误差，可通过中位数法进一步提高变比的估计精度。具体步骤为：
[0041]①
根据各个时间点的测量，由式(2)和(4)计算各时间点的变比模值k
i
(i＝1,...,n)；
[0042]②
利用各时间点变比模值，采取中位数法估计获得变比k
median
；
[0043]③
利用上述估计变比和变压器档位特性，确定实际变比k
actual
。
[0044]步骤3：列写辨识方程并用最小二乘法求解各时刻的阻抗值。
[0045]由图2可知，高中低三侧的PMU量测方程可表示为式
[0046][0047]进一步，对于式，若令(i＝1,2,3)，并将其实部和虚部展开可得式(6)
[0048][0049]进一步，由以上方程消去中性点电压得式(7)
[0050][0051]对于式(7)，在k时刻，待辨识的参数x＝[R1,X1,R2,X2,R3,X3]T
满足如下线性方程：
[0052]A
k
x＝B
k
(8)
[0053]其中A
k
为k时刻电流相量和变比构成的4
×
6矩阵，B
k
为k时刻电压相量和变比构成的4
×
1矩阵。
[0054]考虑多个时刻则有：
[0055]A
k
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器参数分步辨识方法，其特征包含以下步骤：步骤1：建立变压器正序等值模型并获得变压器三侧的PMU数据；步骤2：计算各时间断面的变比；步骤3：列写辨识方程并用最小二乘法求解各时刻的阻抗值；步骤4：采用中位数估计法估计阻抗值。2.根据要求1所述的变压器参数分步辨识方法，其特征在于：所述步骤1中，建立三绕组变压器的正序等值模型，在变压器三绕组装设PMU装置，测量变压器三绕组的三相电压、电流相量。3.根据要求1所述的变压器参数分步辨识方法，其特征在于：所述步骤2中，计算各时间断面的变比，具体步骤如下：步骤2.1：根据各个时间断面的测量，计算各时间断面的变比模值k
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安成，马婧，顾雷，景子洋，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：