[發明專利]一種發電機勵磁系統建模方法

無效

• 申請號: 200810015757.2
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101272116A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 賈善杰;雷鳴;劉延華;劉世富
• 申請（專利權）人: 山東電力研究院
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/14;G06F17/00;G06F17/50
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發明涉及一種建立發電機勵磁系統數學模型的方法。

背景技術

由于發電機勵磁控制技術的巨大發展及其系統性能的提高，勵磁系統對電網電壓質量、系統穩定的作用日顯重要，使勵磁系統性能在電力系統穩定計算分析中成為一個不可忽視的因素。電力系統規模的日益擴大對電力系統穩定性計算的精度提出了更高要求。電力系統低頻振蕩分析及電力系統穩定器的參數設計等工作均要求電力系統計算采用精確的勵磁系統數學模型及準確的參數。目前的發電機勵磁系統建模方法主要有在線辨識方法和完全現場實測方法，均存在一些不足之處，不能同時滿足工程上應用方便和保證測量精度的要求。在線辨識方法，得到的模型參數不能做到與實際設備各主要部分的一一對應，且準確度不能令人滿意；完全現場實測方法，不能方便地測量微機勵磁調節器的控制參數。

發明內容

本發明針對現有發電機勵磁系統數學模型的建立方法存在的不足，提供一種便于工程中實現又能保證測試精度的發電機勵磁系統建模方法。

本發明的發電機勵磁系統建模方法包括以下步驟：

(1)根據計算模型參數的實際要求及現場試驗的可行性，進行以下全部六項或其中部分項目的實驗：發電機的空載試驗；勵磁機的空載、負載試驗；發電機、勵磁機時間常數測試；發電機空載時勵磁系統階躍響應試驗；發電機負載時動態擾動試驗；發電機勵磁系統的頻率特性測量，通過以上試驗獲得發電機的空載特性，勵磁機的空載及負載特性，發電機、勵磁機的時間常數，發電機勵磁系統的相位頻率特性及對低頻振蕩的阻尼效果；

(2)根據發電機勵磁調節器的硬件結構(指勵磁調節器的原理圖及電路圖)及其控制規律的數學表達式(不同勵磁調節器的數學表達式是不同的，此處僅說明工作的方法和步驟)，畫出勵磁調節器(勵磁調節器通過自動電壓調節器實現對發電機的勵磁控制)的各個功能塊的方框圖及相互間的邏輯關系圖；找出勵磁機、勵磁調節器及各種限制和保護的邏輯關系，建立勵磁系統模型；

(3)測定勵磁調節器、勵磁機對應于以上模型中的參數，對獲得的基礎數據進行分析處理，獲取標幺化的模型參數，在Matlab仿真程序中搭建原始(指完全按照設備的實際搭建的模型，是與穩定計算程序程序中的標準模型相對而言)仿真模型，進行階躍響應仿真，根據仿真計算的發電機電壓超調量、峰值時間、上升時間與現場試驗得到的發電機電壓超調量、峰值時間、上升時間之間的誤差對模型中的參數進行相應校正，直到誤差滿足要求(國家電網公司企業標準Q/GDW?142-2006《同步發電機勵磁系統建模導則》的相關要求)，以保證模型參數的精度；

(4)根據原始模型的具體特點，將其轉化為電力系統分析程序(國內通用的有兩個程序，PSASP程序、BPA程序)中實際可用的模型參數，也就是把滿足精度要求的Matlab程序下搭建的原始仿真模型轉化為電力系統分析程序中的標準模型，在電力系統分析程序中進行階躍響應計算，比較階躍響應的各種指標，在該程序中對模型參數進一步校核修正(校正方法及要求同上一步驟(3))。

本發明采用現場試驗與仿真計算相結合、時域分析與頻域分析相結合的方法進行發電機勵磁系統建模及參數測試，可充分利用現有設備，在常規性試驗中獲取相關參數，物理概念清晰明了。獲得的勵磁系統模型參數具有足夠的精度，能夠真實反應勵磁系統的性能指標。容易掌握，便于推廣應用。提供給電力系統設計和生產運行部門，能夠提高計算精度，在不增加投入的情況下，充分挖掘電網及設備的潛力，提高電網的安全、經濟運行水平。

附圖說明

圖1是發電機空載試驗曲線圖。

圖2是±5％空載階躍試驗曲線圖。

圖3是發電機空載曲線圖。

圖4是勵磁機空載及負載曲線圖及方程。

圖5是勵磁機空載曲線和空載氣隙線圖。

圖6是PSS模型示意圖。

圖7是#8號機無補償、有補償相頻特性圖。

圖8是#8機組勵磁系統MATLAB仿真原理圖。

圖9是#8機組實際PID參數±5％階躍仿真結果圖。

圖10是#8機組調整PID參數±5％階躍仿真結果圖。

圖11是#8機組±5％階躍仿真結果圖。

具體實施方式

本發明發電機勵磁系統建模方法的主要工作步驟是：收集基礎數據--完成現場實驗--數據處理--建立原始模型--應用MATLAB進行仿真計算--數據校核--模型歸算--電力系統分析程序下的參數校核。具體按以下步驟進行：

1.根據所用勵磁機(直流勵磁機、交流勵磁機或靜止勵磁機)確定勵磁機模型。