[发明专利]三相电力变压器参数在线辨识装置及其实现算法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器参数辨识领域，具体的说，涉及一种采用实时相量法实现三相电力变压器参数在线辨识装置及其实现算法。

背景技术

三相电力变压器作为电力系统中最重要的电力设备，其运行的安全性和稳定性严重影响着电力系统的安全、稳定运行。当前，电力变压器的主保护主要以差动保护为主，通过励磁涌流波形特性与内部故障短路电流波形特征的不同区分变压器励磁涌流和内部故障。由于长距离输电线路存在着分布电容，以及线路正常的无功补偿等因素，使得变压器发生内部故障时无法区分励磁涌流还是内部故障，导致变压器的差动保护在原理上无法避免励磁涌流等情况对变压器保护的影响，造成变压器的误保护、保护灵敏度低等情况的发生，影响电力系统的安全、稳定运行。

基于参数辨识的变压器保护通过建立变压器内部的回路平衡方程，采用参数辨识获得变压器绕组的漏电感、电阻参数，以漏电感、电阻参数的变化作为判断变压器是否发生内部故障的特征量。目前常用的参数辨识算法是最小二乘法。如中国专利号CN200810011051公开一种电力变压器绕组参数在线实时辨识装置以及方法，具体公开如下特征：步骤4，阻抗在线辨识，变电站现场上位机通过对接收到的数据进行变压器绕组阻抗计算，利用最小二乘法实现绕组阻抗的在线识别，对变压器进行预警和故障报告。又如中国专利号CN201010265482公开一种变压器保护与绕组变形在线监测一体化装置及其应用方法，具体公开如下特征：⑥当参数辨识元件启动后，通过参数辨识元件计算此时变压器绕组参数，利用最小二乘法进行绕组参数辨识，从而可得到各相原副边绕组漏电感值。上述两种辨识方法均采用最小二乘法实现对绕组变压器参数的在线监测，但是，当最小二乘法辨识的输入矩阵|AA^Τ|＝0时，参数具有不可辨识性，导致辨识结果值发散或者收敛到不正确的值上，且计算量大、对参数跟踪存在数据饱和问题。为了实现电力变压器在线监测保护，必须对变压器的参数在线实时辨识。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相电力变压器参数在线辨识装置及其实现算法，通过实时相量法实现对三相变压器参数的实时在线辨识，有效提高变压器在线参数辨识的可靠性和精确度。

本发明的技术方案是：一种三相电力变压器参数在线辨识装置，该在线辨识装置主要包括变压器原边检测单元、变压器副边检测单元和辨识单元，变压器原边检测单元的输入端接三相电源，变压器原边检测单元的输出端接三相变压器；变压器副边检测单元的输入端接三相变压器，变压器副边检测单元的输出端接负载；变压器原边检测单元和变压器副边检测单元用于将强电信号转换为弱电信号，变压器原边检测单元和变压器副边检测单元输出端均与辨识单元连接；所述辨识单元采用参数在线实时辨识算法，包括基波提取算法单元d、矢量定向算法单元e和瞬时向量算法单元f，三相变压器的原边三相电信号和副边三相电信号经基波提取算法单元d得到原边基波电信号和副边基波电信号，原边基波电信号和副边基波电信号依次输出至矢量定向算法单元e和瞬时向量算法单元f。

本发明还公开一种三相电力变压器参数在线辨识实现算法，包括以下实现步骤：

在基波提取算法单元d中采用SOGI-FLL模型提取各输入信号基波分量和基波正交分量；

在矢量定向算法单元e中采用矢量定向算法，对于输入信号和在dq坐标系下，将三相变压器的原边输入信号定向到d轴，得到输入信号的d轴分量和q轴分量；

在瞬时向量算法单元f中采用瞬时相量算法得到瞬时向量方程，并根据输入信号的d轴分量和q轴分量得到瞬时向量关系式，根据瞬时向量关系式求出三相变压器原边和副边的阻抗值和感抗值。

优选的是，所述SOGI-FLL模型包括SOGI-QSG模块和FLL模块两部分，SOGI-QSG模块中的估计误差ε_v和正交输出qv′的乘积ε_f作为FLL模块的输入，FLL模块中具有负增益为-γ的积分器，积分器根据ε_f的变化，逐渐调整输出频率ω′，最终使ω′＝ω，SOGI-FLL模型的状态方程为：

稳态时，ω＝ω′，输出相量为：

公式(1)～公式(3)中，x1为输入信号基波分量；x2为输入信号基波正交分量；A和B为状态矩阵；输入信号v＝Vsin(ωt+φ)；v′为输入信号的估计值；qv′为v′的正交值；ε_v为估计误差；ω′为FLL模块估计出的输入信号基波角频率。