1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法技术

本发明专利技术公开了属于电力设备宽频建模技术领域的一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法。所述方法用于特高压电容分压器宽频阻抗参数的测量，阻抗参数的传输及存储，阻抗参数的有理函数逼近，阻抗参数等效电路的实现，等效电路元件的无源优化。通过宽频建模方法得到特高压电容分压器的宽频无源等效电路模型，用于频域和时域仿真，为分析特高压电容分压器的分压特性、误差特性以及优化均压措施、提出误差修正方案提供了理论依据。本发明专利技术建立的一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法具有很大的理论和实际价值。

【技术实现步骤摘要】
1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法
本专利技术属于电力设备宽频建模
，尤其是涉及一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法。
技术介绍
1000kV特高压电容分压器是特高压电网中重要的一次设备，准确的分压特性是其最基本的一项技术指标。为了分析在不同频率下特高压电容分压器的分压特性，需要建立其宽频等效电路模型来进行分析计算。传统的模型只适用于10kHz及以下频率，因而，专利技术一种特高压电容分压器宽频等效电路建模方法具有很大的理论和实际价值。对于结构复杂的电力设备而言，黑箱法建模是一种简单而精确的建模方法。黑箱法建模方法不必探究设备的具体物理结构，通过测量电力设备的网络参数，进而推导得到设备的等效电路模型。但是，传统的黑箱法建模作为一种纯数学方法，所建立的模型在很多情况下会包含一部分元件参数为负数的有源元件，导致所建模型在仿真时不稳定；现有的针对特高压电容分压器建模的方法，虽能解决所建模型在仿真时不稳定的问题，但存在电器元件的高频参数难以计算并且复杂的问题，并且现有方法将分压电容的等效电路固定为电容的高频推广模型(如图8所示)，很难精确地表征电容在高频情况下的阻抗参数。因此，需要利用含有更多元件、结构相对复杂的等效电路来精确地表征电容在高频情况下的阻抗参数；本专利技术结合传统的黑箱建模方法，建立一种特高压电容分压器宽频等效电路建模方法，通过测量特高压电容分压器的阻抗参数，结合电路综合理论得到一个等效电路模型，然后利用模式搜索优化算法对已建模型进行无源优化，最终得到特高压电容分压器准确、无源的宽频电路模型，具有很大的理论和实际价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法，所述方法用于特高压电容分压器宽频阻抗参数的测量，阻抗参数的传输及存储，阻抗参数的有理函数逼近，阻抗参数等效电路的实现，等效电路元件的无源优化，其特征在于，包括如下步骤：1)将特高压电容分压器拆解为单节电容；2)将阻抗测试夹具接入网络分析仪，并利用50欧姆的标准电阻对网络分析仪进行校准；3)将网络分析仪、被测电容分压器、数据传输设备、数据存储设备连接；4)在网络分析仪中设置扫描的频域范围为10kHz-10MHz，分别对特高压电容分压器的各个电容进行阻抗测量；5)将步骤4)中测量得到的数据通过数据传输设备传输至数据存储设备，并利用数据存储设备中的EXCEL软件对测量得到的数据进行存储；6)将步骤5)中存储的数据减去厂家所给的标准电容值在所有测量频点对应的阻抗值，所得数据利用矢量匹配法进行有理函数逼近，设置逼近精度为10，迭代次数为7，通过逼近得到部分分式和：其中N为矢量匹配法的逼近精度，resk为留数，pk为极点，s为复频域变量，resk，pk为实数或者是共轭复数对，d为常数项，se为一次项；7)根据步骤6)中逼近所得到的有理函数F(s)，用不同等效电路来等效有理函数中不同的部分，其中，常数项和一次项用一个RL串联电路等效，该等效电路图中电阻R＝d，电感L＝e，d,e均为常数；的等效电路分为极点和留数为实数以及极点和留数为共轭复数对两种情况，当极点和留数为实数时，等效电路中的电容C＝1/resk，电导G＝-pk/resk，当极点和留数为共轭复数对时，等效电路中的电容C，电阻R1，电阻R2，电感L为：式中res1、res2为复数留数，p1、p2为复数极点；8)将步骤7)得到的所有等效电路串联后，再与一个参数为厂家所给标准值的电容串联，即得到特高压电容分压器的等效电路；9)利用模式搜索优化算法对特高压电容分压器的等效电路进行无源优化计算。所述阻抗测试夹具为安捷伦阻抗测试夹具43961A。所述利用模式搜索优化算法对特高压电容分压器的等效电路进行无源优化计算的具体方法为：将初始点设置为特高压电容分压器等效电路中所有元件的参数，对等效电路中所有元件参数进行搜索计算，约束条件为所有解均为正数，得到的最优解即为所有元件参数的优化解，得到的等效电路即为无源优化的等效电路。本专利技术的有益效果在于，提出了一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法，通过宽频建模方法得到特高压电容分压器的宽频无源等效电路模型，特高压电容分压器的宽频无源等效电路模型用于频域和时域仿真，为分析特高压电容分压器的分压特性、误差特性以及优化均压措施、提出误差修正方案提供了理论依据。附图说明图1为测量接线示意图；图中标号：1-网络分析仪、2-试品、3-阻抗测试夹具、4-测量引线、5-数据传输设备、6-数据存储设备、7-对地绝缘装置。图2为特高压电容分压器高压、中压电容的等效电路。图3为高压电容建模结果与实测值的对比图。图4、图5、图6为有理函数中不同部分所对应的等效电路说明图。图7为本专利技术方法与传统黑箱建模方法的对比图。图8为电容器的高频推广模型。图9为高压电容、中压电容阻抗测量参数。图10为高压电容逼近前后对比图。图11为中压电容逼近前后对比图。图12为高压、中压电容等效电路模型与实际值对比图。具体实施方式本专利技术提出一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法包括如下步骤：1)将特高压电容分压器拆解为单节电容；2)将阻抗测试夹具接入网络分析仪，并利用50欧姆的标准电阻对网络分析仪进行校准；3)将网络分析仪、被测电容分压器、数据传输设备、数据存储设备连接；4)在网络分析仪中设置扫描的频域范围为10kHz-10MHz，分别对特高压电容分压器的各个电容进行阻抗测量；5)将步骤4)中测量得到的数据通过数据传输设备传输至数据存储设备，并利用数据存储设备中的EXCEL软件对测量得到的数据进行存储；6)将步骤5)中存储的数据减去厂家所给的标准电容值在所有测量频点对应的阻抗值，所得数据利用矢量匹配法进行有理函数逼近，设置逼近精度为10，迭代次数为7，通过逼近得到部分分式和：其中N为矢量匹配法的逼近精度，resk为留数，pk为极点，s为复频域变量，resk，pk为实数或者是共轭复数对，d为常数项，se为一次项；7)根据步骤6)中逼近所得到的有理函数F(s)，用不同等效电路来等效有理函数中不同的部分，其中，常数项和一次项用一个RL串联电路等效，该等效电路图中电阻R＝d，电感L＝e，d,e均为常数；的等效电路分为极点和留数为实数以及极点和留数为共轭复数对两种情况，当极点和留数为实数时，等效电路中的电容C＝1/resk，电导G＝-pk/resk，当极点和留数为共轭复数对时，等效电路中的电容C，电阻R1，电阻R2，电感L为：式中res1、res2为复数留数，p1、p2为复数极点；8)将步骤7)得到的所有等效电路串联后，再与一个参数为厂家所给标准值的电容串联，即得到特高压电容分压器的等效电路；9)利用模式搜索优化算法对特高压电容分压器的等效电路进行无源优化计算。如上述步骤1)，将被测的1000kV特高压电容分压器拆解为单节的电容器，总共有四节高压电容和一节中压电容；并将单节的电容器与地面垂直竖立放置，底部与地面之间采用绝缘橡胶隔离。如上述步骤3)，按照图1所示的接线图，将网络分析仪、被测电容、数据传输设备、数据存储设备连接。如上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法，所述方法用于特高压电容分压器宽频阻抗参数的测量，阻抗参数的传输及存储，阻抗参数的有理函数逼近，阻抗参数等效电路的实现，等效电路元件的无源优化，其特征在于，包括如下步骤：1)将特高压电容分压器拆解为单节电容；2)将阻抗测试夹具接入网络分析仪，并利用50欧姆的标准电阻对网络分析仪进行校准；3)将网络分析仪、被测电容分压器、数据传输设备、数据存储设备连接；4)在网络分析仪中设置扫描的频域范围为10kHz‑10MHz，分别对特高压电容分压器的各个电容进行阻抗测量；5)将步骤4)中测量得到的数据通过数据传输设备传输至数据存储设备，并利用数据存储设备中的EXCEL软件对测量得到的数据进行存储；6)将步骤5)中存储的数据减去厂家所给的标准电容值在所有测量频点对应的阻抗值，所得数据利用矢量匹配法进行有理函数逼近，设置逼近精度为10，迭代次数为7，通过逼近得到部分分式和：其中N为矢量匹配法的逼近精度，resk为留数，pk为极点，s为复频域变量，resk，pk为实数或者是共轭复数对，d为常数项，se为一次项；7)根据步骤6)中逼近所得到的有理函数F(s)，用不同等效电路来等效有理函数中不同的部分，其中，常数项和一次项用一个RL串联电路等效，该等效电路图中电阻R＝d，电感L＝e，d,e均为常数；的等效电路分为极点和留数为实数以及极点和留数为共轭复数对两种情况，当极点和留数为实数时，等效电路中的电容C＝1/resk，电导G＝‑pk/resk，当极点和留数为共轭复数对时，等效电路中的电容C，电阻R1，电阻R2，电感L为：C=1res1+res21R2=1res1+res2[-(p1+p2)+res1p2+res2p1res1+res2]L=res1+res2p1p2+res1p2+res2p1res1+res2[-(p1+p2)+res1p2+res2p1res1+res2]R1=-(res1p2+res2p1)p1p2+res1p2+res2p1res1+res2[-(p1+p2)+res1p2+res2p1res1+res2]]]>式中res1、res2为复数留数，p1、p2为复数极点；8)将步骤7)得到的所有等效电路串联后，再与一个参数为厂家所给标准值的电容串联，即得到特高压电容分压器的等效电路；9)利用模式搜索优化算法对特高压电容分压器的等效电路进行无源优化计算。...

【技术特征摘要】
1.一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法，所述方法用于特高压电容分压器宽频阻抗参数的测量，阻抗参数的传输及存储，阻抗参数的有理函数逼近，阻抗参数等效电路的实现，等效电路元件的无源优化，其特征在于，包括如下步骤：1)将特高压电容分压器拆解为单节电容；2)将阻抗测试夹具接入网络分析仪，并利用50欧姆的标准电阻对网络分析仪进行校准；3)将网络分析仪、被测电容分压器、数据传输设备、数据存储设备连接；4)在网络分析仪中设置扫描的频域范围为10kHz-10MHz，分别对特高压电容分压器的各个电容进行阻抗测量；5)将步骤4)中测量得到的数据通过数据传输设备传输至数据存储设备，并利用数据存储设备中的EXCEL软件对测量得到的数据进行存储；6)将步骤5)中存储的数据减去厂家所给的标准电容值在所有测量频点对应的阻抗值，所得数据利用矢量匹配法进行有理函数逼近，设置逼近精度为10，迭代次数为7，通过逼近得到部分分式和：其中N为矢量匹配法的逼近精度，resk为留数，pk为极点，s为复频域变量，resk，pk为实数或者是共轭复数对，d为常数项，se为一次项；7)根据步骤6)中逼近所得到的有理函数F(s)，用不同等效电路来等效有理函数中不同的部分，其中，常数项和一次项用一个RL串联电路等效，该等效电路图中电阻R＝d，电感L＝e，d,e均为常数；的等效电路分为极点和留数为实数以及极点和留数为共轭复数对两种情况，当极点和留数为实数时，等效电路中的电容C＝1/resk，电导G＝-pk/resk，当极点和留数为共轭复数对时，等效电路中的电容C，电阻R1，电阻R2，电感L为：式中res1、res2为复数留数，p1、p2为复数极点；8)将步骤7)得到的所有等效电路串联后，再与一个参数为厂家所给标准值的电容串联，即得到特高压电容分压器的等效电路；9)利用模式搜索优化算法对特高压电容分压器的等效电路进行无源优化计算，高压电容等效...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，张广勇，李慧奇，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13