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基于改进“图像法”的变压器宽频模型建立方法研究

高黎明  
【摘要】:在电力系统电磁暂态仿真计算中,建立一个稳定的电力变压器宽频仿真模型是至关重要的。目前较为简便和准确建立变压器宽频暂态模型的方法主要是采用端口模型,而无源电路的实现又是建立电力变压器端口模型的重点和难点之一。电路的无源性可以分为端口无源和严格无源。端口无源性是指到任一时刻为止,送入端口的能量总是非负的;严格无源性是指网络内部的电路元件参数均为正值。因此,建立一种仅由正值元件组成的电力变压器宽频模型具有重要的理论意义和实用价值。“图像法”直接根据测量或计算所得参数的幅值频变曲线特性,采用参数值为正值的电阻、电感、电容等元件进行电路综合,从而实现电路模型的严格无源性。但该方法只是针对阻抗幅值频变曲线的单个谐振峰值点进行计算,对于更为复杂的具有多个谐振峰值点的变压器频变曲线并不适用。针对该问题,本文对“图像法”进行了相应的改进,对测量得到的变压器导纳幅值频率变化曲线进行分段处理,低频平滑下降部分采用电阻和电感串联的形式,高频上升部分采用电阻和电容并联的形式,谐振的部分采用电阻,电感和电容串联的形式,利用Levenberg-Marquardt算法进行多步迭代计算确定每一段的元件参数值,最后利用Origin软件曲线拟合功能对所得元件参数值进行整体优化,使拟合效果达到最佳,在保证所实现电路严格无源的同时,又具有了一定的通用性。本文对实验室一台型号为D9-10/10单相双绕组变压器和天威特变公司型号为SS11-20000/110三相三绕组变压器进行了仿真、实验研究。应用MATLAB/Simulink工具箱建立电路模型并仿真计算,仿真结果与实验结果对比表明了建模方法的稳定性和准确性。


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