基于低频方波激励的单相变压器宽频域参数辨识折算方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于单相变压器宽频域参数辨识，具体地涉及基于低频方波激励的单相变压器宽频域参数辨识折算方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、单相变压器作为电力系统中广泛应用的电磁耦合元件，其宽频域参数的准确辨识对于变压器的状态评估、故障诊断及系统暂态仿真具有重要意义。

2、目前，变压器参数的频域辨识多采用正弦扫频激励或脉冲响应测试，但前者设备复杂、测试周期长，后者低频段能量不足，难以获取准确的低频参数。近年来虽有研究提出采用低频方波作为激励信号进行变压器频响特性分析，但仍停留在数据采集后离线处理的模式，未能实现测试过程中数据的动态呈现与实时交互。

3、现有折算方法通常将整个频段的频响函数视为完整的线性段，直接进行线性外推或插值折算，忽略了变压器铁芯非线性、涡流效应及绕组分布电容在不同频段下的显著差异，导致折算出的宽频域参数在低频段和高频段均存在较大偏差。同时，现有技术缺乏对频响函数衰减斜率的动态跟踪和跃变识别机制，无法针对频响特性发生突变的频段进行精细化处理，使得折算结果在非线性区间的精度不足。

4、在计算机辅助测试的人机交互方面，现有系统通常仅提供数值显示和最终参数报表，缺乏响应波形数据的实时可视化轨迹绘制功能，操作人员难以在测试过程中直观观察频响的动态变化趋势。此外，当激励频率间隔设置过密或过疏时，显示分辨率与数据采样率之间缺乏自适应协调机制，容易造成波形重叠或关键频点丢失。

5、现有系统的绕组阻抗调整标定多依赖离线经验值手动输入，未能充分利用实时响应波形中的幅值衰减和相位偏移信息，无法在辨识折算指令驱动下动态修正阻抗参数，导致标定值与实际频变特性的匹配度较低，影响了后续折算的准确性。同时，由于缺乏折算轨迹的跟随记录和存储归档机制，折算结果的复现和追溯困难，不利于多轮测试数据的对比分析。

6、综上，现有技术在非线性频段的精细处理、测试过程的实时交互及标定值的动态调整方面均存在明显不足。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的基于低频方波激励的单相变压器宽频域参数辨识折算方法、系统、设备及介质，以达到克服传统线性整体假设带来的频段偏差，并同时提升单相变压器宽频域参数辨识精度、辨识良率及参数折算过程可追溯性的目的。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于低频方波激励的单相变压器宽频域参数辨识折算方法，应用于人机界面，所述人机界面设有视觉模块，所述方法包括步骤：

4、获取预设的低频方波激励频率间隔，在所述视觉模块上生成对应于各频率点的响应波形数据，并跟随波形变化轨迹，绘制所述低频方波激励频率间隔下的折算轨迹；

5、根据所述折算轨迹确定所述低频方波激励频率间隔的辨识折算指令，所述辨识折算指令包括所述折算轨迹上各频率采样点对应的幅值序列和相位序列；

6、获取所述辨识折算指令对应的绕组阻抗调整标定值，所述绕组阻抗调整标定值由所述人机界面根据所述辨识折算指令对单相变压器绕组的等效电阻和等效漏感进行标定后输出；

7、从所述绕组阻抗调整标定值中确定所述低频方波激励频率间隔的频域响应函数的衰减斜率；

8、根据所述衰减斜率对应的工序折算的宽频域参数，生成跟随辨识折算轨迹。

9、第二方面，本发明提供一种基于低频方波激励的单相变压器宽频域参数辨识折算系统，用于实现如第一方面所述的方法，包括：

10、频率间隔获取模块，用于获取预设的低频方波激励频率间隔；

11、轨迹绘制模块，用于生成对应于各频率点的响应波形数据，并跟随波形变化轨迹，绘制所述低频方波激励频率间隔下的折算轨迹；

12、指令确定模块，用于根据所述折算轨迹确定所述低频方波激励频率间隔的辨识折算指令，所述辨识折算指令包括所述折算轨迹上各频率采样点对应的幅值序列和相位序列；

13、标定模块，用于根据所述辨识折算指令对单相变压器绕组的等效电阻和等效漏感进行标定后输出绕组阻抗调整标定值；

14、标定值获取模块，用于获取所述辨识折算指令对应的绕组阻抗调整标定值；

15、斜率确定模块，用于从所述绕组阻抗调整标定值中确定所述低频方波激励频率间隔的频域响应函数的衰减斜率；

16、轨迹生成模块，用于根据所述衰减斜率对应的工序折算的宽频域参数，生成跟随辨识折算轨迹。

17、第三方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

18、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、1、现有折算方法将整个频段的频响函数视为完整线性段直接进行线性外推或插值，忽略了变压器铁芯非线性、涡流效应及绕组分布电容在不同频段下的显著差异。本发明通过从绕组阻抗调整标定值中提取频域响应函数的衰减斜率，并判断相邻频段之间斜率变化量，当斜率变化量超过设定变化阈值时标记为衰减跃变区间，在该区间内进行插值计算以替换原有值，克服了传统线性整体假设带来的频段偏差问题，显著提升了单相变压器宽频域模型的参数辨识精度和辨识良率。

21、2、现有系统仅提供数值显示和最终参数报表，缺乏响应波形数据的实时可视化轨迹绘制功能。本发明通过在人机界面的视觉模块上生成对应于各频率点的响应波形数据，并跟随波形变化轨迹绘制折算轨迹，使操作人员能够在测试过程中直观观察幅频响应随频率变化的动态趋势。同时，当新增频率点的幅值坐标点落入初始幅值轨迹线延长线两侧的设定容差带之外时，将其作为轨迹修正节点并以该节点为分界点重新绘制后续直线段连接方式，实现了折算轨迹的动态修正，增强了测试过程的人机交互直观性和可控性。

22、3、现有系统缺乏折算轨迹的跟随记录和存储归档机制，折算结果的复现和追溯困难。本发明通过将跟随辨识折算轨迹上的各轨迹点按照频率升序排列形成轨迹数据表，为其附加时间戳标签和低频方波激励频率间隔的标识码，并将多个存储缓冲区中的轨迹数据表按照标识码进行分类归档，为后续的对比分析和状态评估提供了数据基础，便于多轮测试数据的追溯和管理。

23、4、现有系统的绕组阻抗调整标定多依赖离线经验值手动输入，未能充分利用实时响应波形中的幅值衰减和相位偏移信息。本发明以工频激励下的短路阻抗模值分解得到的绕组等效电阻初始值和绕组等效漏感初始值为基准，叠加辨识折算指令中幅值序列在各频率点下的偏移量，得到绕组阻抗调整标定值，使标定值随频率变化动态调整，提高了标定值与实际频变特性的匹配度，为后续参数折算提供了准确的数据基础。

24、5、当激励频率间隔设置过密或过疏时，现有系统缺乏显示分辨率与数据采样率之间的自适应协调机制，容易造成波形重叠或关键频点丢失。本发明通过根据视觉模块的刷新率参数确定波形帧数，计算折算轨迹的单帧停留时长，当该时长小于最小显示帧间隔时自动缩减频率点数量，同时根据显示分辨率参数计算相邻频率点的显示间距像素值，当该间距小于最小可辨像素间距时自动插入插值频率点，保证了波形显示的清晰流畅和关键频点的完整呈现，提升了测试效率和观测准确性。

25、进一步地或者更细节的有益效果将在具体实施方式中结合具体实施例进行说明。