一种基于多数据集合的并行同步发电机在线参数辨识方法与流程

文档序号:13289072阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种基于多数据集合的并行同步发电机在线参数辨识方法,其包括如下步骤:第一步:当电网发生扰动时,利用发电厂的同步发电机在线监测系统对电网扰动前后发电机机端电压、机端电流、机端有功功率、无功功率和励磁电压信号进行采集,并作为扰动信号存入数据库;第二步:将当前采集的扰动信号数据集合和历史电网发生的多次扰动信号数据集合中的机端电压信号和励磁电压信号划分为输入信号ui,其他的信号则划分为输出信号ymi,其中下标i表示第i个数据集合,i=1,2,...nc,nc表示数据集合的总数;第三步:根据第i个数据集合的输入信号ui和同步发电机参数变量θ,构建第i个数据集合下的微分代数方程组Di(ui,θ)来表征相应扰动下发电机动态过程和输出状态;根据第i个数据集合的输出信号ymi构建参数辨识目标第四步:利用梯形公式对微分代数方程组Di(ui,θ)和辨识目标进行离散化处理,离散化后的非线性方程组用和Ψi描述,其中i=1,2,...nc,表示离散化后的输入信号,同时初始化数据集变量si和参数变量θ使非线性方程组成立;第五步:计算不同数据集合下的数据集变量si和参数变量θ对目标函数Ψi和非线性方程组的雅克比矩阵Li和Ji,以及扩展海森矩阵i=1,2,...nc,不同数据集合的数据计算在独立的计算处理单元上进行;第六步:将不同数据集合下的雅克比矩阵Li和Ji,以及扩展海森矩阵汇总,并通过计算过程P1计算参数变量的更新量Δθ以及计算过程P2计算数据集变量的更新量Δsi;第七步:如果参数变量的更新量Δθ小于容许范围,则算法收敛,输出辨识结果;否则算法不收敛,对数据集变量si和参数变量θ更新,即分别加上数据集变量的更新量Δsi和参数变量的更新量Δθ,然后返回第五步。2.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第三步中,第i个数据集合下的微分代数方程组Di(ui,θ)具有如下形式:Di(ui,θ):0=Fi(z·i,zi,ui,θ)0=Gi(yi,zi,ui,θ)zi(t0)=zi0,]]>其中,下标i表示第i个数据集合,z和表示发电机动态过程中的状态变量和状态变量的导数,y为发电机的输出状态,F表征同步发电机的动态过程的非线性函数,G则是定义同步发电机的输出的非线性函数,t0为仿真时段的初始时刻,zi0为状态变量的初值。3.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第三步中,第i个数据集合下的参数辨识目标具有如下形式:其中,下标i表示第i个数据集合,y表示发电机的输出状态,ymi表示测量的输出信号,W表示发电厂的同步发电机在线检测系统采样设备相应的采样误差,Tf表示参数辨识的终止时刻,T表示矩阵转置。4.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第四步中,非线性方程组具有如下形式:Ei(u^i,si,θ):0=Ci,t(si,t,si,t-1,u^i,t,u^i,t-1θ)=F^i,t(z^i,t,z^i,t-1,u^i,t,u^i,t-1θ)G^i,t(y^i,t,z^i,t,u^i,t,θ)z^i,0=zi0t=1,2...nt,]]>其中,下标i表示第i个数据集合,下标t表示第t个时刻,和分别表示离散化的状态变量,输入信号以及输出状态,zi0为状态变量的初值,nt表示所有离散化后的时刻总数,表示离散化后的表征同步发电机的动态过程的非线性函数,表示离散化后的定义同步发电机的输出的非线性函数,C表示由和构成的离散化非线性函数,si表示第i个数据集变量,其形式如下:si=z^i,1Ty^i,1T...z^i,ntTy^i,ntTT.]]>5.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第四步中,非线性方程组Ψi具有如下形式:Ψi=Σt=1nt(yi,t-ymi,t)TW-1(yi,t-ymi,t),]]>其中,下标i表示第i个数据集合,下标t表示第t个时刻,y表示发电机的输出状态,ym表示测量的输出信号,W表示发电厂的同步发电机在线检测系统采样设备相应的采样误差,nt表示所有离散化后的时刻总数。6.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第五步中,雅克比矩阵Li和Ji具有如下形式:Li=∂Ψi∂θ=0∂Ψi∂si,Ji=∂Ci∂θ∂Ci∂si,Ci=Ci,1···Ci,t···Ci,nt,]]>其中,下标i表示第i个数据集合,下标t表示第t个时刻,表示偏导数算子,s表示数据集变量,θ表示参数变量,Ψ表示离散化目标函数,C表示表征发电机动态特性和输出特性的离散化非线性函数。7.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第五步中,扩展海森矩阵具有如下形式:H^i=Hθθ,iHθiHθiTHi,]]>其中,下标i表示第i个数据集合,Hθθ表示离散化非线性函数C只对参数变量的海森矩阵,Hθi表示离散化非线性函数C对参数变量和数据集变量的海森矩阵,H表示离散化非线性函数C只对数据集变量的海森矩阵与离散化目标函数Ψ只对数据集变量的海森矩阵加和,T表示矩阵转置。8.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第五步中,独立计算处理单元是指CPU核心、计算服务器节点或其他具有完整的浮点计算与逻辑处理能力的计算设备。9.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第六步中,计算过程P1具有如下形式:Δθ=A-1bA=Σi=1nc(Hθθ,i+(∂Ci∂si-1∂Ci∂θ)THi∂Ci∂si-1∂Ci∂θ-(∂Ci∂si-1∂Ci∂θ)THθiT-Hθi∂Ci∂si-1∂Ci∂θ)]]>b=Σi=1nc(∂Ci∂θTλi+HθiT∂Ci∂si-1Ci-(∂Ci∂si-1∂Ci∂θ)T(∂Ψi∂si-∂Ci∂siTλi+Hi∂Ci∂si-1Ci))]]>其中,下标i表示第i个数据集合,i=1,2,...nc,nc表示数据集合的总数,C表示离散化非线性函数表征发电机动态特性和输出特性的离散化非线性函数,Ψ离散化目标函数,s表示数据集变量,θ表示参数变量,Hθθ表示离散化非线性函数C只对参数变量的海森矩阵,Hθi表示离散化非线性函数C对参数变量和数据集变量的海森矩阵,H表示离散化非线性函数C只对数据集变量的海森矩阵与离散化目标函数Ψ只对数据集变量的海森矩阵加和,λi表示Ci对应的拉格朗日乘子,-1表示矩阵求逆,表示偏导数算子,T表示矩阵转置。10.根据权利要求1所述的同步发电机在线参数辨识方法,其特征在于:所述的第六步中,计算过程P2具有如下形式:Δsi=-∂Ci∂si-1Ci-∂Ci∂si-1∂Ci∂θΔθ,]]>其中,下标i表示第i个数据集合,i=1,2,...nc,C表示离散化非线性函数表征发电机动态特性和输出特性的离散化非线性函数,s表示数据集变量,θ表示参数变量,Δθ表示参数变量的更新量,-1表示矩阵求逆,表示偏导数算子。
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