[发明专利]一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法，属于同步发电机参数辨识技术。

背景技术

准确辨识同步发电机参数对于电力系统分析、运行与控制具有重要意义，我国2001年7月颁布执行的《电力系统安全稳定导则》明确要求电网计算中发电机要采用实测值。抛载试验法是辨识同步发电机参数的重要方法，它具有物理概念清晰、易于操作、计算简单并可计及工况对参数的影响等优点，自20世纪70年代提出后即获得了广泛应用，电力系统新机组投运或老机组大修后重新投运时，都需要进行抛载试验。

传统的抛载试验需要在d、q轴分两次进行，存在q轴抛载点难以确定的问题；近年来，功角测量技术发展迅速，在发电机功角可测的条件下，通过任意一次抛载试验即可辨识同步发电机的全部参数，其主要原理是根据抛载后的励磁电流曲线及端口电压包络线分别辨识发电机的d、q轴电气参数。但已有抛载试验法也存在一些不足之处，如：目前大多数抛载试验法辨识同步发电机参数时都假定励磁电压保持不变，忽略了励磁系统的调节作用，这与工程实际不符。实践中，由于抛载后转子加速，若保持额定励磁电压不变，发电机机端将会出现过电压，极有可能损坏发电机及附属设备。为了保护设备，在抛载试验中通常采取保持电压参考值不变的做法，此时，考虑到电压调节器的调节作用，抛载后的励磁电压实际上是时变的，而现有抛载辨识方法大多忽略了该问题，故辨识所得发电机参数与真实值相比会存在一定误差。针对这一问题，本发明提出了一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法，将实测励磁电压视作励磁绕组的输入激励，用数值方法求出励磁电流与端口电压的理论计算曲线，与抛载试验中的实测曲线进行对比，应用蚁群算法进行优化拟合，更准确的辨识发电机d、q轴电气参数。

发明内容

本发明的目的正是为了针对现有同步发电机抛载试验参数辨识方法忽略励磁系统调节作用的不足，提出了一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法，在计及励磁电压变化的条件下，理论计算出励磁电流及端口电压包络线，与实测曲线相对比，并应用蚁群算法，优化辨识发电机d、q轴电气参数。

本发明的技术方案是通过如下技术方案来实现的：

一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法，本发明特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)进行同步发电机抛载试验；记录抛载前同步发电机的稳态功角δ₀、u_a0，抛载后同步发电机实测励磁电压励磁电流和定子电压包络线

(2)辨识同步发电机d轴参数；同步发电机d轴参数辨识按图1(a)所示的以下步骤实现，同步发电机d轴待辨识参数为：α＝[X_ad X_f X_D T′_do T″_do]，其中X_ad为同步发电机d轴电枢反应电抗，X_f为励磁绕组电抗，X_D为d轴阻尼绕组电抗，T′_do为d轴开路暂态时间常数，T″_do为d轴开路次暂态时间常数；在计及励磁电压变化的条件下，其中，s为复变量，U_f(s)、i_f(s)分别为励磁电压和励磁电流的Laplace变换，为d轴阻尼绕组电阻，为励磁绕组电阻，ψ_f0为抛载瞬间励磁绕组的初始磁链，ψ_D0为抛载瞬间阻尼绕组的初始磁链，ψ_D0和ψ_f0根据抛载瞬间磁链不变的原理计算；

在励磁电压u_f(t)时变的情况下，无法推出i_f(t)的解析表达式，但可以用数值方法计算得出，其方法如下：给定α的一组取值，对i_f(s)进行拉普拉斯反变换，求出则g(t)与励磁电压u_f(t)的卷积为i_f(t)中与励磁电压相关的项i_f1(t)，即励磁电流理论计算曲线i_f(t)＝i_f1(t)+i_f2(t)+i_f3(t)，其中