(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111530387.8 (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 国网福建省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 350007 福建省福州市仓山区复园支 路48号 (72)发明人 兰金晨　林焱　吴丹岳　林芳　 方晓玲　许双婷　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 代理人 张灯灿　蔡学俊 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分 析方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种大功率电弧炉低频间谐波 发射特性分析方法及系统， 该方法包括： 通过三 角函数分解方法分别对描述电压波动和低频非 平稳间谐波的信号进行处理， 确定低频非平稳间 谐波与电压波动的相互影 响机理； 通过数学分析 方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波 的信号进行处理， 明确低频 非平稳间谐波与电压 波动的定量转换关系； 根据能量守恒定律和混沌 动态模型， 建立描述低频 非平稳间谐波发射特性 的交流电弧炉仿真模型； 基于建立的交流电弧炉 仿真模型， 获取交流电弧炉的电压、 电流数据， 采 用遗传蚁群算法对仿真模型进行参数辨识； 通过 仿真方式获取电弧炉低频非平稳间谐波的发射 特性。 该方法及系统有利于获取大功率电弧炉低 频间谐波的发射特性。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114201881 A 2022.03.18 CN 114201881 A 1.一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 通过三角函数分解方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波的信号进行处理， 确 定低频非平稳间谐波与电压波动之 间的相互影响机理； 通过数学分析方法分别对描述电压 波动和低频非平 稳间谐波的信号进行 处理， 明确低频非平稳间谐波与电压波动之 间的定量 转换关系； 基于得到的低频非平稳间谐波与电压波动之间的相互影响机理及定量转换关系， 根据 能量守恒定律和混沌动态模型， 建立描述低频非平稳间谐波发射特性的交流电弧炉仿 真模 型； 基于建立的交流电弧炉仿真模型， 获取交流电弧炉的电压、 电流数据， 采用遗传蚁群算 法对所述交流电弧炉仿真模型进行参数辨识； 基于参数确定的交流电弧炉仿真模型， 通过仿真方式获取电弧炉低频非平稳间谐波的 发射特性。 2.根据权利要求1所述的一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法， 其特征在 于， 通过三角函数分解方法分别对描述电压波动和低频非平稳间谐波的信号进行处理， 处 理后的电压波动信号为基波和一对间谐波信号的叠加， 处理后的间谐波信号为赋值调制AM 信号和相位调制P M信号的叠加， 即 间谐波引起电压闪变的部 分为幅度调制和相位调制的叠 加； 通过对处理后的电压波动信号进 行分析， 得到由电压波动引起的间谐波参数； 通过对处 理后的含有间谐波分量的信号进行分析得到： 当信号中包含间谐波分量时， 因为间谐波分 量幅值、 频率和相位参数的不同， 对基波产生不同程度的幅值、 相位调制效应的影响， 从而 引起不同程度的电压波动。 3.根据权利要求1所述的一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法， 其特征在 于， 建立的交流电弧炉仿真模型由电弧静态模型和电弧动态模型两 部分组成。 4.根据权利要求3所述的一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法， 其特征在 于， 所述电弧静态模型根据能量守恒定律获得。 5.根据权利要求4所述的一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法， 其特征在 于， 根据能量守恒定律， 建立交流电弧炉的功率平衡方程式： p＝p1+p2 式中， p为电弧炉的输入功率； p1为电弧炉能量转换功率， p2为电弧炉冶炼过程中的耗散 功率； 然后， 建立 适用于交流电弧炉的电弧静态模型： 式中， i为电弧瞬时输入电流， g为交流电弧炉的 电弧电导， t为时间， α， β 为定系数， k1、 k2、 m和n为待确定参数， 其大小与交流电弧炉的种类有关， n ＝α‑β， m＝β‑1。 6.根据权利要求3所述的一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法， 其特征在 于， 所述电弧动态模型通过混沌系统 理论建模获得。 7.根据权利要求6所述的一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法， 其特征在 于， 通过混沌系统理论， 采用基于不对称非线性电阻蔡氏电路产生的低频混沌信号调制静 态电弧电压， 来模拟电弧的随机性和不确定性， 从而建立适用于交流电弧炉研究的电弧动权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114201881 A 2态模型； 其中蔡氏电路的动力学状态方程 为： 式中， iL为流过电感L的电流， ir为流过不对称非线性电阻Nr的电流， UC1、 UC2分别表示电 容C1和C2的端电压， G＝1/R； ir由不对称非线性电阻的伏安特性表示， 其数 学表达式为： 式中， Ga、 Gb、 Gc分别表示 不对称非线性电阻的伏安特性曲线的三段斜 率， 且Gb≠Gc。 8.根据权利要求1所述的一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析方法， 其特征在 于， 基于建立的交流电弧炉仿 真模型， 以交流电弧炉实测电流数据为输入， 以交流电弧炉仿 真电压数据为输出， 采用遗传蚁群算法实现电弧炉仿真模型的参数辨识。 9.一种大功率电弧炉低频间谐波发射特性分析系统， 其特征在于， 包括存储器、 处理器 以及存储于存储器上并能够被处理器运行的计算机程序指 令， 当处理器运行该计算机程序 指令时， 能够实现如权利要求1 ‑8任一项所述的方法步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有能够被处理器运行的计算机程序指令， 当处 理器运行 该计算机程序指令时， 能够实现如权利要求1 ‑8任一项所述的方法步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114201881 A 3