[發(fā)明專利]一種CVT寬頻仿真模型的時域構建方法

有效

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• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN113190949B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設計）人: 司馬文霞;楊鳴;王惠;袁濤;孫魄韜
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開一種CVT寬頻仿真模型的時域構建方法，步驟包括：1)利用網絡分析儀獲取CVT的散射參數(shù)矩陣S，計算得到CVT的電壓傳輸特性H；2)將電壓傳輸特性H轉換為時域的連續(xù)狀態(tài)空間方程；3)將所述連續(xù)狀態(tài)空間方程轉換為電路模型，從而得到CVT寬頻仿真模型。本發(fā)明提出的電容式電壓互感器寬頻仿真模型的時域構建方法，方法簡單，僅需要網絡分析儀即可實現(xiàn)對散射參數(shù)的測量，解決了當前CVT寬頻仿真模型無源修正困難且容易導致精度下降，網絡綜合后電路元件眾多、模型結構復雜等CVT建模難題。

技術領域

本發(fā)明涉及電力技術領域，具體是一種CVT寬頻仿真模型的時域構建方法。

背景技術

作為電力系統(tǒng)中重要的一次設備，CVT采用電容分壓和電磁單元多級降壓的方式得到標準的二次側電壓，不僅具有常規(guī)電磁變壓器的全部功能，并且有效抑制了與電網中的電容參數(shù)匹配造成的鐵磁諧振，是電力系統(tǒng)的量測、保護和控制的重要依據(jù)。然而，由于CVT結構復雜，應用場景多變，盡管在穩(wěn)態(tài)運行階段，CVT的二次側電壓僅跟隨一次側信號變化，一旦出現(xiàn)高頻暫態(tài)，CVT的輸出將無法跟隨一次側變化，極易引發(fā)繼電器的誤動作，對基于CVT暫態(tài)信號的控制保護和故障定位等造成極大困擾。因此，需建立精確的CVT寬頻仿真模型為電力系統(tǒng)分析與保護研究提供基礎模型。

目前，CVT寬頻仿真模型的研究主要采用黑盒模型，但是傳統(tǒng)黑盒模型結構復雜，且存在微觀無源的問題，電路無源會導致模型不穩(wěn)定，易發(fā)散，而無源修正又將導致模型精度降低。因此，需對CVT寬頻仿真模型的構建方法進行進一步探索。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種CVT寬頻仿真模型的時域構建方法，包括以下步驟：

1)利用網絡分析儀獲取CVT的散射參數(shù)矩陣S，計算得到CVT的電壓傳輸特性H。

CVT的散射參數(shù)矩陣S如下所示：

式中，S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂表示CVT端口的散射參數(shù)。下標1、下標2表示CVT端口序號。

CVT的電壓傳輸特性H如下所示：

2)將電壓傳輸特性H轉換為時域的連續(xù)狀態(tài)空間方程，步驟包括：

2.1)利用矢量匹配法將電壓傳輸特性H擬合為狀態(tài)空間方程H(s)，即：

H(s)＝C(sI-A)^-1B+D+sE (3)

式中，A為以極點為對角元素的N階對角陣。B為N×1階的單位陣。C為1×N階的留數(shù)矩陣。D、E為常數(shù)，擬合過程中通常設置線性項E為0。I為單位向量。s＝jω表示拉普拉斯算子。

2.2)利用反向拉式變換將狀態(tài)空間方程(3)變換為公式(5)所示的時域的連續(xù)狀態(tài)空間方程，步驟包括：

2.2.1)設置狀態(tài)變量x和輸出變量如下：

式中，u為電壓。

2.2.2)根據(jù)公式(4)，對狀態(tài)空間方程(3)進行反向拉氏變換，得到時域的連續(xù)狀態(tài)空間方程：

式中，k為第k個時刻。x_k為第k時刻的狀態(tài)變量。y_k為第k時刻輸出電流變量。u_k為第k時刻電壓變量。x′_k為連續(xù)性狀態(tài)變量。

3)將所述連續(xù)狀態(tài)空間方程轉換為電路模型，從而得到CVT寬頻仿真模型，步驟包括：