[發(fā)明專利]一種基于PMU穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)直軸同步電抗在線辨識的方法

有效

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• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN102983808A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢天姝;張俊利;薛安成;楊奇遜
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及同步發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PMU穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)直軸同步電抗在線辨識的方法。

背景技術(shù)

目前，發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)是決定發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況和行為的重要因素之一，其準(zhǔn)確性關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)分析計(jì)算仿真所用的發(fā)電機(jī)同步電抗多是廠家所提供的理論值或設(shè)計(jì)值，由于不能計(jì)及渦流、磁滯、飽和等實(shí)際運(yùn)行工況的影響，所得結(jié)果常常與實(shí)際工況不符。有現(xiàn)場試驗(yàn)證明，對于水輪發(fā)電機(jī)，飽和后的發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq比非飽和值減少25%左右；對于汽輪發(fā)電機(jī)，則將減少15%~25%，在過電壓及強(qiáng)勵磁的情況下，飽和程度會大大增加。如果采用廠家所提供的理論值或設(shè)計(jì)值，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)分析計(jì)算的準(zhǔn)確度和可信度。因此實(shí)時獲取準(zhǔn)確的發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)具有重要意義。

基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的相量測量單元（PMU）的出現(xiàn)，為發(fā)電機(jī)參數(shù)的在線辨識提供了有力的工具。隨著信息、通信等技術(shù)的發(fā)展，同步相量技術(shù)在國內(nèi)得到了很大發(fā)展和廣泛應(yīng)用，逐漸形成了一個新的技術(shù)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)測量相比，PMU裝置除了提供機(jī)端的電流、電壓、有功、無功外，還提供傳統(tǒng)測量無法提供的功角信息，為發(fā)電機(jī)參數(shù)在線辨識提供了基礎(chǔ)。此外，辨識工作的目標(biāo)是期望能找到與實(shí)際系統(tǒng)完全等效的數(shù)學(xué)模型，包括模型結(jié)構(gòu)方程和模型參數(shù)，以發(fā)電機(jī)同步參數(shù)辨識為例，期望對于相同的輸入X，模型的計(jì)算輸出Y’和同步發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出Y無誤差。辨識的過程就是根據(jù)Y和Y’之間的誤差來不斷調(diào)節(jié)模型參數(shù)，直到定位到能使Y和Y’之間無誤差的參數(shù)向量θ，此時的模型就是同步發(fā)電機(jī)的等效模型。

現(xiàn)有技術(shù)中包含幾種在線辨識發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd的方法，例如分步辨識法，該方法首先對定轉(zhuǎn)子匝數(shù)比a進(jìn)行辨識，然后將a代入Xd的辨識方程以辨識Xd。該方法的實(shí)現(xiàn)途徑主要有兩種：一種是利用發(fā)電機(jī)輕載、欠勵時的勵磁小擾動數(shù)據(jù)，另一種是利用恒功率、不同勵磁水平下的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)。對于實(shí)際現(xiàn)場運(yùn)行的機(jī)組來講，這兩類數(shù)據(jù)都不易獲得，故此方法的實(shí)用性受到限制。針對發(fā)電機(jī)同步參數(shù)辨識的仿真過程發(fā)現(xiàn)，參數(shù)辨識結(jié)果對初值的設(shè)定非常敏感，現(xiàn)有辨識方法一般采用廠家提供的設(shè)計(jì)值作為初值，由于廠家提供的設(shè)計(jì)值為不計(jì)飽和下的值，與發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時計(jì)及飽和的電抗值差別較大，易使辨識結(jié)果陷入局部極小值而影響辨識精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于PMU穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)直軸同步電抗在線辨識的方法，該方法簡單易行，可以有效提高搜索工作的效率和辨識結(jié)果的精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于PMU穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)直軸同步電抗在線辨識的方法，所述方法包括：

根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性，建立描述發(fā)電機(jī)直軸同步電抗的辨識模型；

根據(jù)所建立的辨識模型所需要的電氣量，進(jìn)行相量測量單元PMU穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的篩選；

將篩選后PMU測量的各電氣量有名值轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一形式下的標(biāo)幺值；

根據(jù)派克Park變換，利用轉(zhuǎn)換后的各電氣量信息，依據(jù)下式計(jì)算得出辨識所需的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓交軸分量Uq、發(fā)電機(jī)機(jī)端電流直軸分量Id：

Uq=UcosδId=Isin(δ+θ)]]>

其中，U，I為測量的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和電流，δ為測量的發(fā)電機(jī)功角，θ為機(jī)端電壓與電流的相角差；

根據(jù)所建立的辨識模型，計(jì)算獲得發(fā)電機(jī)直軸同步電抗最小二乘辨識結(jié)果。

所述方法還包括：對待辨識的參數(shù)進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的靈敏度分析，并由此選擇合理的辨識初值。

所述選擇合理的辨識初值，具體包括：選取參數(shù)靈敏度為0所對應(yīng)的參數(shù)值作為最小二乘辨識的初值。

所述進(jìn)行相量測量單元PMU穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的篩選，具體包括：