[发明专利]电抗器集肤效应等效热电流的计算方法及其装置

说明书

本发明涉及电抗器集肤效应等效热电流的计算方法及其装置，对获取的电抗器的特征谐波点的相对阻抗系数代入所建立的多项式模型，并使用最小二乘法进行曲线拟合，从而得到电抗器在整个频率范围连续的相对系数；然后，构造集肤效应滤波器；最后，将采集电抗器上的电流代入到集肤效应滤波器求得电抗器的等效热电流。本发明依据上述方法还设计了电抗器集肤效应等效热电流的计算装置包括：连续相对阻抗系数模块、集肤效应滤波器模块和等效热电流模块。本发明提出的计算等效热电流方法及其装置对整个频率范围内的集肤效应均可以模拟，大大降低了运算量，同时本发明也保持了较高的计算准确程度，易于在保护装置中实现。

技术领域

本发明涉及电抗器集肤效应等效热电流的计算方法及其装置，属于直流输电系统的技术领域。

背景技术

在高压直流输电工程中，交流滤波器是必不可少的一次设备。它的作用是提供无功补偿、滤除直流系统运行时对交流系统产生的谐波电流。在各种类型的滤波器中电抗器是必不可少的元件。在交流滤波器运行过程中，将通过基波电流和较大的谐波电流，这些电流将会在电抗器绕组的等效电阻中引起发热。

在电磁场的作用下，在电抗器导体内部的电流分布不均匀，越靠近导体表面，电流密度越大，这种现象即为集肤效应。频率越高，集肤效应越明显，对应的与发热有关的电阻抗也越大。各次谐波电阻增加的程度是不同的，谐波次数越高，电阻越大。在电抗器保护的设计中，需要计算出一个等效发热电流

现有技术计算等效发热电流的方法为：(1)考虑高次谐波电流引起的发热，只考虑基波电流引起的发热。(2)使用DFT分别提取出有限几个谐波点的有效值，然后乘以各自集肤效应系数，然后经过多个平方运算，再求和，最后开平方。(3)第三种方法与第二种相似，不同的地方是使用FFT方法代替了DFT方法。但是，第(1)种方法完全忽略了集肤效应，与电抗器的实际运行状况相去甚远；第(2)种方法运算量巨大；第(3)种方法运算量有所减小。且后两种方法只能反映几个频率点的集肤效应，其它点完全忽略。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了电抗器集肤效应等效热电流的计算方法，解决了计算电抗器等效发热电流在整个频率范围时运算量大的问题，本发明还提出了电抗器集肤效应等效热电流的计算装置。

本发明是通过如下方案予以实现的：

1.电抗器集肤效应等效热电流的计算方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，获取的电抗器的特征谐波点的相对阻抗系数，将相对阻抗系数代入所建立的多项式模型，并使用最小二乘法进行曲线拟合，从而得到电抗器在整个频率范围连续的相对系数；

步骤2，构造数字滤波器，将数字滤波器中分解为不少于一个子滤波器级联，进而形成集肤效应滤波器；

步骤3，对采集电抗器上的电流经过初步处理后代入到集肤效应滤波器进行滤波，对滤波得到的电流再进行进一步处理，即可求得电抗器的等效热电流。

进一步的，步骤1中所述的对相对阻抗系数进行处理是指：设定所述谐波电中基波的相对系数为1；然后，设定一个最高次谐波点的相对系数，并对该系数进行开根号处理；

所建立的多项式模型表达式如下：

p(x)＝p₁xⁿ+p₂x^n-1+...+p_nx+p_n+1

其中，p(x)为整个频率范围内的连续阻抗系数；p₁,p₂…p_n,p_n+1为多项式的系数，利用获取的相对阻抗系统，利用最小二乘法进行曲线拟合，得到多项式的参数p₁,p₂…p_n,p_n+1；x为谐波次数；n为多项式的阶数。