[发明专利]1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法

摘要

本发明公开了属于电力设备宽频建模技术领域的一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法。所述方法用于特高压电容分压器宽频阻抗参数的测量，阻抗参数的传输及存储，阻抗参数的有理函数逼近，阻抗参数等效电路的实现，等效电路元件的无源优化。通过宽频建模方法得到特高压电容分压器的宽频无源等效电路模型，用于频域和时域仿真，为分析特高压电容分压器的分压特性、误差特性以及优化均压措施、提出误差修正方案提供了理论依据。本发明建立的一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法具有很大的理论和实际价值。

主权项

1.一种1000kV特高压电容分压器宽频等效电路建模方法，所述方法用于特高压电容分压器宽频阻抗参数的测量，阻抗参数的传输及存储，阻抗参数的有理函数逼近，阻抗参数等效电路的实现，等效电路元件的无源优化，其特征在于，包括如下步骤：1)将特高压电容分压器拆解为单节电容；2)将阻抗测试夹具接入网络分析仪，并利用50欧姆的标准电阻对网络分析仪进行校准；3)将网络分析仪、被测电容分压器、数据传输设备、数据存储设备连接；4)在网络分析仪中设置扫描的频域范围为10kHz‑10MHz，分别对特高压电容分压器的各个电容进行阻抗测量；5)将步骤4)中测量得到的数据通过数据传输设备传输至数据存储设备，并利用数据存储设备中的EXCEL软件对测量得到的数据进行存储；6)将步骤5)中存储的数据减去厂家所给的标准电容值在所有测量频点对应的阻抗值，所得数据利用矢量匹配法进行有理函数逼近，设置逼近精度为10，迭代次数为7，通过逼近得到部分分式和：其中N为矢量匹配法的逼近精度，resk为留数，pk为极点，s为复频域变量，resk，pk为实数或者是共轭复数对，d为常数项，se为一次项；7)根据步骤6)中逼近所得到的有理函数F(s)，用不同等效电路来等效有理函数中不同的部分，其中，常数项和一次项用一个RL串联电路等效，该等效电路图中电阻R＝d，电感L＝e，d,e均为常数；的等效电路分为极点和留数为实数以及极点和留数为共轭复数对两种情况，当极点和留数为实数时，等效电路中的电容C＝1/res_k，电导G＝‑p_k/res_k，当极点和留数为共轭复数对时，等效电路中的电容C，电阻R₁，电阻R₂，电感L为：式中res1、res2为复数留数，p1、p2为复数极点；8)将步骤7)得到的所有等效电路串联后，再与一个参数为厂家所给标准值的电容串联，即得到特高压电容分压器的等效电路；9)利用模式搜索优化算法对特高压电容分压器的等效电路进行无源优化计算，高压电容等效电路的参数为：电容C1的数值为0.025μF；子模块2中R2＝18.92Ω，C2＝3.05μF；子模块3中R3＝‑2073Ω，C3＝‑2.03e‑7μF；子模块4‑7各个元件的具体数值见表1所示；子模块8中R8＝2811Ω，中压电容等效电路的参数为：电容C1的数值为0.49μF；子模块2中R2＝665Ω，C2＝17.6μF；子模块3中R3＝‑653Ω，C3＝‑3.48e‑6μF；子模块4‑7中各个元件的具体数值见表2所示；子模块8中R8＝713Ω，表1黑箱建模法高压电容等效电路参数表2黑箱建模法中压电容等效电路参数由于黑箱建模方法是纯数学的方法，采用该方法建立的等效电路中有些元件的参数为负数，如表1和表2所示，为有源电路，为了能够得到更加准确的电路模型，需要对已经得到的等效电路进行优化；其具体方法为：利用模式搜索算法，将初始点设置为特高压电容分压器等效电路中所有元件的参数，对等效电路中所有元件参数进行搜索计算，约束条件为所有解均为正数，得到的最优解即为所有元件参数的优化解，得到的等效电路即为无源优化的等效电路，高压电容等效电路元件参数为：电容C1的数值为0.025μF，子模块2中R2＝4.29e9Ω，C2＝2.8e12μF；子模块3中R3＝1e‑20Ω，C3＝1e‑14μF；子模块4‑7各个元件的具体数值见表3所示，子模块8中R8＝3.64e‑12Ω；中压电容等效电路元件参数为：电容C1的数值为0.49μF，子模块2中R2＝664.9Ω，C2＝4.5e21μF；子模块3中R3＝1e‑30Ω，C3＝1e‑24μF，子模块4‑7中各个元件的具体数值见表4所示，子模块8中R8＝1e‑7Ω，表3高压电容最终电路参数表4中压电容最终电路参数等效电路中所有元件的参数都为正数，即所建模型为无源的、稳定的，如表3和表4所示。