[发明专利]一种操作冲击下限压器的特征曲线参数辨识方法及系统

说明书

本发明公开了一种操作冲击下限压器的特征曲线参数辨识方法及系统，方法包括：测量冲击下限压器的电流信号并确定所述操作冲击放电回路等效电阻、电感、电容参数；根据等效电阻、电感、电容参数得到限压器操作冲击回路等效模型，构建包含非线性曲线参数θ的冲击电路微分方程；根据构建的所述冲击电路微分方程，计算多项式混沌配置点系数矩阵X；利用所述多项式混沌配置点系数矩阵，计算运算矩阵D_yy、D_Xy、构建极大似然估计目标函数；基于L‑M优化方法计算得到得到与非线性曲线参数θ相关的随机变量ξ的辨识值以及所述非线性曲线参数θ的辨识结果保证了辨识可靠性同时增加了辨识方法的可实施性。

技术领域

本发明属于电气技术电力系统及其自动化继电保护领域，尤其涉及一种操作冲击下限压器的特征曲线参数辨识方法及系统。

背景技术

实际运行的电力系统设备会遭受多种类型的过电压冲击，例如自然环境中的雷击会直接在传输线中产生明显的过电压，而线路中电气开关的动作过程同样会产生类似的高压。这些冲击的持续时间通常为纳秒到毫秒级别，但是对应的电流峰值可能高达几万安培，对线路设备带来严重危害。因此，过电压保护措施研究一直是工程设计的重要环节，保护措施的有效性直接影响着电网的可靠性能。

自上世纪80年代起，金属氧化物限压器(MOV)在电力设备保护领域得到了广泛的应用。作为一种具备非线性特征的保护元件，MOV能够在过电压情况下快速动作导通，旁路关键设备达到保护目的。同时，在能量被完全释放之后，MOV能够恢复高阻状态，确保被保护设备继续正常工作。相较于早期的碳化硅限压器，MOV具有更小的阻态电流，且无需串接辅助的火花间隙结构，明显降低了设备的复杂程度。

目前，常见的MOV元件主要由数个氧化锌阀片串联构成，并在外部配有物理保护用陶瓷或硅橡胶复合材料外套。

受各种外界因素影响，运行中MOV性能有可能发生不可逆转的变化。例如，当产生功率过高，积累热量难以及时排出，导致阀片发生热击穿现象；由于出厂密封不良，在工作一段时间后，水分侵入内部导致受潮；受外部污秽影响，在动作过程中外套发生局部放电现象等。此时，MOV有可能丧失设备保护与能量耗散能力，严重情况下甚至发生爆炸，引发重大安全事故。

MOV非线性伏-安特征曲线在绝缘配合、性能评估等方面具有重要意义。为了确保MOV的正常运行，有必要开展MOV非线性曲线特征参数的辨识研究，为当前状态的评估提供更为全面的依据。近年来，MOV阀片的参数辨识与状态评估得到了国内外学者、工程人员的广泛关注，并提出了多种实验方案，但一些问题仍需进一步深入研究。

首先，辨识方案具有较大的工况局限性。常见限压器的参数辨识主要是基于全电流、阻性电流开展的。然而，此类方法仅针对工频电压持续激励的情况。实际上，在部分输电设备当中(例如，柔直高压断路器耗能装置等)，配套MOV通常并不存在外部持续激励，仅在操作过电压冲击引发阀片动作后，内部才会通过电流。

其次，非线性曲线的数学描述有待完善。在开展MOV操作过电压的研究过程中，可以将MOV直接描述为一条非线性电压-电流特征曲线。对于常见参数辨识方法，主要采用自然常数为底的指数函数对其进行分断描述。但是，此类方法会引入不连续的分段点，影响辨识准确度，同时指数函数的引入增加了描述方程的复杂度。

最后，对不确定因素的考虑尚不全面。在实际工况下，外部温度、湿度以及信号测量噪声等不确定因素具有客观存在性，此时模型中待辨识的参数受上述因素影响，因而数值具备一定概率分布特征。如果不确定性的影响因素过多，出现效应累积现象，势必导致辨识参数结果的可靠性降低，特别是对于一些变化不明显的MOV参数。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明实现阀片的特征曲线参数的辨识的问题。为达上述目的，根据本发明第一方面实施例的一种操作冲击下限压器的特征曲线参数辨识方法，所述方法包括：