电磁式电压互感器的分数阶宽频建模研究

摘要

电压互感器在电力系统的测量及保护领域有着重要的作用,它的电磁特性与电力系统的正常运行息息相关。传统的互感器电路模型其结构简单,物理意义明确但此模型只能在低频条件下满足仿真要求。由于雷电过电压、操作过电压的幅值会达到3-4倍的额定电压,互感器的铁心通过很大的励磁磁通将很容易达到饱和产生磁滞现象,即磁通密度B和磁场强度H会呈现出一个封闭的磁滞回环的形状,表示为多值的非线性对应关系。这就要求在建模时考虑铁心的非线性问题。所以本论文的目的就是要建立一种既要满足PT的宽频适应性,又要考虑铁心的磁滞效应的PT电路模型。
　　本文根据铁心元件非线性的特点,建立了一组由分数阶元件组成的励磁支路。利用实验测得的散射参数数据来确定互感器宽频模型中的电阻、电感和高频状态下的杂散电容。利用粒子群优化法对所有模型元件参数进行优化。将宽频模型与铁心的分数阶励磁支路相结合,建立了电磁式电压互感器(PT)的分数阶宽频模型。最后,将模型的输入输出特性与雷电过电压实验和操作过电压实验数据进行比较、分析,验证了该模型的正确性与可行性。

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第1章 引 言

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 PT建模的研究现状

1.2.2 分数阶滞回模型的研究现状

1.3 本文完成的主要工作

第2章 背景知识

2.1 分数阶微积分的定义

2.1.1 Grunwald-Letnikov定义及性质

2.1.2 Riemann–Liouville定义及性质

2.1.3 Caputo定义及性质

2.2分抗元件的定义

2.3分数阶微积分在非线性系统中的应用

2.3.1 分数阶微积分在高分子聚合物材料中的应用

2.3.2 分数阶微积分在精密仪器加工系统中的应用

2.4 分数阶微分方程的解法

2.4.1时域频域转换的方法

2.4.2迭代法

2.4.3 Adomian分解法

2.4.4预估校正法

2.4.5 G-L定义改进法

2.4.6 各解法的比较分析

2.5 本章小结

第3章 考虑铁心非线性的铁心分数阶模型

3.1 铁心分数阶模型

3.1.1 铁心磁滞回线的获得

3.1.2 铁心分数阶模型

3.2 本章小结

第4章 PT宽频模型

4.1 宽频模型各元件参数的确定

4.1.1电阻和漏电感参数的计算

4.1.2 杂散电容的计算

4.2 PT 宽频模型的验证

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况

致谢