[發明專利]曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202011321870.0
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112487693B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 陳鍇;楊帆;錢少鋒;陳煒;張智光;史宇超;陳柏超;田翠華;楊明臻
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司杭州供電公司;武漢海奧電氣有限公司
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06N3/00;H01F27/24;H01F27/28;H01F29/00;H01F37/00;H02J3/01;H02J3/18;G06F111/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法，其特征在于，所述曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法包括：

對曲線磁閥的諧波數學模型的諧波優化轉化為對高斯點的諧波優化，對高斯點采用粒子群優化算法后得到的最優高斯點，并通過高斯點公式進行反變換，得到原積分空間內的最優高斯點，然后通過擬合得到磁閥曲線；

對高斯點x_i采用粒子群優化算法后得到的最優高斯點，并通過高斯點x′公式進行反變換，得到原積分空間[0，l]內的最優高斯點，l代表磁閥長度,然后通過擬合得到磁閥曲線f(x)；

所述曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法進一步包括：

1)獲取的曲線磁閥的諧波數學模型為：

其中，β_x為距離最小截面x處微元磁閥的磁飽和度，β₀為最小截面磁飽和度，未加直流勵磁時初始狀態為0，其最大值為β_0max＝(k_l-1)π，i₁為基波電流有名值，B_t0為最小截面臨界飽和時的磁感應強度，i_(2m+1)為第2m+1次諧波電流的有名值，N為工作線圈匝數，μ₀為真空磁導率；

2)磁控電抗器輸出諧波僅與磁閥形狀f(x)，最大最小截面積比K_l兩個參數有關；建立諧波優化模型如式(2)，通過優化磁閥形狀使得在整個磁控電抗器工作域內的最大諧波含量最小：

其中i_THD為總諧波畸變率,max(i₁)為最大基波電流值，曲線f(x)∈C²,x∈[0,l]二階連續可導；通過變分法對式(2)的諧波取得極值的條件進行分析必須滿足如下條件：

在鐵心不飽和的前提下，通過改變磁閥形狀對第2m+1次諧波進行優化，至少必須保證鐵心截面積與最小磁閥截面積比：

對于3次諧波優化，m＝1，有對于5次諧波優化，m＝2，有依此類推；

3)通過數值方法確定磁閥曲線,包括：

首先采用Gauss-Legendre高斯積分法將諧波的曲線積分形式轉化為多項式形式，積分公式為：

其中ρ(x)為被積函數，w_i為加權系數，x_i為高斯點，q為高斯點數目，ρ(x_l)為被積函數在x_i處的函數值；

同時通過下式(5)將(1)式中i_2m+1原積分空間[0，l]中的高斯點x轉化到[-1，1]中的高斯點x′；

4)通過式(5)進行反變換即得到原積分空間[0，l]內的最優高斯點，然后通過擬合得到磁閥曲線f(x)。

2.一種如權利要求1所述曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法設計的曲線磁閥式可控電抗器諧波優化系統，其特征在于，所述曲線磁閥式可控電抗器諧波優化系統包括：

鐵芯截面積獲取模塊，用于基于鐵心截面積與最小磁閥截面積比和實際應用要求選擇合適的鐵芯截面積；

各種群高斯點初值設定模塊，用于設定粒子群算法基于參數并隨機設定各種群高斯點初值；

全局最佳個體最佳調整模塊，用于計算各種群高斯點總諧波畸變率調整全局最佳與個體最佳；

迭代次數設定值判定模塊，用于若迭代次數不大于設定值，采用粒子群優化算法更新高斯點位置，返回計算各種群高斯點總諧波畸變率調整全局最佳與個體最佳；若迭代次數大于設定值，則獲得最優高斯點并進行反變換；

磁閥曲線獲取模塊，用于擬合高斯點獲得最優磁閥曲線。

3.一種如權利要求1所述曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法設計的曲線磁閥式可控電抗器，其特征在于，所述曲線磁閥式可控電抗器包括：包括I、II兩個對稱工作柱鐵心，每一個工作柱鐵心中間具有一個長度為l的小截面段，所述小截面段為曲線磁閥結構；

所述曲線磁閥結構磁閥兩端分別對稱地分布繞組，上下兩繞組均接有抽頭，通過可控硅K₁,K₂連接，所述兩工作柱鐵心的上下繞組通過交叉連接后并聯至電網，續流二極管D橫跨在交叉端點。