[发明专利]发电机励磁系统模型PID校正环节转换方法

摘要

本发明公开了一种发电机励磁系统模型PID校正环节的实用转换方法，属于电力系统建模技术领域。本发明可将PSD‑BPA、FASTEST或PSASP软件定义的发电机励磁系统模型转换为相应的IEEE Std 421.5‑2005标准定义的励磁模型。与其它方法相比，本发明可在无需掌握目标软件的模块自定义功能前提下准确模拟原有励磁系统模型的幅频特性，避免在目标软件中搭建自定义模型的繁杂过程，在保证数据转换和仿真分析结果的可信度基础上有效提高模型转换效率。

主权项

发电机励磁系统模型PID校正环节的转换方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将基于PSD‑BPA、FASTEST或PSASP软件的电网数据文件中待转换的发电机励磁系统模型称为中国化励磁模型，首先判断中国化励磁模型是否为指定的交流励磁模型或静止自并励励磁模型；若是，方执行下一步，否则结束本方法；所述指定的交流励磁模型包括PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FM、FO、FQ、FS和FU模型和PSASP软件定义的3型、5型、7型、9型和11型，所述指定的静止自并励励磁系统模型包括PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FV模型和PSASP软件定义的12型；2)按以下步骤确定中国化励磁模型与IEEE标准模型的对应关系，所述IEEE标准模型是指IEEE Std 421.5‑2005标准定义的励磁系统模型：2‑1)判断中国化励磁模型中的PID校正环节是否为并联校正结构，若是，令中国化励磁模型中的比例积分选择因子KV_CH＝0；否则，KV_CH保持不变；2‑2)若中国化励磁模型属于交流励磁系统模型，则依据中国化励磁模型中的比例积分选择因子KV_CH、并联反馈增益KF_CH及比例反馈系数KH_CH，分情况选择IEEE标准模型中的AC2A、AC4A、AC6A或AC8B模型作为对应的模型；否则，选择IEEE标准模型中的ST1A模型作为对应的模型；具体包括以下步骤：2‑2‑1)若中国化励磁模型为PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FM或FO模型、或者PSASP定义的3型或5型模型，依据中国化励磁模型中的并联反馈增益KF_CH、比例积分选择因子KV_CH及比例反馈系数KH_CH，分如下3种情况来确定对应的IEEE标准模型：情况1：若KF_CH不等于0，选择IEEE标准模型中的AC2A模型作为对应的模型；情况2：若KF_CH等于0且KV_CH不等于0，如中国化励磁模型为PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FM模型或PSASP定义的3型模型，则选择IEEE标准模型中的AC2A模型作为对应的模型，否则选择IEEE标准模型中的AC6A模型作为对应的模型；情况3：若KF_CH、KV_CH均为0且KH_CH也等于0，选择IEEE标准模型中的AC8B模型作为对应的模型；若KF_CH、KV_CH均为0但KH_CH不等于0，如中国化励磁模型为PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FM模型或PSASP定义的3型模型，则选择IEEE标准模型中的AC2A模型作为对应的模型，否则选择IEEE标准模型中的AC6A模型作为对应的模型；2‑2‑2)若中国化励磁模型为PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FQ或FS模型、或者PSASP定义的7型或9型，如中国化励磁模型中的并联反馈增益KF_CH不等于0，无严格对应的IEEE标准模型，结束本方法；否则，依据KH_CH、KV_CH，分如下2种情况来确定对应的IEEE励磁系统模型：情况1：若KH_CH、KV_CH同时为0，选择IEEE标准模型中的AC8B模型作为对应的模型；情况2：若KH_CH、KV_CH任一个不为0，如中国化励磁模型为PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FQ模型或PSASP定义的7型，则选择选择IEEE标准模型中的AC2A模型为对应的模型，否则选择IEEE标准模型中的AC6A模型作为对应的模型；2‑2‑3)若中国化励磁模型为PSD‑BPA或FASTEST软件定义的FU模型或者PSASP定义的11型，如中国化励磁模型中的并联反馈增益KF_CH不等于0，无严格对应的IEEE标准模型，结束本方法；否则，选择选择IEEE标准模型中的AC4A模型作为对应的模型；3)当中国化励磁模型中的PID校正环节为并联校正结构时：若对应的模型为IEEE标准模型中的AC8B模型，则令中国化励磁模型中的PID校正环节参数KP_CH、KI_CH、KD_CH、TD_CH直接匹配AC8B模型中的并联PID校正环节参数KP_IEEE、KI_IEEE、KD_IEEE、TD_IEEE，结束本方法；否则，依据中国化励磁模型中的并联PID校正环节参数KP_CH、KI_CH、KD_CH、TD_CH计算与之对应的串联PID校正的时间常数T1_CH、T2_CH、T3_CH、T4_CH，并令IEEE标准模型中的PID校正调节器增益KA_IEEE为1.0，进入步骤4)；当中国化励磁模型的PID校正环节为串联校正结构时：计算IEEE标准模型中的PID校正调节器增益KA_IEEE为中国化励磁模型中的串联PID校正放大倍数K_CH与调节器增益KA_CH的乘积，若对应的模型为IEEE标准模型中的AC8B模型，则根据中国化励磁模型中的串联PID校正时间常数T1_CH、T2_CH、T3_CH和T4_CH计算AC8B模型中的校正环节参数KP_IEEE、KI_IEEE、KD_IEEE和TD_IEEE，结束本方法；否则，进入步骤4)；4)若对应的模型为IEEE标准模型中的AC6A或ST1A模型且中国化励磁模型中的KV_CH不为0，则令IEEE标准模型中的PID校正时间常数TC_IEEE、TB_IEEE、TC1_IEEE和TB1_IEEE分别等于中国化励磁模型中的PID校正时间常数T1_CH、T2_CH、T3_CH和T4_CH，进入步骤7)；否则进行步骤5)；5)利用相应PSD‑BPA、FASTEST或PSASP软件仿真预想故障集，基于得到的各个预想故障下发电机无功功率响应曲线的振荡频率确定补偿基准频率fm，计算基准频率fm下中国化励磁模型中的PID校正环节的幅值补偿特性Kam_CH和相位补偿特性θam_CH；6)根据中国化励磁模型中的相位补偿特性θam_CH推算IEEE标准模型中的PID校正时间常数TC_IEEE、TB_IEEE，并令其余2个时间常数TC1_IEEE和TB1_IEEE为0，计算此时IEEE标准模型中的PID校正环节的幅值补偿特性K′am_IEEE，并依据Kam_CH和K′am_IEEE进一步修正IEEE标准模型中的PID校正调节器增益；7)若对应的模型为IEEE标准模型中的ST1A模型且中国化励磁模型中的并联反馈增益KF_CH不为0时，则修正ST1A模型中的并联反馈增益KF_IEEE和时间常数TF_IEEE；若对应的模型为IEEE标准模型中的AC6A模型时且中国化励磁模型中的比例反馈系数KH_CH不为0时，则修正AC6A模型的比例反馈系数KH_IEEE。