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基于改进秃鹰搜索算法的变压器j-a模型参数辨识

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电工电能新技术 2022年第4期41卷 67-74页

作者：莫仕勋杨皓蒋坤坪梁振燊广西大学电气工程学院广西南宁530004

在对变压器的精确建模中,铁磁材料特性的表示是一大关键点。j-A磁滞模型具有参数较少、物理意义清晰等优点,在研究中得到广泛应用。针对现有j-a模型参数辨识所使用的优化算法存在精度低、耗时久等问题,本文提出了一种基于改进秃鹰搜索算... 详细信息

在对变压器的精确建模中,铁磁材料特性的表示是一大关键点。j-A磁滞模型具有参数较少、物理意义清晰等优点,在研究中得到广泛应用。针对现有j-a模型参数辨识所使用的优化算法存在精度低、耗时久等问题,本文提出了一种基于改进秃鹰搜索算法,以实现对j-A磁滞模型参数的快速、精确辨识。该方法融合混沌映射、精英反向学习及自适应权重,能使算法具有很好的全局搜索能力与局部搜索能力,将待求值快速收敛于全局最优值。本文使用该算法对磁滞曲线的j-A磁滞模型参数进行辨识,然后基于所得到的参数对磁性材料的磁滞特性进行模拟,并将模拟结果与其他算法的模拟结果进行了对比分析。结果表明,使用该算法辨识模型参数时收敛速度更快、辨识精度更高,且基于该算法所辨识的参数模拟磁滞回线与实测曲线吻合较好,验证了该算法的实用性、有效性与优越性。

关键词：变压器磁滞 j-a模型参数辨识优化算法

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考虑磁-力耦合效应的混合磁滞模型研究

电工技术学报 2024年

作者：李永建李宗明利雅婷岳帅超窦宇省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室

应力作用会影响磁性材料的磁性能，准确快速模拟磁性材料在不同应力下的磁化特性对设计承受机械应力的装备铁心具有重要意义。本文研究拉应力作用下取向电工钢磁畴结构沿轧制方向的变化规律，将拉应力与畴壁平移运动之间的关系量化处理... 详细信息

应力作用会影响磁性材料的磁性能，准确快速模拟磁性材料在不同应力下的磁化特性对设计承受机械应力的装备铁心具有重要意义。本文研究拉应力作用下取向电工钢磁畴结构沿轧制方向的变化规律，将拉应力与畴壁平移运动之间的关系量化处理，由此采用基于畴壁平移运动的j-a模型对材料的磁化特性进行描述，通过提出适用于低磁通密度范围的新型无磁滞磁化公式替代传统j-A理论中的郎之万公式以考虑拉应力对取向电工钢磁化特性的影响；通过将磁畴简化为独立个体，将磁致伸缩效应在高磁通密度范围对取向电工钢磁化特性的影响转化为磁畴之间的摩擦作用，提出适用于高磁通密度范围的改进磁滞模型；应用BP神经网络寻找出最佳比例参数，将两种不同适用范围的磁滞模型构建为完整的磁-力耦合模型。通过对比实验结果与模型计算结果，验证了所提混合磁滞模型的准确性。

关键词： j-a模型 BP神经网络取向电工钢拉应力磁畴运动

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计及温度特性的j-a模型优化

传感器与微系统 2022年第2期41卷 53-57页

作者：徐康波张国荣解润生彭勃余崇合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

j-a模型可以很好地描述变压器铁磁材料的磁化特性,但未能反映温度特性对磁化的影响。依据j-a模型存在的能量不平衡问题,引入涡流损耗和额外损耗调整原始模型的能量等式,引入温度特性因子表征参数影响。为克服模型参数求解初始值精度要... 详细信息

j-a模型可以很好地描述变压器铁磁材料的磁化特性,但未能反映温度特性对磁化的影响。依据j-a模型存在的能量不平衡问题,引入涡流损耗和额外损耗调整原始模型的能量等式,引入温度特性因子表征参数影响。为克服模型参数求解初始值精度要求较高的问题,利用粒子群优化(PSO)算法对模型中的六个参数进行识别。利用模型对不同温度情况下变压器铁芯的磁滞回线和励磁涌流进行仿真模拟及实验研究。仿真和实验结果表明:该模型能够很好地反映不同温度情况下铁芯的磁滞回线。

关键词： j-a模型温度特性磁滞回线粒子群优化算法励磁涌流

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基于双场力磁耦合的管道应力检测方法

沈阳工业大学学报 2024年

作者：田野陈海艳高富超丁融王国庆沈阳工业大学信息科学与工程学院国家管网集团西部管道有限责任公司科技信息服务中心

针对长输油气管道缺陷处应力难以定量化检测的问题，提出了一种基于双场力磁耦合的管道应力检测方法。该方法结合管道不同应力状态下j-a模型参数的变化情况，建立了磁应力检测模型；分别确定了不同弹性应力、塑性应变和不同外磁场对磁... 详细信息

针对长输油气管道缺陷处应力难以定量化检测的问题，提出了一种基于双场力磁耦合的管道应力检测方法。该方法结合管道不同应力状态下j-a模型参数的变化情况，建立了磁应力检测模型；分别确定了不同弹性应力、塑性应变和不同外磁场对磁化强度和磁信号特征的影响；引入比例系数建立了基于双磁场法的管道弹、塑性应力检测模型，并测量应力为10 kN-80 kN，外磁场为0 A/m-10 A/m的情况下钢条的磁信号作为实验验证。实验结果表明，提出的检测模型在应力较大的情况下与实验结果拥有较高的契合度。

关键词：双磁场力磁耦合长输油气管道磁化强度 j-a模型缺陷弹性应力塑性应变

基于j-a模型的强杂散磁场下开关电源失效机理研究

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基于J-A模型的强杂散磁场下开关电源失效机理研究

作者：朱伯梁华中科技大学

学位级别：硕士

随着磁约束核聚变研究的发展,现代托卡马克装置的运行参数不断提高,装置周围的杂散磁场也不断增强,高强度的杂散磁场会造成托卡马克装置现场电力与电子设备的失效问题,从而对装置的稳定运行构成巨大威胁。辅助供电电源在托卡马克测控系... 详细信息

随着磁约束核聚变研究的发展,现代托卡马克装置的运行参数不断提高,装置周围的杂散磁场也不断增强,高强度的杂散磁场会造成托卡马克装置现场电力与电子设备的失效问题,从而对装置的稳定运行构成巨大威胁。辅助供电电源在托卡马克测控系统中广泛使用,且对杂散磁场极为敏感,研究辅助供电电源强杂散磁场干扰问题,对于保障未来大型托卡马克装置的可靠运行有着重大意义。针对辅助供电电源强杂散磁场干扰问题,本文以开关电源为研究对象,就其在杂散磁场下的失效问题进行了研究,主要完成了如下工作:(1)实验研究了不同角度和强度的杂散磁场对磁芯磁滞曲线的影响规律。推导了j-A(jiles-Atherton)模型,并研究了其参数对磁滞曲线的影响规律。基于200 m T/0.3m小型磁场抗扰度测试平台,完成了不同角度与强度外磁场作用下磁芯磁滞回线的测量,总结了外磁场角度和强度对磁芯工作特性的影响规律。(2)提出了改进的人工蜂群算法,实现了外磁场下磁芯j-a模型关键参数的快速准确识别。提出了基于改进的人工蜂群算法的外磁场下j-a模型参数识别方法,并通过与其他算法的对比,验证了该方法的优越性。基于此方法,完成了不同角度和强度外磁场下的磁芯参数识别,总结了外磁场对j-a模型参数的影响规律。(3)基于j-a模型建立了开关电源的电路-外磁场耦合分析模型,研究了外磁场对开关电源工作特性的影响规律。仿真分析了不同角度、强度外磁场下开关电源的输出特性,揭示了外磁场下开关电源的失效机理,即外磁场引起了磁芯的工作区间的改变。最后,基于磁场抗扰度测试平台,开展了外磁场作用下开关电源的工作特性实验研究,校验了理论分析模型的结果。本文工作为外磁场下开关电源失效问题的研究奠定了基础,为开关电源强杂散磁场干扰问题的解决提供了有益借鉴。

关键词： ITER 开关电源 j-a模型人工蜂群算法参数识别

电流互感器j-a模型参数辨识及大通流动模试验

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中国电机工程学报 2016年第S1期36卷 240-245页

作者：雷阳段建东张小庆李云阁张宜阳张文超金转婷西安理工大学电气系陕西省西安市710048 国网陕西电力科学研究院陕西省西安市710054

电流互感器(current transformer,CT)的暂态饱和容易导致继电保护误动作,寻求暂态饱和的原因和防范保护误动的对策特别需要建立CT的分析模型,然而该模型及其参数的构建如何体现实际运行一直是个研究难点。该文首先基于j-A理论给出了CT... 详细信息

电流互感器(current transformer,CT)的暂态饱和容易导致继电保护误动作,寻求暂态饱和的原因和防范保护误动的对策特别需要建立CT的分析模型,然而该模型及其参数的构建如何体现实际运行一直是个研究难点。该文首先基于j-A理论给出了CT分析模型,分析了该模型的数值计算思路。然后针对j-a模型中描述不同励磁曲线轨迹的关键参数,研究了以磁感应强度B为优化目标的引力搜索辨识方法。最后,精心设计了330k V系统P级CT的6~48k A大通流动态模拟试验,测试表明CT的j-a模型以及所提的参数辨识算法是有效的、正确的并且符合工程实际。

关键词：电流互感器 j-a模型参数辨识引力搜索算法大通流试验

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一种考虑j-A磁滞的变压器电磁暂态模型

实验室研究与探索 2023年第3期42卷 119-124页

作者：莫仕勋杨皓广西大学电气工程学院南宁530004

在电力系统电磁暂态模型建立中,变压器模型是不可或缺的。随着建模不断往精细化发展,对变压器电磁暂态模型的要求越来越高。目前电磁暂态仿真缺少一种考虑磁滞的变压器模型。针对以上问题,利用j-A(jiles-Atherton)模型表示磁滞,使用梯... 详细信息

在电力系统电磁暂态模型建立中,变压器模型是不可或缺的。随着建模不断往精细化发展,对变压器电磁暂态模型的要求越来越高。目前电磁暂态仿真缺少一种考虑磁滞的变压器模型。针对以上问题,利用j-A(jiles-Atherton)模型表示磁滞,使用梯形积分法对变压器进行建模,并提出一种将磁滞模型与变压器电磁暂态模型相结合的方法。理论计算与实验结果表明,该模型可准确地描述变压器磁滞,且离散化算法与PSCAD软件所使用方法一致,方便未来嵌入电磁暂态仿真软件。

关键词：变压器电磁暂态磁滞 j-a模型

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基于实际工程的变压器改进j-a模型研究

电力自动化设备 2018年第4期38卷 191-195页

作者：杨汾艳余超耘刘正富徐雨哲徐政广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

为了能够深入开展励磁涌流对直流输电系统影响的机理性研究,提出了一种基于PSCAD/EMTDC仿真软件的考虑磁滞特性的变压器模型建模方法,该建模方法采用改进j-a模型来描述变压器磁滞特性,具有物理意义清晰、参数较少等优势。介绍了常用的... 详细信息

为了能够深入开展励磁涌流对直流输电系统影响的机理性研究,提出了一种基于PSCAD/EMTDC仿真软件的考虑磁滞特性的变压器模型建模方法,该建模方法采用改进j-a模型来描述变压器磁滞特性,具有物理意义清晰、参数较少等优势。介绍了常用的变压器电磁仿真模型建模方法,并给出了所提建模方法的详细步骤和算法设计。在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立了牛从直流输电系统的仿真模型,并结合牛从直流的实际录波波形进行了参数辨识,最终利用PSCAD复现了牛从直流乙线换流变压器空充过程中甲线直流电流的录波波形,验证了所建模型的合理性和有效性。

关键词：直流输电变压器空充励磁涌流参数辨识 j-a模型磁滞曲线变压器建模

基于磁路模型及j-A理论的变压器电磁暂态模型研究

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基于磁路模型及J-A理论的变压器电磁暂态模型研究

作者：杨皓广西大学

学位级别：硕士

变压器是电力系统中必不可少的一环,多年来对变压器的研究也从未止步。电力变压器作为电力系统中最重要的电气主设备之一,其运行状态直接影响着电力系统的安全与稳定。目前我国经济发展愈发迅速,电网规模随之扩大,用电量也大大增加,投... 详细信息

变压器是电力系统中必不可少的一环,多年来对变压器的研究也从未止步。电力变压器作为电力系统中最重要的电气主设备之一,其运行状态直接影响着电力系统的安全与稳定。目前我国经济发展愈发迅速,电网规模随之扩大,用电量也大大增加,投入运行的变压器日益增加。一方面,电网规模的扩大会使断路器等设备操作日益频繁,因此产生的铁磁谐振、励磁涌流等电磁暂态现象带来的冲击逐渐增多,且由于特高压输电造成的和应涌流、直流偏磁等电磁暂态现象依然需要依靠变压器精确的模型进行计算分析,在设计、生产变压器时也需要进行相应的精确计算。另一方面,目前电力系统的建模趋于精细化,对各个元件的精度要求越来越高,建立准确的变压器电磁暂态模型是开展电力系统电磁暂态仿真研究的基础。且特高压输电及继电保护等领域都需要变压器更精确的建模。而变压器建模有两个关键点,第一点为变压器结构的表示,变压器结构的表示即为其铁芯形式或者说磁路的表示,不同铁芯形式显然特性有差别,会影响计算结果,在目前变压器的研究中,对变压器结构的描述不充分,很多模型不考虑变压器的结构,所以计算出的结果精度不足。第二点为变压器铁芯的磁导率变化的表示,变压器与电力系统其他设备的一大区别在于铁磁材料是其能量传输的主要路径,能否准确对铁磁材料进行建模表示,会对计算结果产生很大影响。很多研究在这一问题上使用单值非线性曲线而非磁滞模型,即使使用了磁滞模型,在进行磁滞模型的参数获取时,使用的算法时间长,精度低,辨识结果不准确。论文的主要研究工作围绕这两个问题展开,针对第一个问题,本文通过对变压器铁芯拓扑结构的分析,分别建立了不同结构形式变压器的磁路,并对磁路进行分析,通过推导得出变压器的自感互感矩阵,可以精确表示变压器的几何结构与磁路分布,并推导了使用数值积分离散化对方程进行求解的方法;针对第二个问题,本文使用j-A(jiles-Atherton)模型表示磁滞,并研究了j-a模型与变压器电磁暂态建模结合的方法。相比于使用非线性曲线,对铁磁材料性质的描述更为准确;此外,本文研究了j-A磁滞模型的求解方法及其各个参数对j-a模型的影响,并在此基础上研究了j-a模型参数辨识的方法,提出了改进秃鹰搜索算法IBES(improved bald eagle search,IBES)对磁滞回线进行参数辨识的方法,从而能得出精确的参数用于建模。最后通过实验验证本文辨识方法及变压器电磁暂态模型的准确性。本文方法具有广阔的应用前景。本文推导的磁路模型及其求解方法,不受限于变压器结构,可以拓展至更多结构形式的变压器,且采用的离散化方法与PSCAD等电磁暂态仿真软件建立元件的方法一致,方便未来嵌入至电磁暂态仿真软件拓展变压器元件库;基于改进秃鹰搜索算法的j-a模型参数辨识方法,可高效准确地获取j-a模型参数,可用于变压器、互感器建模及有限元分析、剩磁预测等领域,具有工程应用价值。

关键词：变压器磁路电磁暂态磁滞 j-a模型参数辨识