[發明專利]基于TLS-ESPRIT的變壓器油紙絕緣擴展德拜等效電路參數辨識方法

有效

• 申請號: 202111052967.0
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113779914B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 劉慶珍;蘇凱強
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/3323
• 分類號: G06F30/3323;G06F17/13;G06F17/16
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于TLS?ESPRIT的變壓器油紙絕緣擴展德拜等效電路參數辨識方法。該方法根據擴展德拜等效模型下去極化電流為指數函數疊加的物理特性，通過對樣本數據構造的Hankel矩陣進行奇異值分解，根據奇異值變化率確定極化支路數，然后借助總體最小二乘?旋轉矢量不變技術（TLS?ESPRIT）算法得到各極化支路的弛豫系數和時間常數，代入德拜等效電路參數辨識公式實現各極化支路電阻、電容參數的辨識。該發明方法避免了人為取點的主觀性、極化支路數的不確定性，對具有噪聲干擾的實測去極化電流起到了去噪作用，準確唯一地實現了變壓器油紙絕緣擴展德拜等效電路參數的辨識。

技術領域

本發明涉及油紙絕緣變壓器介質響應建模和老化評估技術領域，具體涉及一種基于TLS-ESPRIT的變壓器油紙絕緣擴展德拜等效電路參數辨識方法。

背景技術

介質響應法是診斷油紙絕緣狀態的一種無損的檢測方法，對油紙絕緣進行的介質響應實驗主要包括計劃去極化電流實驗(PDC)，回復電壓實驗(RVM)以及頻域介質響應實驗(FDS),近些年來對介質響應法的研究已經從直接從實驗數據提取特征量，轉變為對介質弛豫過程進行建模，深入理解和研究介質響應的過程和機理。

建立數學模型讓不同介質響應實驗有了統一的理論解釋，也讓不同的測量過程通過介質響應模型互相驗證，其中擴展德拜模型就是一種廣泛應用于油紙絕緣介質相應的建模的數學模型，其可以準確的反應油紙絕緣非均勻介質復雜的極化過程。

在擴展德拜模型的描述下，去極化電流是指數函數子譜線疊加的形式，辨識出擴展德拜模型各條支路參數的關鍵是得到去極化電流指數疊加項的馳豫系數和時間常數；而TLS-ESPRIT算法又是一種模態辨識的算法，能夠有效地區分信號與噪聲，提高對存在噪聲干擾的實測PDC電流的濾波作用，進而準確地辨識出信號的參數。將該算法應用于油紙絕緣擴展德拜模型的參數辨識，是本發明的主要工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于TLS-ESPRIT的變壓器油紙絕緣擴展德拜等效電路參數辨識方法，該方法可以準確、唯一、客觀的辨識出變壓器油紙絕緣擴展德拜等效電路參數。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于TLS-ESPRIT的變壓器油紙絕緣擴展德拜等效電路參數辨識方法，包括如下步驟：

步驟S1、獲取去極化電流數據，并將去極化電流數據構造TLS-ESPRIT算法的Hankel矩陣；

步驟S2、對步驟S1構造的Hankel矩陣進行奇異值分解，得到矩陣的奇異值；

步驟S3、計算各奇異值的相對變化率，確定擴展德拜等效電路的極化支路數n；

步驟S4、通過旋轉空間不變技術(ESPRIT)求解出各條支路的時間常數；

步驟S5、通過總體最小二乘(TLS)求解出各條支路弛豫系數；

步驟S6、將各條支路的時間常數、弛豫系數帶入參數辨識公式，得到變壓器擴展徳拜等效電路參數。

在本發明一實施例中，所述步驟S1具體實現如下：

步驟S11、利用PDC儀器測量油紙變壓器的去極化電流數據x(i)(i＝1,2,3,…,N)，其中測量的過程中保證去極化電流是等間隔采樣點構成的離散電流序列；

步驟S12、利用步驟S11中測得的去極化電流數據x(i)，構造Hankel矩陣：

式中L＝N/3。

在本發明一實施例中，在步驟S2中，對Hankel矩陣X進行奇異值分解的具體方式如下：