[發明專利]一種電弧爐負荷的建模與參數辨識方法及系統

有效

• 申請號: 201110388219.X
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102521489A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 池偉;許曉芳;潘星;李鵬;張凱倫;陳宏偉;江全元
• 申請（專利權）人: 浙江省電力試驗研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明屬于電能質量分析領域，尤其涉及一種電弧爐負荷的建模與參數辨識方法及系統。

背景技術

隨著電力系統中各種非線性負荷設備的大量使用，這些負荷設備對電網的干擾也日益加劇。電弧爐作為電力系統中的一類典型的非線性負荷設備，其對電能質量的污染及危害包括三相功率不平衡、電壓波動和閃變、以及諧波等。

雖然，通過實際測量的方法可以分析電弧爐對電能質量的影響，但龐大的實測值不易于存儲也沒有擴展性，不利于相關理論分析和仿真研究(比如電弧爐對整個電力系統的影響的仿真研究，或者對包含電弧爐的電力系統進行仿真，從而以離線或在線的方式測試某些性能或得到某些指標)的開展。因此，需要根據電弧爐內部工作機理和運行特性，建立相應的電弧爐模型以期為相關的理論分析和仿真研究的開展都帶來便利。

目前的電弧爐模型主要包括：

電弧電阻模型，請參見劉小河，崔杜武.電弧爐電氣系統的模型、諧波分析及電極調節系統自適應控制的研究[D].西安理工大學博士論文，2000.10，該模型主要基于電弧熱學原理，將電弧等效成非線性時變電阻；

電弧能量模型，請參見寧元中，梁穎，吳昊.電弧爐的混合仿真模型[J].四川大學學報，2005，37(1)：85-89，該模型基于電弧內部能量平衡關系，得到的弧長與電流間的微分方程；

用于電壓波動研究的電弧爐模型，請參見祁碧茹，肖湘寧.電用于電壓波動研究的電弧爐的模型和仿真[J].鐵道學報，1999，21(4)：105-108，該模型主要針對電壓波動和閃變進行了建模，將電壓波動的成分簡化成一定頻率的正弦波動。

然而，在實施本發明創造時，發明人發現，上述現有模型均較為單一得反映了電弧爐對電網的某種影響，如諧波(電弧電阻模型、電弧能量模型)，電壓波動等，使得現有的電弧爐模型與實體電弧爐偏差較大。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種電弧爐負荷的建模與參數辨識方法及系統來得到電弧爐模型，以解決現有的電弧爐模型與實體電弧爐偏差較大的問題。

為此，本發明實施例提出如下技術方案：

一種電弧爐負荷的建模與參數辨識方法，包括：

建立綜合反映實物電弧爐的諧波、閃變和三相不平衡特性的電弧爐三相等效電阻初始模型，所述初始模型中含有綜合反映實物電弧爐諧波、閃變和三相不平衡特性的待辨識的參數；

離散化獲取到的所述實物電弧爐爐端的實測三相電壓和實測三相電流，得到離散化的實測三相電壓值和離散化的實測三相電流值；

所述離散化的實測三相電壓值包括第k個離散時刻的A相實測電壓值U_a(k)、第k個離散時刻的B相實測電壓值U_b(k)和第k個離散時刻的C相實測電壓值U_c(k)，所述離散化的實測三相電流值包括第k個離散時刻的A相實測電流I_a測(k)、第k個離散時刻的B相實測電流I_b測(k)和第k個離散時刻的C相實測電流，下標a、b、c分別表示A、B、C三相；

利用所述離散化的實測三相電壓值、離散化的實測三相電流值以及優化算法對所述電弧爐三相等效電阻初始模型進行優化，得到所述待辨識的參數的最優取值；

將所述待辨識的參數的最優取值代入所述電弧爐三相等效電阻初始模型，得到綜合反映實物電弧爐的諧波、閃變和三相不平衡特性的電弧爐三相等效電阻模型。

一種電弧爐負荷的建模與參數辨識系統，包括建模單元和參數辨識模塊，其中：

所述建模單元，用于建立綜合反映實物電弧爐的諧波、閃變和三相不平衡特性的電弧爐三相等效電阻初始模型，所述初始模型中含有綜合反映實物電弧爐諧波、閃變和三相不平衡特性的待辨識的參數；

所述參數辨識模塊，包括：

參數獲取單元，用于離散化獲取到的所述實物電弧爐爐端的實測三相電壓和實測三相電流，得到離散化的實測三相電壓值和離散化的實測三相電流值，所述離散化的實測三相電壓值包括第k個離散時刻的A相實測電壓值U_a(k)、第k個離散時刻的B相實測電壓值U_b(k)和第k個離散時刻的C相實測電壓值U_c(k)，所述離散化的實測三相電流值包括第k個離散時刻的A相實測電流I_a測(k)、第k個離散時刻的B相實測電流I_b測(k)和第k個離散時刻的C相實測電流，下標a、b、c分別表示A、B、C三相；