一种发电机励磁系统空载模型的建立方法与流程

本发明涉及电力系统建模与仿真领域，具体涉及一种发电机励磁系统空载模型的建立方法。
背景技术：
：电力系统动态仿真是电力系统规划、设计、运行的重要手段。作为指导电网运行的重要工具，其可信度直接影响着电力系统的安全稳定运行。电力系统动态仿真的可信度是由仿真计算中采用的发电机、励磁系统、调速系统、负荷等模型及参数的准确度来保证的。为了提高模型的准确度，电力系统仿真的研究者很早就提出了发电机、励磁系统、调速系统、负荷等四大模型参数辨识，然而到目前为止，也只有励磁系统的模型及参数辨识较为成熟，已广泛开展了发电机组励磁系统的实测建模工作。目前，发电机组励磁系统实测建模方法是在发电机组空载状态下进行阶跃试验，将励磁调节器厂家提供的励磁系统的励磁系统模型及参数转换为电力系统仿真用标准模型及参数，并建立空载仿真环境进行阶跃仿真，将仿真结果和实测结果进行比对来仿真模型参数的准确度，进而建立励磁系统的实测模型。目前，励磁系统实测建模主要是在发电机组空载状态下通过试验进行的，发电机组只有在启动运行时才有空载运行状态，并且为了维持发电组空载运行，特别是火力发电组，可能需要投入重油才能稳定运行，对于发电公司来讲会带来经济性的问题，不可能在现场进行长时间大量的试验。因此，需要在实验室建立与现场相同的模数混合仿真环境，来进行励磁系统实测建模的研究可以规避以上缺点。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供的一种发电机励磁系统空载模型的建立方法，该方法能够有效且准确的模拟混合仿真平台建立与现场相同的发电机组空载运行状态；有效节约了人力、物力及金钱成本；同时为培训现场实测建模人员的技术提供了条件；进而保证了电力系统的稳定运行。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种发电机励磁系统空载模型的建立方法，所述方法包括如下步骤：步骤1.在数模混合实时仿真平台中建立发电机励磁系统空载模型；步骤2.连接所述发电机励磁系统空载模型与实际励磁调节器，建立闭环仿真环境；步骤3.建立发电机组空载运行工况并进行发电机空载特性及阶跃试验；步骤4.仿真发电机励磁系统空载模型中的参数的准确度。优选的，所述数模混合实时仿真平台为应用在电力系统中的ADPSS数模混合仿真平台。优选的，所述步骤1包括：在所述ADPSS数模混合仿真平台上模拟各类型的发电机组的空载运行工况，搭建发电机及励磁系统功率部分，得到发电机励磁系统空载模型。优选的，所述步骤2包括：2-1.连接所述ADPSS数模混合仿真平台与实际励磁调节器；2-2.所述ADPSS数模混合仿真平台将发电器电气量发送至所述实际励磁调节器，所述发电器电气量包括发电机电压及电流值；2-3.所述实际励磁调节器根据所述发电器电气量将控制电压信号发回至所述ADPSS数模混合仿真平台中，，使得所述实际励磁调节器在在ADPSS数模混合仿真平台上正常运行；完成闭环仿真环境的建立。优选的，所述步骤3包括：3-1.在所述ADPSS数模混合仿真平台上建立发电机组空载运行工况；3-2.进行发电机空载特性试验；3-3.进行发电机阶跃试验。优选的，所述步骤3-2包括：用所述实际励磁调节器进行发电机空载特性试验，得到空载特性试验结果；所述空载特性试验包括采用PT二次侧电压的发电机电压、发电机线电压、线电压平均值、发电机励磁电压及发电机励磁电流。优选的，所述步骤3-3包括：用所述实际励磁调节器将发电机电压调整为额定电压的95％，并进行5％电压的阶跃试验，得到阶跃试验结果；所述阶跃试验结果包括发电机线电压、励磁电压和励磁电流。优选的，所述步骤4包括：4-1.在BPA仿真程序中建立发电机空载工况，并进行5％电压阶跃仿真试验，得到仿真试验结果；4-2.比较所述仿真试验结果与所述阶跃试验结果，仿真所述发电机励磁系统空载模型中的参数的准确度。优选的，所述步骤4-2中的所述发电机励磁系统空载模型中的参数包括：超调量、峰值时间、调节时间及调节次数。从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种发电机励磁系统空载模型的建立方法，通过在数模混合实时仿真平台中建立发电机励磁系统空载模型；连接发电机励磁系统空载模型与实际励磁调节器，建立闭环仿真环境；建立发电机组空载运行工况并进行发电机空载特性及阶跃试验；仿真发电机励磁系统空载模型中的参数的准确度。本发明提出的方法能够有效且准确的模拟混合仿真平台建立与现场相同的发电机组空载运行状态；有效节约了人力、物力及金钱成本；同时为培训现场实测建模人员的技术提供了 条件；进而保证了电力系统的稳定运行。与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：1、本发明所提供的技术方案中，通过混合仿真平台建立与现场相同的发电机组空载运行状态进行实测建模试验，较在发电机组实际空载运行进行试验，可以大量的节约人力、物力。2、本发明所提供的技术方案，基于ADPSS数模混合仿真平台，可以模拟各类型发电机组的空载运行工况，通过在实际励磁调节器上进行试验得到实测建模需要的数据；采用该方法为培训现场实测建模人员的技术提供了条件。3、本发明所提供的技术方案，电力系统仿真平台将发电机电压、电流等电气量送出励磁调节器装置，励磁调节器装置再将控制电压信号反馈给电力系统仿真平台，实现闭环仿真环境；进而保证了电力系统的稳定运行。4、本发明所提供的技术方案，实际励磁调节器装置可以反映发电机组实际运行时励磁调节系统的动态特性，能保证建模的准确度。5、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。附图说明图1是本发明的一种发电机励磁系统空载模型的建立方法的流程图；图2是本发明的仿真方法的步骤2的流程示意图；图3是本发明的仿真方法的闭环仿真环境的物理接线示意图；图4是本发明的仿真方法的步骤3的流程示意图；图5是本发明的仿真方法的步骤4的流程示意图；图6是本发明的具体应用例中的25％电压阶跃录波图；图7是本发明的具体应用例中的仿真结果与实测结果对比图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，本发明提供一种发电机励磁系统空载模型的建立方法，包括如下步骤：步骤1.在数模混合实时仿真平台中建立发电机励磁系统空载模型；步骤2.连接发电机励磁系统空载模型与实际励磁调节器，建立闭环仿真环境；步骤3.建立发电机组空载运行工况并进行发电机空载特性及阶跃试验；步骤4.仿真发电机励磁系统空载模型中的参数的准确度。其中，数模混合实时仿真平台为应用在电力系统中的ADPSS数模混合仿真平台。其中，步骤1包括：在ADPSS数模混合仿真平台上模拟各类型的发电机组的空载运行工况，搭建发电机及励磁系统功率部分，得到发电机励磁系统空载模型。如图2和3所示，步骤2包括：2-1.连接ADPSS数模混合仿真平台与实际励磁调节器；2-2.ADPSS数模混合仿真平台将发电器电气量发送至实际励磁调节器，发电器电气量包括发电机电压及电流值；2-3.实际励磁调节器根据发电器电气量将控制电压信号发回至ADPSS数模混合仿真平台中，使得实际励磁调节器在在ADPSS数模混合仿真平台上正常运行；完成闭环仿真环境的建立。如图4所示，步骤3包括：3-1.在ADPSS数模混合仿真平台上建立发电机组空载运行工况；3-2.进行发电机空载特性试验；3-3.进行发电机阶跃试验。其中，步骤3-2包括：用实际励磁调节器进行发电机空载特性试验，得到空载特性试验结果；空载特性试验包括采用PT二次侧电压的发电机电压、发电机线电压、线电压平均值、发电机励磁电压及发电机励磁电流。其中，步骤3-3包括：用实际励磁调节器将发电机电压调整为额定电压的95％，并进行5％电压的阶跃试验，得到阶跃试验结果；阶跃试验结果包括发电机线电压、励磁电压和励磁电流。如图5所示，步骤4包括：4-1.在BPA仿真程序中建立发电机空载工况，并进行5％电压阶跃仿真试验，得到仿真试验结果；4-2.比较仿真试验结果与阶跃试验结果，仿真发电机励磁系统空载模型中的参数的准确度。其中，步骤4-2中的发电机励磁系统空载模型中的参数包括：超调量、峰值时间、调节时间及调节次数。本发明提供一种发电机励磁系统空载模型的建立方法的具体应用例，具体如下：1)发电机空载特性试验建立发电机空载运行工况，用自动励磁调节器升压和降压进行试验。试验结果见表1，发电机电压采用PT二次侧电压，即额定电压为100V，UAB、UBC、UCA分别为发电机线电压，UAVG为线电压平均值，UFD为发电机励磁电压，IFD为发电机励磁电流。表1发电机空载特性序号UAB(V)UBC(V)UCA(V)UFD(V)IFD(A)UAVG(％)110.039.869.8713.7847.109.92220.0419.7519.7825.83107.3519.86329.6929.1929.2035.90159.4629.36440.0239.3139.3246.24214.3739.55550.0349.2849.3656.57270.0549.56660.1859.3159.3166.72324.4059.60769.9768.7968.9377.07382.3569.23875.0974.0373.9082.66412.0774.34980.0878.7578.8588.46444.9179.231085.1483.8983.7694.67478.1384.261190.2788.9888.96101.33514.9789.401295.2693.8893.69108.49555.6594.2813100.5098.9798.98117.31602.0799.4814105.01103.57103.39125.88650.40103.9915110.34108.67108.58137.34712.40109.2016115.23113.29113.65150.58783.02114.0517118.78116.92116.85160.54838.57117.5118115.27113.40113.54148.76771.19114.0719110.96109.10109.06136.62703.47109.7120105.18103.26103.17123.49632.87103.8721100.5398.9198.89114.28581.9899.442295.4794.1293.94106.13537.2694.512390.2588.7988.9198.27495.4589.312485.2783.8384.0391.65460.2784.382580.5579.2479.2185.60427.6779.662675.3374.1474.2379.74396.7774.562770.5469.2769.3174.21366.9469.712860.0359.1459.1763.21308.1859.452950.5049.7249.6253.39255.1449.953040.1239.5439.5342.82198.9039.733130.6130.1430.1333.31147.7530.293220.7220.4020.3923.1095.1820.513310.7110.5410.5512.8642.0410.602)发电机电压阶跃试验在发电机空载工况下，用自动励磁调节器调整发电机电压为95％额定电压，进行5％电压阶跃试验，图6中记录了发电机线电压UAB、励磁电压UFD和励磁电流IFD。3)仿真结果与实测结果对比在BPA仿真程序中建立发电机空载工况，进行5％电压阶跃试验，图7中仿真结果为机端电压5％阶跃将仿真结果，实测结果为5％电压阶跃试验结果，将二者进行进行比对，比对结果在表2中给出。表25％阶跃试验与阶跃仿真结果各项指标对比实测结果仿真结果结果偏差超调量6.7％4.6％2.1％峰值时间0.54s0.58s-0.04s调节时间0.73s0.31s0.42s振荡次数0.5次0.5次0次根据表2的比对结果可知，仿真采用的励磁系统模型及参数能够较好的反映实际励磁系统的动态响应，可以用于电力系统动态仿真。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页1 2 3