[发明专利]一种电弧炉负荷的建模与参数辨识方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电能质量分析领域，尤其涉及一种电弧炉负荷的建模与参数辨识方法及系统。

背景技术

随着电力系统中各种非线性负荷设备的大量使用，这些负荷设备对电网的干扰也日益加剧。电弧炉作为电力系统中的一类典型的非线性负荷设备，其对电能质量的污染及危害包括三相功率不平衡、电压波动和闪变、以及谐波等。

虽然，通过实际测量的方法可以分析电弧炉对电能质量的影响，但庞大的实测值不易于存储也没有扩展性，不利于相关理论分析和仿真研究(比如电弧炉对整个电力系统的影响的仿真研究，或者对包含电弧炉的电力系统进行仿真，从而以离线或在线的方式测试某些性能或得到某些指标)的开展。因此，需要根据电弧炉内部工作机理和运行特性，建立相应的电弧炉模型以期为相关的理论分析和仿真研究的开展都带来便利。

目前的电弧炉模型主要包括：

电弧电阻模型，请参见刘小河，崔杜武.电弧炉电气系统的模型、谐波分析及电极调节系统自适应控制的研究[D].西安理工大学博士论文，2000.10，该模型主要基于电弧热学原理，将电弧等效成非线性时变电阻；

电弧能量模型，请参见宁元中，梁颖，吴昊.电弧炉的混合仿真模型[J].四川大学学报，2005，37(1)：85-89，该模型基于电弧内部能量平衡关系，得到的弧长与电流间的微分方程；

用于电压波动研究的电弧炉模型，请参见祁碧茹，肖湘宁.电用于电压波动研究的电弧炉的模型和仿真[J].铁道学报，1999，21(4)：105-108，该模型主要针对电压波动和闪变进行了建模，将电压波动的成分简化成一定频率的正弦波动。

然而，在实施本发明创造时，发明人发现，上述现有模型均较为单一得反映了电弧炉对电网的某种影响，如谐波(电弧电阻模型、电弧能量模型)，电压波动等，使得现有的电弧炉模型与实体电弧炉偏差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电弧炉负荷的建模与参数辨识方法及系统来得到电弧炉模型，以解决现有的电弧炉模型与实体电弧炉偏差较大的问题。

为此，本发明实施例提出如下技术方案：

一种电弧炉负荷的建模与参数辨识方法，包括：

建立综合反映实物电弧炉的谐波、闪变和三相不平衡特性的电弧炉三相等效电阻初始模型，所述初始模型中含有综合反映实物电弧炉谐波、闪变和三相不平衡特性的待辨识的参数；

离散化获取到的所述实物电弧炉炉端的实测三相电压和实测三相电流，得到离散化的实测三相电压值和离散化的实测三相电流值；

所述离散化的实测三相电压值包括第k个离散时刻的A相实测电压值U_a(k)、第k个离散时刻的B相实测电压值U_b(k)和第k个离散时刻的C相实测电压值U_c(k)，所述离散化的实测三相电流值包括第k个离散时刻的A相实测电流I_a测(k)、第k个离散时刻的B相实测电流I_b测(k)和第k个离散时刻的C相实测电流，下标a、b、c分别表示A、B、C三相；

利用所述离散化的实测三相电压值、离散化的实测三相电流值以及优化算法对所述电弧炉三相等效电阻初始模型进行优化，得到所述待辨识的参数的最优取值；

将所述待辨识的参数的最优取值代入所述电弧炉三相等效电阻初始模型，得到综合反映实物电弧炉的谐波、闪变和三相不平衡特性的电弧炉三相等效电阻模型。

一种电弧炉负荷的建模与参数辨识系统，包括建模单元和参数辨识模块，其中：

所述建模单元，用于建立综合反映实物电弧炉的谐波、闪变和三相不平衡特性的电弧炉三相等效电阻初始模型，所述初始模型中含有综合反映实物电弧炉谐波、闪变和三相不平衡特性的待辨识的参数；

所述参数辨识模块，包括：

参数获取单元，用于离散化获取到的所述实物电弧炉炉端的实测三相电压和实测三相电流，得到离散化的实测三相电压值和离散化的实测三相电流值，所述离散化的实测三相电压值包括第k个离散时刻的A相实测电压值U_a(k)、第k个离散时刻的B相实测电压值U_b(k)和第k个离散时刻的C相实测电压值U_c(k)，所述离散化的实测三相电流值包括第k个离散时刻的A相实测电流I_a测(k)、第k个离散时刻的B相实测电流I_b测(k)和第k个离散时刻的C相实测电流，下标a、b、c分别表示A、B、C三相；