CN107451322A - 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器 - Google Patents

电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器 Download PDF

Info

Publication number
CN107451322A
CN107451322A CN201710406105.0A CN201710406105A CN107451322A CN 107451322 A CN107451322 A CN 107451322A CN 201710406105 A CN201710406105 A CN 201710406105A CN 107451322 A CN107451322 A CN 107451322A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current transformer
model
module
general module
dynamic analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710406105.0A
Other languages
English (en)
Inventor
谷君
袁清芳
迟忠君
王宁
闻宇
吕立平
许冲冲
刘漫雨
张金虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Beijing Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201710406105.0A priority Critical patent/CN107451322A/zh
Publication of CN107451322A publication Critical patent/CN107451322A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/36—Circuit design at the analogue level
    • G06F30/367—Design verification, e.g. using simulation, simulation program with integrated circuit emphasis [SPICE], direct methods or relaxation methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器。其中，该方法包括：获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运行在电力***中；基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型；将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块，其中，通用模块与预设环境下除通用模块之外的模块相连接，并进行联合仿真；通过通用模块对电流互感器进行仿真。通过本发明，达到了提高电流互感器建模的准确性的效果。

Description

电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器
技术领域
本发明涉及互感器领域，具体而言，涉及一种电流互感器的建模方法、装置、存 储介质和处理器。
背景技术
目前，在电力***中，当电力***发生故障时，电流互感器(TA)的一次电流可能达到电力***正常运行时的几十倍，甚至达到上百倍，且通常含有衰减的直流分量， 这样容易使电流互感器的铁芯发生饱和。另外，电流互感器的铁芯中往往存在剩磁， 如果剩磁的极性和电力***在发生故障时的电流所产生的磁场极性是相同的，则会使 铁芯更加容易饱和。此时电流互感器的二次侧电流将发生畸变，从而不能正确反映电 流互感器一次侧电流的特点，进而影响电力***中的保护装置以及控制装置等二次设 备的正确动作。
电力***普遍采用物理实验与仿真计算的方法，对电流互感器的饱和特性进行分析，其中，仿真计算可以在各种不同情况下，对电力***的动态过程以及保护特性进 行离线分析。但是，主流仿真软件存在一定的问题，比如，ATP、Matlab、RTDS等仿 真软件均存在一定的问题，包括仿真结果存在误差、磁化轨迹的描述不准确等问题。
大多数***仿真软件在仿真过程中的信号输入，只能通过软件自身的模块搭建进行构造，不支持外部数据的输入方式。而对于电流互感器在实际故障情况下的波形信 号，很难通过解析表达式的方式由模块搭接得到，尤其是对于波形规律性较差的情况， 从而不能保证电流互感器建模的准确性。
另外，PSCAD仿真软件是基于改进J-A模型对电流互感器进行建模的，但是，由 于其模型中只能对参与计算的个别参数进行修改，因而不能针对多种类型的J-A模型 进行选择，从而导致互感器建模的灵活性较差；PSCAD仿真软件不支持表达式输入的 方式，不能实现用户自定义模型的开发，从而导致互感器建模的拓展性较差。
直接应用***函数所开发的原始模块进行仿真计算，一方面无法实现针对多种类型的电流互感器的模型进行选择的功能，另外，该原始模块在给定参数时采用的是连 续对应的输入方式，也即，参数输入界面中未对各参数的定义进行明确标识，需要根 据后台程序中所规定的参数顺序依次进行赋值。而采用该方法进行参数输入，不但不 具有直观性，还容易出现参数给定不对应等问题，而且由于不同电流互感器的模型所 对应的参数个数，以及参数定义均不相同，无法解决多种模型的参数输入问题，进而 使得电流互感器建模的准确性低。
针对现有技术中电流互感器建模的准确性低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器，以至少解决电流互感器建模的准确性低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电流互感器的建模方法。该方法包括：获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运行在电力***中；基 于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型；将动态分析模型封装为 预设环境下的通用模块，其中，通用模块与预设环境下除通用模块之外的模块相连接， 并进行联合仿真；通过通用模块对电流互感器进行仿真。
可选地，在将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块之后，通过通用模块获取自定义模型信息，其中，自定义模型信息用于表征自定义模型的表达式，自定义模 型用于对动态分析模型的功能进行拓展；根据自定义模型的表达式生成自定义模型。
可选地，在预设环境下，通过预设函数建立包括自定义模型和预设模型的交互界面；通过交互界面接收选择指令，其中，选择指令用于指示选择电流互感器的目标模 型；在接收选择指令之后，根据选择的电流互感器的目标模型对电流互感器进行仿真。
可选地，根据选择的电流互感器的目标模型对电流互感器进行仿真包括：获取目标模型的输入参数；根据输入参数对电流互感器进行仿真。
可选地，获取目标模型的输入参数包括：通过输入输出端口获取输入参数。
可选地，在将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型之后，该方法还包括：获取电流互感器的二次侧电流；通过动态分析模型对二次侧电流进行处理，得到处理 结果；由处理结果获取电流互感器的一次侧电流。
可选地，通过通用模块对电流互感器进行仿真包括：通过通用模块对电流互感器的铁芯磁场的饱和特性和磁滞特性进行仿真。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种电流互感器的建模装置。该装置包括：获取单元，用于获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运 行在电力***中；建立单元，用于基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动 态分析模型；封装单元，用于将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块，其中， 通用模块与预设环境下除通用模块之外的模块相连接，并进行联合仿真；仿真单元， 用于通过通用模块对电流互感器进行仿真。
通过本发明，采用获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运行在电力***中；基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型；将动态分析模 型封装为预设环境下的通用模块，其中，通用模块与预设环境下除通用模块之外的模 块相连接，并进行联合仿真；通过通用模块对电流互感器进行仿真。由于结合电流互 感器的目标参数建立了电流互感器的动态分析模型，并将该动态分析模型封装为预设 环境下使用的通用模块，解决了电流互感器建模的准确性低的问题，进而达到了提高 电流互感器建模的准确性的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种电流互感器的建模方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种在Simulink环境下的变压器空载合闸情况的仿真***示意图；
图3是根据本发明实施例的一种在Simulink环境下的变压器空载合闸情况的波形信号示意图；
图4是根据本发明实施例的一种S-Function原始模块的参数输入界面的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种自定义模型的示意图；
图6是根据本发明实施例的一种外电路参数设置的示意图；
图7是根据本发明实施例的一种电流互感器的T型等值电路的示意图；以及
图8是根据本发明实施例的一种电流互感器的建模装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于 本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这 样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语 “包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含 了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步 骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的 其它步骤或单元。
实施例1
本发明实施例提供了一种电流互感器的建模方法。
图1是根据本发明实施例的一种电流互感器的建模方法的流程图。如图1所示， 该电流互感器的建模方法包括以下步骤：
步骤S102，获取电流互感器的目标参数。
在本发明上述步骤S102提供的技术方案中，获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运行在电力***中。
该实施例的电流互感器的目标参数包括用于描述电流互感器动态过程的磁路方程 中的参数、用于描述电流互感器外部特性的电路方程中的参数，比如，电流互感器原 边的匝数、电流互感器副边的匝数、电流互感器的一次侧电流、电流互感器的二次侧 电流、电流互感器的磁场强度、电流互感器的磁路的长度、电流互感器的铁心的截面 积、电流互感器的铁心磁通密度、电流互感器的二次侧电阻与负载电阻之和、电流互 感器的二次侧电感与负载电感之和等参数。
可选地，通过电流互感器的目标参数构建电流互感器的等值电路，通过公式(1)和公式(2)表示。
Hl＝N1i1+N2i2 (1)
其中，N1表示电流互感器的原边的匝数，N2表示电流互感器的副边的匝数，i1表 示电流互感器的一次侧电流，i2表示电流互感器的二次侧电流，H表示磁场强度，l 表示磁路的长度，s表示铁心的截面积，B表示铁心磁通密度，R2为电流互感器二次 侧电阻与负载电阻之和，L2为电流互感器的二次侧电感与负载电感之和。
步骤S104，基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型。
在本发明上述步骤S104提供的技术方案中，基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型。
在获取电流互感器的目标参数之后，基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型。该实施例的预设模型可以为J-A(Jiles-Atherton)模型，该J-A模 型运用磁畴壁的概念，将磁畴磁化过程分解成具有摩擦效应的不可逆分量和弹性可逆 分量，运用非磁滞磁化的概念，利用数学函数描述非磁滞磁化曲线，并最终获得磁感 应强度B与磁场强度H之间的关系。根据J-A理论，对铁磁物质施加一系列正弦交变 的磁场强度H，可以得到相应的磁化强度M，再根据磁通密度B与磁化强度M之间的 关系B＝μ0(H+M)可以得到一系列的B-H曲线，也即，得带磁滞曲线族，其中，μ0为系数。
为了更灵活地描述非磁滞磁化曲线的肩部，也即，为了更灵活地描述线性区与饱和区之间的过渡区，从而更准确地模拟磁滞回线，可以对J-A模型进行改进，得到改 进J-A模型。可以通过改进J-A模型对电流互感器进行建模，改进J-A模型对描述Man的数学公式进行了修正。
考虑非磁滞磁化曲线具有的特性，Man在第一象限的表达式为：
结合方程(3)，并考虑非磁滞磁化曲线关于原点的对称性，可以得到Man的整体 表达式为：
此时，
将方程(4)和方程(5)代入磁化强度M-磁场强度H的关系式，可以得到改进J-A模型的最终表达式为：
在方程(2)的基础上，结合J-A模型可得：
方程(6)是在充分考虑磁滞回线的情况下，描述TA电流互感器的动态过程的非 线性微分方程组，针对该方程组，可以通过不同方法进行处理，进而得到相应的非线 性代数方程组形式。
将方程(6)中的转化为的形式，并考虑B＝μ0(H+M)，可得：
将方程(7)表示为矩阵形式，可得：
将该方程表示为CX+D(X)X′＝E的形式，其中X＝[i2，M，H]T。利用后差分欧拉 法对方程(8)进行离散，可得：
其中，方程组(9)为非线性代数方程组，其中，X_0、X_1分别为状态变量X前、 后的时刻值。
该实施例通过基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型，可以实现电流互感器的动态分析模型的建立以及离散形式的获取。
步骤S106，将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块。
在本发明上述步骤S106提供的技术方案中，将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块，其中，通用模块与预设环境下除通用模块之外的模块相连接，并进行联合 仿真。
在基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型之后，对动态分析模型进行求解。上述方程组(9)为电流互感器的动态分析模型的离散形式。对于非 线性代数方程组的求解，可以采用线性迭代法、牛顿-拉夫逊法、改进型牛顿-拉夫逊 法等。其中，线性迭代法方法简便，且具有良好的收敛性，该实施例采用线性迭代法 对基于J-A理论的电流互感器的模型进行处理，假设状态变量的初始迭代值 X_1 (0)＝[i2 (0)，M(0)，H(0)]T，将其代入方程组(9)的系数矩阵中，可以得线性代数方程 组：
利用高斯消去法对上式进行求解得到通过计算比较与的误差，若误差大于设定值ε，则对状态变量进行修正。为改善迭代的收敛过程， 可引入松弛因子ω将修正为：
将修正后的代入原方程并重复上述迭代过程进行计算，直到满足条件即可认为该点迭代收敛，即为该时刻状态变量的解。线性迭代法 应用于改进J-A理论的电流互感器模型的求解时，其求解方法与经典J-A理论下的电 流互感器的模型相同，仅针对式(10)中D(X)的具体表达式有所变化。
将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块。预设环境可以为 MATLAB/Simulink环境下，该环境为动态***建模、仿真和综合性分析的集成环境。 可以采用Matlab中的S-function、Masking Editor，以及Symbolic Math Toolbox将动态 分析模型封装为可在Simulink环境下使用的通用模块，通过建立MATLAB/Simulink 环境下的通用模块与自制模块之间的接口，使其可以与其他已有模块连接，并进行联 合仿真。
步骤S108，通过通用模块对电流互感器进行仿真。
在本发明上述步骤S108提供的技术方案中，通过通用模块对电流互感器进行仿真。
在将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块之后，通过通用模块对电流互感器进行仿真。该通用模块可以对基于经典J-A模型与改进J-A模型进行仿真计算，从 而实现了对于不同形式的网络结构及故障类型下的电流互感器的特性进行仿真分析。
该实施例通过获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运行在电力***中；基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型；将动态分析模型封装 为预设环境下的通用模块，其中，通用模块与预设环境下除通用模块之外的模块相连 接，并进行联合仿真；通过通用模块对电流互感器进行仿真。由于结合电流互感器的 目标参数建立了电流互感器的动态分析模型，并将该动态分析模型封装为预设环境下 使用的通用模块，解决了电流互感器建模的准确性低的问题，进而达到了提高电流互 感器建模的准确性的效果。
作为一种可选的实施方式，在步骤S106，将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块之后，该方法还包括：通过通用模块获取自定义模型信息，其中，自定义模型 信息用于表征自定义模型的表达式，自定义模型用于对动态分析模型的功能进行拓展； 根据自定义模型的表达式生成自定义模型。
在将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块之后，通过通用模块获取自定义模型信息，该自定义模型信心可以用于表征自定义模型(User Defined)的表达式，该 自定义模型可以满足电流互感器的模型的拓展需求，可以结合MATLAB中Symbolic MathToolbox的符号函数功能，采用表达式输入方式生成自定义模型，从而在程序中 实现用户自定义模型的开发。
作为一种可选的实施方式，步骤S108，通过通用模块对电流互感器进行仿真包括：在预设环境下，通过预设函数建立包括自定义模型和预设模型的交互界面；通过交互 界面接收选择指令，其中，选择指令用于指示选择电流互感器的目标模型；在接收选 择指令之后，根据选择的电流互感器的目标模型对电流互感器进行仿真。
该实施例的预设环境可以为MATLAB/Simulink环境，预设函数可以为SymbolicMath Toolbox的符号函数。在MATLAB/Simulink环境下，结合Simulink的Masking 封装技术与Symbolic Math Toolbox的符号函数功能，定制友好的交互界面，也即，定 制人机交互式的用户界面，该用户界面包括模型选择、J-A参数设定、外电路参数设 定等功能。其中，模型选择的下拉菜单中分别提供了经典J-A模型、改进J-A模型、 以及用户自定义模型等选项。通过交互界面接收选择指令，根据选择的电流互感器的 目标模型对电流互感器进行仿真，比如，通过下拉菜单中的经典J-A模型、改进J-A 模型、以及用户自定义模型中任意一种接收选择指令，根据选择的电流互感器的模型 对电流互感器进行仿真，从而实现对于不同电流互感器的模型的选择，以及对应模型 下参数的交互式输入等功能，提高了电流互感器建模的准确性。
作为一种可选的实施方式，根据选择的电流互感器的目标模型对电流互感器进行仿真包括：获取目标模型的输入参数；根据输入参数对电流互感器进行仿真。
该实施例采用Simulink中的Masking Editor技术，通过回调函数编程的方式进行交互式友好界面的开发，从而实现对于不同电流互感器模型的选择，进而获取对应模 型下的输入参数，根据输入参数对电流互感器进行仿真。该实施例同时具有支持多种 形式的外部数据输入等特点，避免了大多数***仿真软件在仿真过程中的信号输入只 能通过软件自身的模块搭建进行构造，而不支持外部数据的输入方式的问题。
作为一种可选的实施方式，获取目标模型的输入参数包括：通过输入输出端口获取输入参数。
在获取目标模型的输入参数时，可以通过输入输出端口获取输入参数。对于大多数***仿真软件，其在仿真过程中的信号输入只能通过软件自身的模块搭建进行构造， 并不支持外部数据的输入方式。而对于电力***在实际运行过程中产生故障的波形信 号，很难通过解析表达式的方式由模块搭接得到，尤其是对于波形规律性较差的情况， 而该实施例提出的电流互感器的动态分析模型可以采用MATLAB的I/O数据传输方 式，对外部数据的输入具有较强的兼容性，可以支持TXT、XLS、MAT等多种ASCII 码格式的数据类型，从而实现不同分析平台之间的数据交换运算。
作为一种可选的实施方式，在将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型之后， 该方法还包括：获取电流互感器的二次侧电流；通过动态分析模型对二次侧电流进行处理，得到处理结果；由处理结果获取电流互感器的一次侧电流。
该实施例的电流互感器的模型可以通过自主编程的方式进行开发，与直接应用传统仿真软件相比，具有较强的灵活性。在实际的电力***故障分析中，往往希望根据 电流互感器的二次侧电流的录波结果，对电流互感器的一次侧电流及饱和特性等问题 进行分析，进而判断***的故障特性。采用传统仿真软件进行分析时，则需首先明确 ***的实际运行状态或故障类型，再对电流互感器的一次侧电流、二次侧电流进行计 算。该实施例的动态分析模型，可以通过对方程(8)进行相应的改造，将其表示为：
再利用后差分欧拉法对公式(12)进行离散处理，并结合牛拉法求解非线性代数方程组，最终可由电流互感器的二次侧电流得到电流互感器的一次侧电流的波形以及 电流互感器的相关磁场量结果。
在已知电流互感器的二次侧电流的情况下，可以通过相应的处理得出电流互感器的一次侧电流以及铁芯的工作特性，从而实现对于***故障特性的分析，该模型计算 精确、可拓展性强、应用灵活，同时具有支持多种形式的外部数据输入等特点。
作为一种可选的实施方式，步骤S108，通过通用模块对电流互感器进行仿真包括：通过通用模块对电流互感器的铁芯磁场的饱和特性和磁滞特性进行仿真。
该实施例的电流互感器的模型对电流互感器的铁芯磁场特性的描述是以J-A理论为基础的，能够准确地反应电流互感器的铁芯磁场的饱和特性与磁滞特性，同时可以 通过初值的给定，有效地对铁芯中的剩磁进行描述，提高了电流互感器建模计算的精 确性。
该实施例基于J-A原理的电流互感器的动态分析模型以及求解过程。当将该动态分析模型应用于电力***的保护及控制等领域时，需结合***的实际结构以及运行状 态进行仿真计算。此外，该模型中对铁芯磁滞回线的描述，除了可以满足经典J-A模 型以及改进J-A模型之外，还可以具有对其它形式的方程进行拓展的功能，从而提高 了电流互感器建模的准确性。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可 以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例2
下面结合优选的实施方式对本发明的技术方案进行说明。
图2是根据本发明实施例的一种在Simulink环境下的变压器空载合闸情况的仿真***示意图。如图2所示，其中，TA(J-A)模块为利用***函数S-Function所开发 的基于J-A原理的电流互感器的动态分析模型。
图3是根据本发明实施例的一种在Simulink环境下的变压器空载合闸情况的波形信号示意图。如图3所示，随着时间的偏移，Simulink环境下的变压器空载合闸情况 的波形信号也在变化，可以用于反应实际故障情况的电流波形信号。
图4是根据本发明实施例的一种S-Function原始模块的参数输入界面的示意图。如图4所示，SFun_JA为***函数S-Function规定的正方向。
该实施例可以利用Masking Editor封装后的TA(J-A)模块，实现包括模型选择、J-A参数设定、外电路参数设定等功能，直接应用S-Function所开发的原始模块进行 仿真计算，无法实现针对多种类型的电流互感器的模型进行选择的功能，另外，该原 始模块在给定参数时采用的是连续对应的输入方式，也即，参数输入界面中未对各参 数的定义进行明确标识，需要根据后台程序中所规定的参数顺序依次进行赋值。采用 该方法进行参数输入，不但不具有直观性，容易出现参数给定不对应等问题，而且由 于不同TA模型所对应的参数个数以及参数定义均不相同，所以无法解决多种模型的 参数输入问题。为此该实施例采用Simulink中的Masking Editor技术，可以通过回调 函数编程的方式进行交互式友好界面的开发，从而实现对于不同TA模型的选择，以 及对应模型下参数的交互式输入等功能。
图5是根据本发明实施例的一种自定义模型的示意图。如图5所示，除了可以对 现有模型(经典J-A模型及改进J-A模型)进行计算外，还应同时满足用户自定义模 型的拓展要求，结合MATLAB中Symbolic Math Toolbox的符号函数功能，采用表达 式输入方式，在程序中实现用户自定义模型的开发。在模型选择下拉菜单中分别提供 了经典J-A模型(J-A(Classic))、改进J-A模型(J-A(Modify-1))、以及用户自定义 模型(User Defined)。其中，确定选择模型选择“OK”确认按钮，取消选择模型选择 “Cancel”取消按钮，需要帮助选择“Help”帮助按钮，应用选择“Apply”应用按钮。
图6是根据本发明实施例的一种外电路参数设置的示意图。如图6所示，在用户 自定义模型(User Defined)下，设置外电路参数(Circuit Par)电流互感器的原边的 匝数N1为20，电流互感器的副边的匝数N2为200，铁心的截面积s为2.61e-3，二次侧 电感L为0.638，二次侧电阻Rs为1，负载电感Ls为1.6e-3。其中，二次侧电感L、 二次侧电阻Rs、负载电感Ls的单位为国际制单位，确定选择模型选择“OK”确认按 钮，取消选择模型选择“Cancel”取消按钮，需要帮助选择“Help”帮助按钮，应用 选择“Apply”应用按钮。
该实施例应用J-A理论，在对电力***实际运行中的电流互感模型进行分析计算时，需要将描述电流互感器的动态过程的磁路方程，以及描述其外部特性的电路方程 与J-A模型相结合。根据图4所示的正方向规定，电流互感器的铁心的磁路方程以及 二次侧电压方程可以表示为图7所示的电流互感器的T型等值电路。其中，图7是根 据本发明实施例的一种电流互感器的T型等值电路的示意图，其中参数可以由上述方 程(1)和(2)得到。
N1表示电流互感器的原边的匝数，N2表示电流互感器的副边的匝数，i1表示电流互感器的一次侧电流，i2表示电流互感器的二次侧电流，R2为电流互感器的二次侧电 阻与负载电阻之和、L2为电流互感器的二次侧电感与负载电感之和。
该实施例基于J-A原理的电流互感器的自定义模型，当应用于电力***的保护及控制等领域时，需要结合***实际结构及运行状态进行仿真计算。此外，该模型中对 铁芯磁滞回线的描述，除了可以满足经典J-A模型以及J-A模型之外，还应该具有对 其它形式的方程进行拓展的功能。
该实施例利用MATLAB中的***函数(S-function)将电流互感器的自定义模型进行模块式开发，通过建立MATLAB/Simulink环境下通用模块与自制模块间的接口，使 其可以与其它已有模块连接并进行联合仿真，从而实现了对于不同形式的网络结构以 及故障类型下的电流互感器的特性进行仿真分析；在此基础上，结合Simulink的 Masking封装技术与Symbolic Math Toolbox的符号函数功能，定制人机交互式的用户 界面，从而实现模型选择、参数功能化输入以及用户自定义方式的模型拓展等功能。
该实施例通过结合J-A理论与电流互感器的外部特性方程，得出针对***动态仿真分析的电流互感器模型。在此基础上，利用S-function编程、Masking Editor以及Symbolic Math Toolbox等技术，将其进行模块式开发，使其可与Simulink中已有模块 连接并进行联合仿真，从而实现不同网络结构及运行条件下电流互感器的特性分析计 算。该模型计算精确、可拓展性强、应用灵活，同时具有支持多种形式的外部数据输 入等特点。
该实施例的模型对电流互感器的铁芯磁场特性的描述是以J-A理论为基础的，能够准确地反应动态过程中电流互感器的铁芯磁场的饱和特性与磁滞特性，同时可通过 初值的给定，有效地对铁芯中的剩磁进行描述，具有较高的计算精确性。
该实施例利用MATLAB环境下的S-function进行编程，结合Masking Editor技术以及Symbolic Math Toolbox对其进行模块式开发，该模块可以针对多种类型的J-A模 型进行选择，并且可以通过表达式输入的方式实现用户自定义模型的开发，从而实现 模型的拓展性功能。
该实施例的电流互感器的模型是通过自主编程的方式进行开发的，与直接应用传统仿真软件相比，具有较强的灵活性。采用该实施例的电流互感器的动态分析模型， 最终可以由电流互感器的二次侧电流得到电流互感器的一次侧电流波形以及相关磁场 量结果。
对于大多数***仿真软件，其仿真过程中的信号输入只能通过软件自身的模块搭建进行构造，不支持外部数据的输入方式。而往往对于实际故障情况的波形信号，很 难通过解析表达式的方式由模块搭接得到，尤其是对于波形规律性较差的情况。该实 施例的电流互感器的动态分析模型采用MATLAB的I/O数据传输方式，针对外部数据 的输入具有较强的兼容性，支持TXT、XLS、MAT等多种ASCII码格式的数据类型， 可实现不同分析平台间数据的交换运算，提高了电流互感器建模的准确性。
实施例3
本发明实施例还提供了一种电流互感器的建模装置。需要说明的是，该实施例的电流互感器的建模装置可以用于执行本发明实施例的电流互感器的建模方法。
图8是根据本发明实施例的一种电流互感器的建模装置的示意图。如图8所示， 该电流互感器的建模装置包括：获取单元10、建立单元20、封装单元30和仿真单元 40。
获取单元10，用于获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运行在电力***中。
建立单元20，用于基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型。
封装单元30，用于将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块，其中，通用模块与预设环境下除通用模块之外的模块相连接，并进行联合仿真。
仿真单元40，用于通过通用模块对电流互感器进行仿真。
可选地，该装置还包括：第一获取单元和生成单元。第一获取单元，用于在将动 态分析模型封装为预设环境下的通用模块之后，通过通用模块获取自定义模型信息， 其中，自定义模型信息用于表征自定义模型的表达式，自定义模型用于对动态分析模 型的功能进行拓展；生成单元，用于根据自定义模型的表达式生成自定义模型。
可选地，仿真单元40包括：建立模块、接收模块和第一仿真模块。其中，建立模 块，用于在预设环境下，通过预设函数建立包括自定义模型和预设模型的交互界面； 接收模块，用于通过交互界面接收选择指令，其中，选择指令用于指示选择电流互感 器的目标模型；第一仿真模块，用于在接收选择指令之后，根据选择的电流互感器的 目标模型对电流互感器进行仿真。
可选地，第一仿真模块包括：获取子模块和仿真子模块。其中，获取子模块，用 于获取目标模型的输入参数；仿真子模块，用于根据输入参数对电流互感器进行仿真。
可选地，获取子模块用于通过输入输出端口获取输入参数。
可选地，该装置还包括：第二获取单元，用于在将目标参数建立成电流互感器的动态分析模型之后，获取电流互感器的二次侧电流；处理单元，用于通过动态分析模 型对二次侧电流进行处理，得到处理结果；第三获取单元，用于由处理结果获取电流 互感器的一次侧电流。
可选地，仿真单元40包括：第二仿真模块，用于通过通用模块对电流互感器的铁芯磁场的饱和特性和磁滞特性进行仿真。
该实施例通过获取单元10获取电流互感器的目标参数，其中，电流互感器运行在电力***中，通过建立单元20基于预设模型，将目标参数建立成电流互感器的动态分 析模型，通过封装单元30将动态分析模型封装为预设环境下的通用模块，其中，通用 模块与预设环境下除通用模块之外的模块相连接，并进行联合仿真，通过仿真单元40 通过通用模块对电流互感器进行仿真。由于结合电流互感器的目标参数建立了电流互 感器的动态分析模型，并将该动态分析模型封装为预设环境下使用的通用模块，解决 了电流互感器建模的准确性低的问题，进而达到了提高电流互感器建模的准确性的效 果。
实施例4
本发明实施例还提供了一种存储介质。该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行本发明实施例的电流互感器的建模方法。
实施例5
本发明实施例还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，该程序运行时执行本发明实施例的电流互感器的建模方法。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所 组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以 将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模 块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明 不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的 任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流互感器的建模方法，其特征在于，包括：
获取电流互感器的目标参数，其中，所述电流互感器运行在电力***中；
基于预设模型，将所述目标参数建立成所述电流互感器的动态分析模型；
将所述动态分析模型封装为预设环境下的通用模块，其中，所述通用模块与所述预设环境下除所述通用模块之外的模块相连接，并进行联合仿真；
通过所述通用模块对所述电流互感器进行仿真。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述动态分析模型封装为预设环境下的所述通用模块之后，所述方法还包括：
通过所述通用模块获取自定义模型信息，其中，所述自定义模型信息用于表征自定义模型的表达式，所述自定义模型用于对所述动态分析模型的功能进行拓展；
根据所述自定义模型的表达式生成所述自定义模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过所述通用模块对所述电流互感器进行仿真包括：
在所述预设环境下，通过预设函数建立包括所述自定义模型和所述预设模型的交互界面；
通过所述交互界面接收选择指令，其中，所述选择指令用于指示选择所述电流互感器的目标模型；
在接收所述选择指令之后，根据选择的所述电流互感器的目标模型对所述电流互感器进行仿真。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据选择的所述电流互感器的目标模型对所述电流互感器进行仿真包括：
获取所述目标模型的输入参数；
根据所述输入参数对所述电流互感器进行仿真。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述目标模型的所述输入参数包括：
通过输入输出端口获取所述输入参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述目标参数建立成所述电流互感器的动态分析模型之后，所述方法还包括：
获取所述电流互感器的二次侧电流；
通过所述动态分析模型对所述二次侧电流进行处理，得到处理结果；
由所述处理结果获取所述电流互感器的一次侧电流。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述通用模块对所述电流互感器进行仿真包括：
通过所述通用模块对所述电流互感器的铁芯磁场的饱和特性和磁滞特性进行仿真。
8.一种电流互感器的建模装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取电流互感器的目标参数，其中，所述电流互感器运行在电力***中；
建立单元，用于基于预设模型，将所述目标参数建立成所述电流互感器的动态分析模型；
封装单元，用于将所述动态分析模型封装为预设环境下的通用模块，其中，所述通用模块与所述预设环境下除所述通用模块之外的模块相连接，并进行联合仿真；
仿真单元，用于通过所述通用模块对所述电流互感器进行仿真。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的电流互感器的建模方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的电流互感器的建模方法。
CN201710406105.0A 2017-06-01 2017-06-01 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器 Pending CN107451322A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710406105.0A CN107451322A (zh) 2017-06-01 2017-06-01 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710406105.0A CN107451322A (zh) 2017-06-01 2017-06-01 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107451322A true CN107451322A (zh) 2017-12-08

Family

ID=60486340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710406105.0A Pending CN107451322A (zh) 2017-06-01 2017-06-01 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107451322A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112005122A (zh) * 2018-05-18 2020-11-27 株式会社电装 电流传感器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103065014A (zh) * 2012-12-29 2013-04-24 广东电网公司电力科学研究院 电力***中铁心线圈低功率电流互感器模型及其建模方法
CN105302975A (zh) * 2015-11-09 2016-02-03 国网福建省电力有限公司 一种电磁式电流互感器谐波传变建模方法
CN105740569A (zh) * 2016-02-24 2016-07-06 国家电网公司 基于暂态大电流测试技术的电流互感器工程模型建立方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103065014A (zh) * 2012-12-29 2013-04-24 广东电网公司电力科学研究院 电力***中铁心线圈低功率电流互感器模型及其建模方法
CN105302975A (zh) * 2015-11-09 2016-02-03 国网福建省电力有限公司 一种电磁式电流互感器谐波传变建模方法
CN105740569A (zh) * 2016-02-24 2016-07-06 国家电网公司 基于暂态大电流测试技术的电流互感器工程模型建立方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
戚宣威: "《一种电流互感器仿真分析平台构建方法》", 《电力***保护与控制》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112005122A (zh) * 2018-05-18 2020-11-27 株式会社电装 电流传感器
CN112005122B (zh) * 2018-05-18 2023-08-01 株式会社电装 电流传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Elsayed et al. Improved random drift particle swarm optimization with self-adaptive mechanism for solving the power economic dispatch problem
CN105095966B (zh) 人工神经网络和脉冲神经网络的混合计算***
CN105095967B (zh) 一种多模态神经形态网络核
CN105965179B (zh) 一种船体焊接工艺辅助规划***及方法
CN105095965B (zh) 人工神经网络和脉冲神经网络神经的混合通信方法
CN105095961A (zh) 一种人工神经网络和脉冲神经网络的混合***
Stankovic et al. Transient power system analysis with measurement-based gray box and hybrid dynamic equivalents
CN107132772A (zh) 交直流电网的实时仿真***及方法
CN108959671B (zh) 半桥和全桥型模块化多电平换流器的实时仿真建模方法
CN107194565A (zh) 一种基于云决策的电网调度优化方法和***
CN103700036A (zh) 一种适于电力***多时间尺度的暂态稳定性投影积分方法
Arabi et al. Small signal stability program analysis of SVC and HVDC in AC power systems
CN104156542A (zh) 一种基于隐式投影的有源配电***稳定性仿真方法
CN105629733A (zh) 一种分数阶细胞神经网络自适应同步控制及电路设计方法
CN105162119B (zh) 一种适用于大规模配电网的局部修正潮流计算方法
CN106469914A (zh) 一种柔性配电网的最大供电能力计算方法
CN105243196A (zh) 变电站二次回路仿真建模方法
CN103996325B (zh) 一种培训***中多级调度一体化模式下的教案制作方法
CN107451322A (zh) 电流互感器的建模方法、装置、存储介质和处理器
Hoole et al. Finite element programs for teaching electromagnetics
CN107679305A (zh) 路网模型创建方法及装置
CN106953328A (zh) 一种柔性直流电网潮流线性化确定方法及***
Imbar et al. Development of Smart Campus Model
CN107358644A (zh) 一种用于变电站仿真培训的三维设备建模优化方法
CN106126871A (zh) 一种pscad电磁暂态仿真用的调速器模型建模方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171208

RJ01 Rejection of invention patent application after publication