一种同步发电机d轴参数测试及辨识方法与流程

本发明涉及同步发电机参数辨识领域，具体涉及一种同步发电机d轴参数测试及辨识方法。
背景技术：
：同步发电机是电力系统中最重要的一类设备。发电机模型是否合理、模型参数是否准确，不仅直接影响电力系统稳定分析结果的可信程度，而且直接影响如电力系统稳定器(powersystemstabilizer,pss)等控制设备的控制策略设计。同步发电机的参数可通过以下三种方式来确定：利用电机设计阶段的信息计算参数、选取手册中的典型数据、在一定的试验手段下，根据测量的电机响应数据用系统辨识的方法估计参数。与前两种确定参数的方式相比，第三种方式更具有现实意义。这是因为：无论是电机设计数据或是手册上的典型参数，都可能与实际运行情况下的参数有较大差别，从而导致仿真分析的结果与实际情况严重不符；在使用寿命内，发电机的参数不是固定不变的，由于物理材料老化、大修等因素，参数将发生变化，运用辨识的手段，可以较容易地得到不断更新的参数值；随着系统辨识理论、测量技术以及试验方法的发展，用测量数据能够获得较准确的参数值。工业界和学术界都很重视同步发电机的参数辨识工作。北美电力可靠性委员会(northamericanelectricreliabilitycouncil,nerc)要求其工业界成员定期的测试发电机参数。国际电工委员会(internationalelectrotechnicalcommission,iec)和美国电气与电子工程师协会(instituteofelectricalandelectronicsengineers,ieee)分别出版了针对发电机参数测试的标准iec34-4和ieeestd115。我国颁布的最新国家标准gb/t1029-2005中，也规定了参数测试的方法。上世纪70年代末美国demello教授提出了利用甩负荷法进行发电机参数测试的方法，甩负荷法物理概念清晰、现场试验简便，并且考虑了饱和效应等影响，不失为一种现场实用的方法。基于甩负荷法的发电机参数辨识的方法最基本的是图形法，是实际工程中常用的方法。但对于自并励发电机，虽然在甩负荷试验过程中，励磁调节器处于恒励磁控制方式，但在其试验过程中励磁电流将会发生变化，在这种情形下利用图形法从响应曲线上准确找出特征点十分困难。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种同步发电机d轴参数测试及辨识方法，具体技术方案如下：一种同步发电机d轴参数测试及辨识方法，包括以下步骤：s1：在发电机只发无功、有功为零的特定工况下现场进行甩负荷试验，记录此时的定子电压、励磁电压、励磁电流、有功功率的变化曲线、无功功率的变化曲线；s2：利用bpa仿真软件建立与实际工况一致的仿真模型，包括发电机基本参数、励磁系统模型、负荷模型、切负荷模型；s3：利用bpa仿真软件开展切负荷试验，获取仿真过程中的发电机定子电压、励磁电压、励磁电流数据；s4：分别调整d轴稳态参数、暂态参数、次暂态参数进行仿真，分步拟合仿真曲线与实测曲线，最终辨识到发电机d轴全套参数。优选地，所述步骤s1具体包括以下步骤：s11：使发电机处于并网状态；s12：调整发电机的有功功率接近0mw，无功功率约为30%额定无功功率；s13：调节励磁调节器处于手动控制模式；s14：断开发电机出口断路器，同时记录定子电压、励磁电压、励磁电流、有功功率的变化曲线、无功功率的变化曲线。优选地，所述步骤s2具体包括以下步骤：s21：利用bpa潮流程序建立单机无穷大系统潮流；s22：然后利用bpa稳定程序建立与实际工况相同的仿真模型；s23：在bpa潮流程序中用bs卡定义无穷大系统等值节点，b卡定义pq节点，l卡定义线路数据，根据实际工况填写相应的卡片内容；s24：在bpa稳定程序中用mc卡定义无穷大系统，m、mf卡定义发电机基本参数，励磁系统模型选用e*卡，将现场励磁电压的试验数据作为一个曲线输入；s25：利用lb卡定义负荷模型，ls卡来实现切负荷操作，然后根据现场实际工况填写相应的卡片内容。优选地，所述步骤s4具体包括以下步骤：s41：将利用厂家给定参数进行切负荷仿真所得的定子电压数据与现场实测数据进行对比拟合；s42：调整仿真模型中d轴电抗xd，然后进行仿真，直至所得仿真数据与现场实测数据在稳态段拟合一致，则调整后的d轴电抗xd数据为精确参数；s43：同理，调整仿真模型中d轴暂态电抗xd'，然后进行仿真，直至所得仿真数据与现场实测数据在暂态段拟合一致，则调整后的d轴暂态电抗xd'数据为精确参数；s44：同理，调整仿真模型中d轴次暂态电抗xd"、转子绕组时间常数td0'、超瞬变开路时间常数td0"，然后进行仿真，直至所得仿真数据与现场实测数据在次暂态段拟合一致，则调整后的d轴次暂态电抗xd"、转子绕组时间常数td0'、超瞬变开路时间常数td0"数据为精确参数；s45：综上则可精确辨识出发电机d轴全套参数。本发明的有益效果为：本发明通过现场试验与仿真相结合的方法对同步发电机的d轴参数进行了辨识，充分考虑了在甩负荷试验动态过程中励磁电流的变化，相比于传统的图形法辨识方法，辨识的参数更加准确。附图说明图1为本发明的流程示意图。图2为d轴甩负荷试验定子电压、励磁电压波形图；图3为bpad轴仿真辨识参数、图形法辨识参数与实测波形对比图。具体实施方式为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：如图1所示，一种同步发电机d轴参数测试及辨识方法，包括以下步骤：s1：在发电机只发无功、有功为零的特定工况下现场进行甩负荷试验，记录此时的定子电压、励磁电压、励磁电流、有功功率的变化曲线、无功功率的变化曲线。具体包括以下步骤：s11：使发电机处于并网状态；s12：调整发电机的有功功率接近0mw，无功功率约为30%额定无功功率；s13：调节励磁调节器处于手动控制模式；s14：断开发电机出口断路器，同时记录定子电压、励磁电压、励磁电流、有功功率的变化曲线、无功功率的变化曲线。测试数据如图2所示。s2：利用bpa仿真软件建立与实际工况一致的仿真模型，包括发电机基本参数、励磁系统模型、负荷模型、切负荷模型。具体包括以下步骤：s21：利用bpa潮流程序建立单机无穷大系统潮流；s22：然后利用bpa稳定程序建立与实际工况相同的仿真模型；s23：在bpa潮流程序中用bs卡定义无穷大系统等值节点，b卡定义pq节点，l卡定义线路数据，根据实际工况填写相应的卡片内容；s24：在bpa稳定程序中用mc卡定义无穷大系统，m、mf卡定义发电机基本参数，励磁系统模型选用e*卡，将现场励磁电压的试验数据作为一个曲线输入；其中，采用m、mf卡定义发电机基本参数时首先填写厂家给定参数；s25：利用lb卡定义负荷模型，ls卡来实现切负荷操作，然后根据现场实际工况填写相应的卡片内容。s3：利用bpa仿真软件开展切负荷试验，获取仿真过程中的发电机定子电压、励磁电压、励磁电流数据，仿真数据与实测波形拟合对比结果如图3所示。s4：基于现场实测与bpa仿真结合的方法开展发电机d轴参数辨识，分别调整d轴稳态参数、暂态参数、次暂态参数进行仿真，分步拟合仿真曲线与实测曲线，最终辨识到发电机d轴全套参数。具体包括以下步骤：s41：将利用厂家给定参数进行切负荷仿真所得的定子电压数据与现场实测数据进行对比拟合；s42：调整仿真模型中d轴电抗xd，然后进行仿真，直至所得仿真数据与现场实测数据在稳态段拟合一致，则调整后的d轴电抗xd数据为精确参数；s43：同理，调整仿真模型中d轴暂态电抗xd'，然后进行仿真，直至所得仿真数据与现场实测数据在暂态段拟合一致，则调整后的d轴暂态电抗xd'数据为精确参数；s44：同理，调整仿真模型中d轴次暂态电抗xd"、转子绕组时间常数td0'、超瞬变开路时间常数td0"，然后进行仿真，直至所得仿真数据与现场实测数据在次暂态段拟合一致，则调整后的d轴次暂态电抗xd"、转子绕组时间常数td0'、超瞬变开路时间常数td0"数据为精确参数；s45：综上则可精确辨识出发电机d轴全套参数。传统的图形辨识方法在试验曲线上无法准确找出稳态、暂态、次暂态各阶段的特征点，无法准确计算出d轴相应参数，而采用现场试验与仿真相结合的方法，可真实反映现场实际运行工况，以某水轮机进行了d轴参数辨识，辨识出的参数如表1所示，结合图3可看出仿真辨识参数相比传统图形法辨识出的原始参数更接近于现场实测波形，说明辨识出的参数更加精确，更符合实际运行工况，说明辨识的参数更加准确。表1d轴辨识参数d/q轴参数图形法辨识出的参数仿真辨识参数xd1.011.09xd'0.3540.364xd"0.290.32td0'6.967.28td0"0.1320.05本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12