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申请/专利权人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司

摘要：本发明公开了一种基于磁滞模型的三维时域磁滞回线描绘方法及系统，本发明方法包括如下步骤：构建目标铁芯对应的J‑A磁滞模型；获取目标铁芯不同时刻的动态杂散电流值，根据电流值计算磁场强度，将动态杂散磁场强度与正常交流磁场强度叠加作为J‑A磁滞模型的总输入；采用回溯搜索优化算法对J‑A磁滞模型进行参数辨识，基于目标磁场强度和实际磁化强度确定目标磁感应强度；对最终的磁场强度和磁感应强度进行曲线拟合，得到目标铁芯的三维磁滞回线；本发明将动态杂散电流产生的磁场强度与正常交流磁场强度叠加作为模型总输入，绘制考虑动态杂散电流持续性干扰的三维下的磁滞回线，展示了动态杂散电流在对磁滞回线影响的时变和无周期性。

主权项：1.一种基于磁滞模型的三维时域磁滞回线描绘方法，其特征在于，包括：构建目标铁芯对应的J-A磁滞模型；获取目标铁芯多个不同时刻的动态杂散电流的电流值，根据获取的电流值计算动态杂散电流产生的磁场强度，将动态杂散电流产生的磁场强度与正常工频交流电流在目标铁芯内部产生的交流磁场强度叠加得到的目标磁场强度作为J-A磁滞模型的总输入；采用回溯搜索优化算法对输入目标磁场强度后的J-A磁滞模型进行参数辨识，将参数辨识后得到J-A磁滞模型的模型参数代入J-A磁滞模型，并在此基础上基于目标磁场强度得到对应的实际磁化强度，利用目标磁场强度和实际磁化强度得到目标磁感应强度Bt；对目标磁场强度和目标磁感应强度进行曲线拟合，得到目标铁芯的三维磁滞回线；所述目标铁芯对应的J-A磁滞模型表示为： （1）；式中，表示实际磁化强度对目标磁场强度的微分；表示微分算子；为防止出现非物理解而引出的系数；为可逆磁化系数；为不可逆损耗系数；为方向系数，当目标磁场强度的变化率dHtdt0时，，当dHtdt0时，；t表示时间；为无磁滞效应磁化强度；为畴壁相互作用系数；所述无磁滞效应磁化强度表示为： （2）；式中，为饱和磁化强度；为无磁滞效应磁化强度形状系数；表示有效磁场强度，其中，为畴壁相互作用系数；根据获取的电流值计算动态杂散电流产生的磁场强度的具体过程为：基于安培环路定律求解动态杂散电流产生的磁场强度： （3）；式中，为绕组线圈匝数；为动态杂散电流；为有效磁路长度；将动态杂散电流产生的磁场强度与正常工频交流电流在目标铁芯内部产生的交流磁场强度叠加得到的目标磁场强度作为J-A磁滞模型的总输入由式（4）表示： （4）；采用回溯搜索优化算法对J-A磁滞模型进行参数辨识，将参数辨识后得到的模型参数代入J-A磁滞模型，并在此基础上基于目标磁场强度得到对应的实际磁化强度，利用目标磁场强度和实际磁化强度得到目标磁感应强度Bt的具体过程为：对回溯搜索优化算法的参数初始化；设置回溯搜索优化算法的种群大小和种群迭代次数，同时，给定步长因子γ和随机扰动因子r，并在约束条件内初始化产生满足约束条件的个体，其中，每个个体由、、、、共五个J-A磁滞模型内的参数组成，、、、、的取值范围组成约束条件；对回溯搜索优化算法的种群内个体进行迭代更新；通过式（5）改变个体包含的、、、、参数，实现种群内个体的迭代更新； （5）；式中，为种群内个体包含的、、、、参数的变化步长，其中，为约束条件的上界，为约束条件的下界；为第代种群；为第代种群；表示产生由0~1之间均匀分布的随机数组成的数组；表示获取目标矩阵的行数和列数；对超出约束条件的个体包含的、、、、参数按式（6）和式（7）进行上下限控制：超出上限：（6）；超出下限：（7）；式中，表示个体中第m个包含的、、、、参数；表示上限的第m个、、、、参数；表示下限的第m个、、、、参数；将更新后的所有种群内个体代入J-A磁滞模型，得到每个时刻的实际磁化强度，基于每个时刻的目标磁场强度和每个时刻的实际磁化强度确定每个时刻的目标磁感应强度Bt；使用适应度函数计算每次迭代更新后的种群内每个个体的适应度值，适应度函数F表示为： （8）；式中，为通过J-A磁滞模型计算得到的目标磁感应强度数据中的第个值；为基准磁感应强度数据中的第j个值；为数据点的个数；判断是否达到终止条件，当达到终止条件时，选择适应度值最小的个体作为最优输出，否则判断迭代更新次数是否为规定值，当迭代更新次数为规定值则重新初始化，否则开始下一次种群内个体的迭代更新。

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