基于J-A动态磁滞模型的电流互感器谐波变换建模及实验验证

由于铁心磁滞回线建模复杂电磁式电流互感器(CT)建模依然繁琐困难,为此在J-A静态磁滞模型的基础上推导出电流互感器静态递推模型。所建立模型可以简便准确的拟合电流互感器静态传变特性,在电流互感器仿真方面具有应用价值。在谐波工况条件下,电流互感器铁心受到外加激励源频率变化的影响,铁心磁滞回线面积将会发生改变,为更准确的拟合电流互感器在谐波工况下的传变特性,利用J-A动态磁滞模型建立起电流互感器谐波变换模型,并通过实验进行验证。     

J-A模型误差修正和温度特性仿真

Jiles-Atherton(J-A)模型在磁滞建模领域应用广泛,但其二次磁滞回线仿真结果误差较大且无法仿真磁滞回线温度特性。为建立精确并反映温度特性的磁滞回线模型,提出了J-A模型误差修正和温度特性仿真方法。通过修正模型参数提高二次磁滞回线仿真准确度,同时引入居里温度、临界指数等附加参数,实现了对磁滞回线温度特性的仿真。最后以硅钢片为例介绍了建模过程并进行了实验验证,仿真与实验结果吻合,证明了方法的有效性。     

基于改进鲸鱼算法的电流互感器J-A模型磁滞参数识别

基于J-A磁滞模型模拟电流互感器铁芯磁滞特性的关键是模型参数的精准快速识别。针对现有J-A模型参数提取时输入输出均不易测量和提取方法收敛速度慢、精度低等问题,提出了一种基于改进鲸鱼算法的ψ-i J-A磁滞模型的参数提取方法。该模型以磁链和电流为基础,而不是以磁通密度和磁场为基础。采用加入自适应权重值调整和搜索策略的改进鲸鱼算法对参数进行提取。用所提方法和粒子群算法、鲸鱼算法分别识别P型电流互感器和PR型电流互感器的磁滞曲线,对比可得改进鲸鱼算法精度更高、迭代次数更少,验证了所提方法的高效性。     

基于改进J-A磁滞模型的电流互感器建模及实验分析

为研究计及铁芯磁滞效应的电流互感器(TA)传变特性,提出了一种新的TA数值模型。基于J-A磁化理论推导表征铁芯励磁特性的经典J-A磁滞模型,并对经典模型存在非物理解的缺陷进行了修正,形成改进J-A磁滞模型。其次,将TA的传变特性方程与铁芯改进J-A磁滞模型相耦合,建立了TA数值模型。搭建TA传变特性的测试电路,对比分析二次电流i2的理论计算波形和实际测量波形,试验表明:改进J-A磁滞模型更准确地表征铁芯的磁滞特性。同时,TA数值模型能基本反映TA的传变特性,具备物理概念清晰、计算量小、精度较高等优点,可广泛运用于各类铁磁材料的TA建模。     

罗氏线圈电流互感器谐波计量特性研究

电力系统中的非线性负荷会引起交流正弦波畸变产生各次谐波,对电能计量的准确性及继电保护的可靠性产生严重影响。针对新一代站对电子式电流互感器谐波计量及继电保护的更高要求,研究了罗氏线圈的传感原理和传变特性,并根据其数学模型,分析了影响罗氏线圈频率响应特性的两个主要因素为线圈内阻和分布电容,再结合外积分电路的结构参数模型,分析了积分时间常数对罗氏线圈电流互感器整体频率响应特性的影响。最后通过Multism12.0仿真电路模型,模拟了罗氏线圈电流互感器在2~13次谐波电流下的频率响应输出,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明,罗氏线圈电流互感器能够满足电力系统关于谐波功率计量的0.2级准确度要求,能够可靠测量电网中的谐波分量。     

基于改进粒子群算法的电流互感器J-A模型参数辨识

在应用Jiles-Atherton(J-A)磁滞模型对电流互感器的磁滞回线进行分析时,需对J-A磁滞模型中5个关键参数进行精确识辨。针对目前辨识方法存在的计算时间长和寻优能力差等问题,提出了一种改进的粒子群算法对J-A磁滞模型中的关键参数进行辨识。该算法将遗传选择策略引入到粒子群算法中,通过增加粒子群的多样性来提高了算法全局搜索能力,从而提高J-A磁滞模型关键参数辨识的准确度。文中对比分析了所提改进算法(GSS-PSO)与其他智能算法对J-A磁滞模型的关键参数辨识速度与准确度。结果表明,改进的算法得到的磁滞回线与实测磁滞回线的误差最小,且识别效率较高,证明了该算法在J-A磁滞模型参数辨识中的准确性和有效性。     

一种用于电流互感器铁心J-A磁滞参数识别的改进方法

模拟电流互感器铁心的动态磁化过程,需要建立准确的磁滞模型。改进J-A磁滞模型能够更准确地模拟铁心的磁滞特性。针对改进J-A磁滞模型关键参数难以确定的问题,提出了一种基于烟花算法的电流互感器改进J-A磁滞模型参数识别方法。该方法首先建立改进J-A模型,然后建立参数识别模型,以求出的磁感应强度与已知的磁感应强度之间的绝对误差之和最小为目标函数,将模型参数作为变量引入烟花优化算法中求解。在产生新火花的时候,增加了对火花是否满足约束条件的校验。用所提方法分别识别P型和PR型电流互感器磁滞曲线,结果表明求得的磁滞曲线与实际曲线偏差小,增加的火花校验环节能够明显减少算法收敛所需要的迭代次数,证明了所提方法的有效性和自适应性。     

基于改进人工鱼群算法的互感器Jiles-Atherton模型参数辨识

为开展仿真平台下的电磁式互感器特性研究,需要对试验互感器建立精确可靠的磁滞模型。Jiles-Atherton(J-A)模型广泛应用在铁磁材料的磁滞建模与仿真实验中,其5个关键参数的准确度直接影响模型的拟合程度。本文提出一种结合模拟退火算法的改进人工鱼群算法对J-A模型进行参数辨识。改进算法初期使用人工鱼群算法将搜索域快速锁定在全局最优解的附近范围,当J-A模型拟合达到一定精度后,转而改用模拟退火算法继续进行局部的精确搜索。通过Matlab建模证实,改进算法同时解决了鱼群算法后期寻优效率较低以及退火算法难以大范围搜索的问题,能有效提高J-A模型参数辨识的时效性与精确度。     

集磁式OCS磁特性随温度变化的研究

温漂问题是制约集磁式光学电流传感器实用化的瓶颈之一,目前研究集中在光学器件温度特性分析与补偿方面,缺乏对传感头磁特性随温度变化的分析。实际应用中磁导率和气隙长度随温度变化,使气隙磁场强度改变并影响测量准确度,因此有必要对传感头磁特性随温度变化情况进行分析。本文分析了铁磁材料磁滞回线随温度变化的情况,并在J-A模型的基础上建立带温度系数的磁滞模型;提出热膨胀系数和磁致伸缩系数的近似表达式,修正了热膨胀和磁致伸缩对气隙长度的影响;最后建立集磁环附加温度参数和气隙参数的磁滞模型,分析磁特性随温度变化情况。基于该模型提出一种具有稳定温度特性的传感头设计方法,以铁基非晶合金为例进行了仿真和实验验证,二者结果吻合,证明了模型和设计方法的有效性。     

一种用于变压器直流偏磁状态下的改进型Jiles-Atherton模型EI北大核心CSCD

Jiles-Atherton(J-A)理论在半宏观磁滞建模领域应用广泛。但因存在仅包含交流分量、对偏磁状态下的磁滞曲线描述不完整等缺陷,致使基于其建立的变压器直流偏磁模型存在较大误差。首先对正常励磁状态下的J-A公式进行推导修正。基于此通过引入直流分量,改进了J-A理论在直流偏磁状态下的无磁滞磁化曲线和磁化强度的微分表达式,并对其牵制系数k进行修正。接着提出一种基于改进J-A公式的变压器直流偏磁模型。最后,用一台500 kV电网的算例变压器来验证改进J-A公式用于变压器直流偏磁时的准确性。经验证,修正模型仿真结果与实测数据误差更小,在不改变原J-A理论物理机制的前提下改进模型能得到偏磁状态下的非对称磁滞曲线且可以更加精确的描述励磁电流值。     

开口式电流互感器耐直流性能研究

传统闭合磁路电流互感器易受直流分量影响引起磁饱和,导致测量误差非常大。定义了电流互感器耐直流性能的含义,从开口式电流互感器在考虑二次侧负载条件下的等效模型出发,分析了气隙长度对电流互感器有效磁导率和误差的影响,通过基于J-A模型从B-H磁滞回线分析了开口式电流互感器具有良好的耐直流性能。提出了基于比例直流叠加法的电流互感器耐直流性能检测方法,实验了气隙长度和直流分量对开口式电流互感器性能的影响。文中通过误差补偿使得开口式电流互感器兼顾耐直流性能和计量特性,为电流互感器在含直流分量负荷下准确计量提供理论基础。     

一种基于J-A磁滞模型的变压器在线运行监测方法

变压器由于其特殊的电磁特性,在运行中可能会出现各种隐性且未能触发相关保护的故障,危及设备以及电网的安全稳定运行,文中提出一种基于J-A磁滞模型的变压器在线运行状态监测的方法,目的在于辅助运维人员判断变压器在实际运行中可能会出现的各种故障。首先建立基于J-A磁滞理论的变压器模型,然后采集对实际运行中变压器的相关波形,利用小波变换分析实时工况下变压器时波形与所建立的变压器模型预测波形进行误差校验,通过校验结果来判断变压器是否正常工作,最后,通过仿真实验,验证了所提监测方法的可靠性。     

基于实际工程的变压器改进J-A模型研究

为了能够深入开展励磁涌流对直流输电系统影响的机理性研究,提出了一种基于PSCAD/EMTDC仿真软件的考虑磁滞特性的变压器模型建模方法,该建模方法采用改进J-A模型来描述变压器磁滞特性,具有物理意义清晰、参数较少等优势。介绍了常用的变压器电磁仿真模型建模方法,并给出了所提建模方法的详细步骤和算法设计。在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立了牛从直流输电系统的仿真模型,并结合牛从直流的实际录波波形进行了参数辨识,最终利用PSCAD复现了牛从直流乙线换流变压器空充过程中甲线直流电流的录波波形,验证了所建模型的合理性和有效性。     

基于混合铁心的新型电流互感器研究

传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力。     

Repetitive learning control for the correction of wound-typepotential transformer measurement errors: sensitivity analysis

Successful implementation of a transmission level harmonic measurement system requires accurate and reliable measurement of harmonic voltages and currents. Existing substation instrument transformers are designed for harmonic-free 60 Hz measurements. Hence, their use to measure harmonics leads to the introduction of resonance as well as saturation errors in the measurements. An online error correction method to correct for wound-type potential transformer measurement errors has been proposed in previous publications. The error correction was formulated as an output tracking problem where the distorted measurements were used along with the experimentally developed transformer model to reconstruct the transformer input. The scope of this paper is to develop a sensitivity analysis for the error correction method with respect to the transformer parameters. Results of this analysis indicate that the sensitivity of the method with respect to the transformer parameters is quite low     

On-line correction of errors introduced by instrument transformersin transmission-level steady-state waveform measurements

The successful implementation of a transmission level harmonic measurement system requires accurate and reliable measurement of harmonic voltages and currents. Existing substation instrument transformers are designed for 60 Hz measurements and they have been shown to cause resonance errors in the measurements. In this paper, we propose an on-line error correction method to correct for these resonance errors as well as possible saturation errors. The error correction is formulated as an output tracking problem where the distorted measurements are used along with the experimentally developed transformer model to reconstruct the transformer input. The method is generic, thereby permitting its use with any measurement system that utilizes a transducer with nonideal properties. It is also cost effective since it can be implemented on a personal computer or a digital signal processing chip     

基于EMTPE的750kV空载变压器励磁涌流仿真研究

笔者结合新疆地区750kV吐鲁番—巴州输变电工程,应用EMTPE程序建立变压器励磁涌流仿真计算模型,该模型考虑了变压器的磁滞饱和特性。在所建立的模型上对变压器空载合闸时励磁涌流进行仿真研究,并对涌流中的谐波成分进行分析。通过现场实测,证明了仿真计算的正确性。仿真计算和实测结果表明,该模型能较准确地仿真变压器的励磁涌流,为变压器保护设计提供依据。