[发明专利]基于TLS-ESPRIT的变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路参数辨识方法

说明书

本发明涉及一种基于TLS‑ESPRIT的变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路参数辨识方法。该方法根据扩展德拜等效模型下去极化电流为指数函数叠加的物理特性，通过对样本数据构造的Hankel矩阵进行奇异值分解，根据奇异值变化率确定极化支路数，然后借助总体最小二乘‑旋转矢量不变技术（TLS‑ESPRIT）算法得到各极化支路的弛豫系数和时间常数，代入德拜等效电路参数辨识公式实现各极化支路电阻、电容参数的辨识。该发明方法避免了人为取点的主观性、极化支路数的不确定性，对具有噪声干扰的实测去极化电流起到了去噪作用，准确唯一地实现了变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路参数的辨识。

技术领域

本发明涉及油纸绝缘变压器介质响应建模和老化评估技术领域，具体涉及一种基于TLS-ESPRIT的变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路参数辨识方法。

背景技术

介质响应法是诊断油纸绝缘状态的一种无损的检测方法，对油纸绝缘进行的介质响应实验主要包括计划去极化电流实验(PDC)，回复电压实验(RVM)以及频域介质响应实验(FDS),近些年来对介质响应法的研究已经从直接从实验数据提取特征量，转变为对介质弛豫过程进行建模，深入理解和研究介质响应的过程和机理。

建立数学模型让不同介质响应实验有了统一的理论解释，也让不同的测量过程通过介质响应模型互相验证，其中扩展德拜模型就是一种广泛应用于油纸绝缘介质相应的建模的数学模型，其可以准确的反应油纸绝缘非均匀介质复杂的极化过程。

在扩展德拜模型的描述下，去极化电流是指数函数子谱线叠加的形式，辨识出扩展德拜模型各条支路参数的关键是得到去极化电流指数叠加项的驰豫系数和时间常数；而TLS-ESPRIT算法又是一种模态辨识的算法，能够有效地区分信号与噪声，提高对存在噪声干扰的实测PDC电流的滤波作用，进而准确地辨识出信号的参数。将该算法应用于油纸绝缘扩展德拜模型的参数辨识，是本发明的主要工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于TLS-ESPRIT的变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路参数辨识方法，该方法可以准确、唯一、客观的辨识出变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路参数。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于TLS-ESPRIT的变压器油纸绝缘扩展德拜等效电路参数辨识方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取去极化电流数据，并将去极化电流数据构造TLS-ESPRIT算法的Hankel矩阵；

步骤S2、对步骤S1构造的Hankel矩阵进行奇异值分解，得到矩阵的奇异值；

步骤S3、计算各奇异值的相对变化率，确定扩展德拜等效电路的极化支路数n；

步骤S4、通过旋转空间不变技术(ESPRIT)求解出各条支路的时间常数；

步骤S5、通过总体最小二乘(TLS)求解出各条支路弛豫系数；

步骤S6、将各条支路的时间常数、弛豫系数带入参数辨识公式，得到变压器扩展徳拜等效电路参数。

在本发明一实施例中，所述步骤S1具体实现如下：

步骤S11、利用PDC仪器测量油纸变压器的去极化电流数据x(i)(i＝1,2,3,…,N)，其中测量的过程中保证去极化电流是等间隔采样点构成的离散电流序列；

步骤S12、利用步骤S11中测得的去极化电流数据x(i)，构造Hankel矩阵：

式中L＝N/3。

在本发明一实施例中，在步骤S2中，对Hankel矩阵X进行奇异值分解的具体方式如下：