专利名称：一种用于发电机同步电抗参数辨识的pmu数据的筛选方法
技术领域：
本发明涉及同步发电机技术领域，尤其涉及一种用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法。
背景技术：
目前，发电机同步电抗参数是决定发电机运行情况和行为的重要因素之一，其准确性关系到电网的安全稳定运行。电力系统分析计算仿真所用的发电机同步电抗参数多是厂家所提供的理论值或设计值，由于不能涉及涡流、磁滞、饱和等实际运行工况的影响，所得结果常常与实际工况不符。例如现场试验证明，对于水轮发电机，饱和后的发电机直轴同步电抗Xd和发电机交轴同步电抗Xq比非饱和值减少25%左右；对于汽轮发电机，则将减少 159Γ25%，在过电压及强励磁的情况下，饱和程度会大大增加。如果只采用厂家所提供的理论值或设计值，将严重影响系统分析计算的准确度和可信度，因此实时获取准确的发电机同步电抗参数具有重要意义。基于全球定位系统(GPS)的相量测量单元(PMU)的出现,为发电机同步电抗参数的在线辨识提供了有力的工具。与传统测量方式相比，基于PMU的测量方式除了提供机端的电流、电压、有功、无功外，还提供了传统测量无法提供的功角信息，为发电机同步电抗参数的在线辨识提供了基础。但由于现有技术中PMU数据多是来源于对测量数据的计算，电流、电压等均来自测量，这样就含有电流互感器、电压互感器、数字采样、FFT、滤波等各个环节带来的误差，将不可避免的使PMU数据存在误差，这必将会给发电机同步电抗参数的辨识精度带来一定的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法，得出PMU数据能用于发电机同步电抗参数辨识的条件，实现对PMU数据的筛选，从而提高发电机同步电抗参数的辨识精度。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法，所述方法包括根据同步发电机的稳态运行特性，建立辨识发电机同步电抗参数的数学模型；根据该数学模型确定辨识所需要的相量测量单元PMU量测数据，并将所述PMU测量得到的各电气量数值转换为标幺值；根据灵敏度机理计算得到发电机同步电抗对各电气量的灵敏度，获得各电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响，由此判断PMU量测数据能否用于发电机同步电抗参数辨识，实现对PMU量测数据的筛选。所需要的电气量具体包括机端电压、机端电流、励磁电流、功角、有功或无功。所述根据灵敏度机理计算得到发电机同步电抗对各电气量的灵敏度，具体包括
对直、交轴同步电抗Xd、Xq进行灵敏度分析，得到直、交轴同步电抗Xd、Xq对各个电气量的灵敏度。获得各电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响，具体包括对直、交轴同步电抗Xd、Xq辨识精度影响大的PMU量测为功角和励磁电流。所述由此判断PMU量测数据能否用于发电机同步电抗参数辨识，具体包括当交轴同步电抗Xq对功角的灵敏度大于1. 5,且直轴同步电抗Xd对励磁电流的灵敏度大于1. 35时，判断PMU量测数据能用于发电机同步电抗参数辨识。由上述本发明提供的技术方案可以看出，首先根据同步发电机的稳态运行特性，建立辨识发电机同步电抗参数的数学模型；根据该数学模型确定辨识所需要的相量测量单元PMU量测数据，以及所需要的电气量，并将各电气量转换为标么值；根据灵敏度机理计算得到发电机同步电抗对各电气量的灵敏度，获得各电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响，由此判断PMU量测数据能否用于发电机同步电抗参数辨识，实现对PMU量测数据的筛选。通过该筛选方法就可以得出PMU数据能用于发电机同步电抗参数辨识的条件，实现对PMU数据的筛选，从而提高发电机同步电抗参数的辨识精度。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本发明实施例提供用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法流程不意图。
具体实施例方式下面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，都属于本发明的保护范围。本发明实施例利用灵敏度分析方法对发电机同步电抗参数的PMU数据进行筛选，利用该方法筛选出来的PMU数据在进行发电机同步电抗参数辨识时，能够较好的反应发电机的运行性能和动态特性。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法流程示意图，所述方法包括步骤11 :根据同步发电机的稳态运行特性，建立辨识发电机同步电抗参数的数学模型。步骤12 :根据该数学模型确定辨识所需要的相量测量单元PMU量测数据，并将所述PMU测量得到的各电气量数值转换为标幺值。在该步骤中，电气量指的是实际电力系统中的电气量，包括机端电压、机端电流、励磁电流、功角、有功或无功等，PMU量测数据是指经过PMU装置测量得到的实际电力系统电气量的数值。步骤13 :根据灵敏度机理计算得到发电机同步电抗对各电气量的灵敏度。在该步骤中，所述灵敏度机理是利用系统中某些物理量的微分关系，来获得因变量对自变量敏感程度的方法。它在电力系统分析与控制得到了广泛的应用，由步骤11中辨识发电机同步电抗参数的数学模型，以及步骤12中所得出的电气量信息可以看出，发电机同步电抗的辨识受机端电压U、机端电流1、有功P、无功Q、功角δ、励磁电流Ifd的影响。这样就可以用灵敏度机理分析法对其影响程度进行分析，进而获得各个电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响。参数的灵敏度越大，则其对应的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响就越大，那么就可以将对应的PMU量测筛选掉。具体实现中，通过对直、交轴同步电抗XcUXq进行灵敏度分析，可以得到直、交轴同步电抗Xd、Xq对各个电气量的灵敏度。
步骤14 :获得各电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响，进一步判断PMU量测数据能否用于发电机同步电抗参数辨识，实现对PMU量测数据的筛选。在该步骤中，对直、交轴同步电抗XcUXq辨识精度影响大的PMU量测为功角和励磁电流。并由此进一步可知当交轴同步电抗Xq对功角的灵敏度大于1. 5,且直轴同步电抗Xd对励磁电流的灵敏度大于1. 35时，Xq和Xd的辨识结果精度较高，此时判断PMU量测数据可以用于发电机同步电抗参数辨识；反之，则Xq和Xd的辨识结果精度较低，此时实测PMU数据不宜用于发电机同步电抗参数辨识。下面以具体的实例来对上述筛选方法进行说明首先，根据同步发电机的稳态运行特性，建立辨识发电机同步电抗参数的数学模型，具体过程如下，有如下标么值方程组
_3] fWA—V⑴
[Uq=IfdXad-1dXd-1q^其中Ud为发电机机端电压直轴分量；Uq为发电机机端电压交轴分量；Id为发电机机端电流直轴分量；Iq为发电机机端电流交轴分量；Ifd为发电机励磁电流；r为发电机定子绕组电阻；Xd为发电机直轴同步电抗；Xq为发电机交轴同步电抗。转子基值系统需要满足两个约束条件:A.各绕组间互感可逆。B.保留传统的标幺值电机参数。满足转子基值系统约束条件的转子励磁电流基值为Ifdbase — y ^sbase其中Isb_为定子侧电流基值；Ifdb_为励磁电流基值；Lad为电枢电感有名值；Lfd为励磁绕组和定子绕组的互感有名值。在具体实现中，由于Lad、Lfd的值不易获得，给励磁电流基值的求取带来了困难。为了避免通过计算励磁电流基准值进而求算其标么值，本发明实施例中可以在同步电抗辨识
过程中增加一个待辨参数K，以K来表征励磁电流标幺值和有名值的关系，即1& =κ Η。其中，为励磁电流有名值，Ifd为励磁电流标幺值，则(I)式可以表示为
权利要求
1.一种用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法，其特征在于，所述方法包括 根据同步发电机的稳态运行特性，建立辨识发电机同步电抗参数的数学模型； 根据该数学模型确定辨识所需要的相量测量单元PMU量测数据，并将所述PMU测量得到的各电气量数值转换为标幺值； 根据灵敏度机理计算得到发电机同步电抗对各电气量的灵敏度，获得各电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响，由此判断PMU量测数据能否用于发电机同步电抗参数辨识，实现对PMU量测数据的筛选。
2.如权利要求1所述用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法，其特征在于， 所需要的电气量具体包括机端电压、机端电流、励磁电流、功角、有功或无功。
3.如权利要求1所述用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法，其特征在于，所述根据灵敏度机理计算得到发电机同步电抗对各电气量的灵敏度，具体包括 对直、交轴同步电抗XcUXq进行灵敏度分析，得到直、交轴同步电抗XcUXq对各个电气量的灵敏度。
4.如权利要求1所述用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法，其特征在于，获得各电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响，具体包括 对直、交轴同步电抗Xd、Xq辨识精度影响大的PMU量测为功角和励磁电流。
5.如权利要求4所述用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法，其特征在于，所述由此判断PMU量测数据能否用于发电机同步电抗参数辨识，具体包括 当交轴同步电抗Xq对功角的灵敏度大于1.5，且直轴同步电抗Xd对励磁电流的灵敏度大于1. 35时，判断PMU量测数据能用于发电机同步电抗参数辨识。
全文摘要
本发明实施例公开了一种用于发电机同步电抗参数辨识的PMU数据的筛选方法。首先根据同步发电机的稳态运行特性，建立辨识发电机同步电抗参数的数学模型；根据该数学模型确定辨识所需要的相量测量单元PMU量测数据，以及所需要的电气量，并将各电气量转换为标幺值；根据灵敏度机理计算得到发电机同步电抗对各电气量的灵敏度，获得各电气量的PMU量测误差对同步电抗辨识精度的影响，由此判断PMU量测数据能否用于发电机同步电抗参数辨识，实现对PMU量测数据的筛选。通过该筛选方法就可以得出PMU数据能用于发电机同步电抗参数辨识的条件，实现对PMU数据的筛选，从而提高发电机同步电抗参数的辨识精度。
文档编号H02P21/14GK103023419SQ201210539499
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者毕天姝, 张俊利, 薛安成, 杜贵和, 陈实, 王正风, 汤伟, 胡世骏 申请人:华北电力大学, 安徽省电力公司