[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

摘要

本发明公布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。首先，进行同步发电机抛载试验。然后，将励磁电压视为励磁绕组的输入激励。接着，在已对d轴参数进行辨识的前提下，推算出定子电压q轴分量。最后，以励磁电流及机端电压的拟合误差为反映参数辨识误差的指标，若误差小于设定值，则输出同步发电机d、q轴参数辨识结果。本方法考虑了抛载后励磁电压的暂态过程，与传统方法相比，适用各种负荷水平，辨识结果更为准确。

主权项

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，其特征在于，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及定子电压稳态值ua0，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轴待辨识参数为：α＝[Xad Xf XD T′do T″do]，其中Xad为同步发电机d轴电枢反应电抗，Xf为励磁绕组电抗，XD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，Uf(s)、if(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，ψf0为抛载瞬间励磁绕组的初始磁链，ψD0为抛载瞬间阻尼绕组的初始磁链；在励磁电压uf(t)时变的情况下，无法推出if(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if(s)进行拉普拉斯反变换，求出则g(t)与励磁电压uf(t)的卷积为if(t)中与励磁电压相关的项if1(t)，即励磁电流理论计算曲线if(t)＝if1(t)+if2(t)+if3(t)，其中，将励磁电流理论计算值if(t)与实测值相比较，定义d轴参数α偏差：其中，N1为采样点总数,分别为if(t)和在第k1个采样点的采样值，k1＝1,2,…,N1；应用蚁群优化算法，以同步发电机的给定参数为初始值α0，设参数取值范围为[0.5,1.5]α0，将每一维参数的取值区间等分为m1个子区间，m1取5‑6；整个参数空间共有只蚂蚁；定义函数其中，X为d轴参数空间中任意一点对应的参数取值，Xi为第i只蚂蚁对应的参数取值，e(Xi)为该参数下if(t)与之间的偏差，e(Xi)越小，Xi的精度越高，则信息素取值越大，Ti(X)为第i只蚂蚁产生的信息素在点X处的分布，θ1为信息素分布函数的形状系数；对同步发电机d轴参数α按蚁群算法进行优化；根据辨识出的α最优取值，计算d轴其它参数的值，Eq0＝Xadif0，其中，Xd为d轴同步电抗，X′d为d轴暂态电抗，X″d为d轴次暂态电抗，Eq0为稳态时的发电机暂态电势，if0为稳态励磁电流，id0为定子电流的d轴分量；(3)辨识同步发电机q轴参数，同步发电机q轴待辨识参数为：β＝[Xaq,XQ,T″q0]，其中，Xaq为同步发电机q轴电枢反应电抗，XQ为q轴阻尼绕组电抗，T″qo为q轴开路次暂态时间常数；在d轴参数已辨识完毕的条件下，d轴阻尼绕组电流的Laplace变换为由iD(s)反变换求出d轴阻尼绕组电流iD，发电机定子磁链d轴分量ψd＝Xadif+XadiD，若忽略定子变压器电势，则可近似认为uq≈ψd，其中，uq为发电机定子电压ua的q轴分量，由试验数据推出的其中为发电机定子电压d轴分量的实测数据推导值；任取一组q轴参数β，可计算出发电机q轴同步电抗其中，iq0为定子电流的q轴分量；同时计算出q轴次暂态电抗以及发电机定子电压d轴分量的理论值将理论计算值ud与实测数据推导值相比较，定义q轴参数β的偏差：其中，N2为采样点总数,分别为ud和在第k2个采样点的采样值，k2＝1,2,…,N2；应用蚁群优化算法，以同步发电机的给定参数为初始值β0，设参数取值范围为[0.5,1.5]β0，将每一维参数的取值区间等分为m2个子区间，m2取5‑6；整个参数空间共有只蚂蚁；定义函数其中，Y为q轴参数空间中任意一点对应的参数取值，Yj为q轴参数空间中第j只蚂蚁对应的参数取值，e(Yj)为该参数下ud与之间的偏差，e(Yj)越小，则信息素取值越大，Yj的精度越高，Hj(Y)为第j只蚂蚁产生的信息素在点Y处的分布，θ2为信息素分布函数的形状系数；对同步发电机q轴参数β按蚁群算法进行优化,将优化值作为q轴参数辨识结果；(4)输出发电机参数辨识结果，即d轴参数Xd，X′d，X″d，T′do，T″do与q轴参数Xq，X″q，T″qo。