一种基于解析方法的发电机转动惯量在线辨识方法
【专利摘要】一种基于解析方法的发电机转动惯量在线辨识方法。根据发电机转子运动方程，以及同步发电机机械功率等特性，联立建立方程组。利用主站采集的WAMS扰动数据为输入，对同步发电机转动惯量进行分析计算，求出发电机转动惯量等参数。利用该方法能够减少了由于实验造成的额外工作，同时也减少了甩负荷实验性对发电机造成的损耗。
【专利说明】一种基于解析方法的发电机转动惯量在线辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于解析方法的发电机转动惯量在线辨识方法，属于电气工程领 域下的电力系统及其自动化专业方向。
【背景技术】
[0002] 转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，也是电力系统分析计算中，发电机 模型的不可或缺的重要参数之一。转动惯量的准确与否直接影响到发电机仿真计算结果的 准确性。因此电网分析人员越来越多地想知道电机转子的转动惯量，以便在电网分析中能 够更加真实的仿真电网实际运行情况，确保电网运行安全。
[0003] WAMS (广域监测系统）数据具有数据密度大、能够通过本身时标进行断面对齐的 特点。每秒25Hz?100Hz的数据为电力系统分析提供的大量数据。WAMS主站系统能够利 用WAMS数据捕获到电网系统的扰动时间，记录电网动态运行过程，为电网动态过程下的应 用分析提供便利。
[0004] 鉴于同步发电机转子轴系的复杂性，制造厂很难给出一个比较准确的转动惯量。 通常采用甩负荷试验进行测取。但是该方法存在很大的局限性，一方面是转速测量的精度 和响应速度达不到要求；另一方面，试验采集仪采用磁带记录或光线示波器，手工画出初始 转速飞升速率的切线误差很大且引入人为因素的不确定性。因此本发明提出一种基于解析 方法的发电机转动惯量在线辨识方法，通过同步发电机转动方程和动态过程中的WAMS进 行计算，进而获取发电机的转动惯量。
[0005] 发明提出实现了发电机运行状态下对转动惯量的辨识过程，
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种基于解析方法的发电机 转动惯量在线辨识方法，本发明能够减少了由于实验造成的额外工作，同时也减少了甩负 荷实验性对发电机造成的损耗。本发明根据发电机转子运动方程，以及同步发电机机械功 率等特性，联立建立方程组。利用主站采集的WAMS扰动数据为输入，对同步发电机转动惯 量进行分析计算，求出发电机转动惯量等参数。
[0007] 本发明具体采用以下技术方案。
[0008] -种基于解析方法的发电机转动惯量在线辨识方法，其特征在于，所述发电机转 动惯量辨识方法包括以下步骤：
[0009] (1)根据WAMS系统中的电网扰动事件记录选择扰动事件，其中，所选择的扰动事 件为扰动时间大于1秒的扰动事件；
[0010] (2)根据步骤（1)中识别的扰动事件，读取WAMS系统中发电机组在所述扰动时间 内的WAMS数据，具体数据包括：
【权利要求】
1. 一种基于解析方法的发电机转动惯量在线辨识方法，其特征在于：所述在线辨识方 法根据发电机转子运动方程，以及同步发电机机械功率特性，对同步发电机转动惯量进行 分析计算，最后得到发电机转动惯量。
2. -种基于解析方法的发电机转动惯量在线辨识方法，其特征在于，所述发电机转动 惯量辨识方法包括以下步骤： (1) 根据WAMS系统中的电网扰动事件记录选择扰动事件，其中，所选择的扰动事件为 扰动时间大于1秒的扰动事件； (2) 根据步骤（1)中识别的扰动事件，读取WAMS系统中发电机组在所述扰动时间内的 WAMS数据，具体数据包括： Pe = [Pe (t0)，PeU1)，Pe (t2)，......，Pe (tn)] ω= [ω(t0)，ω(t2)，ωe (t2)，......,ω(tn)] 其中， Pe为发电机输出电磁功率，……，Pe (tn)为扰动时间内t。时亥Ij?tn时刻的电磁功率； ω为发电机转速，ωUtl),ω(t2)，c〇e(t2)，……，ω(tn)为h时刻?tn时刻的发电机转 速； (3) 根据发电机转子运动模型，在电网系统运行的每个时间断面，发电机转速与发电机 输入的机械功率、发电机输出的电磁功率之间都存在如下关系：
其中， M为待辨识的发电机转动惯量，D为阻尼系数，Np为发电机极对数，Pm(tm)为tm时刻发 电机输入机械功率，tm是t(l时刻?tn时刻中的一个米样时刻； 视为机械功率在相邻量测时刻内恒定不变，将三个连续采样点处的转速与电磁功率实 测值分别代入发电机转子运动方程，并对微分环节进行离散化处理，根据式（1)联立得到 以下方程组：
其中，ΛΤ为WAMS量测环节的采样周期，根据实际采集系统可以取0.04s，0.02s， 0·Ols; 则共可以得到N组方程， N=INT( -) (3) 3 其中，INT为取整，N为方程组个数，n为数据长度，即扰动时间内的采样时刻点数； (4) 对步骤（3)中得到的方程组进行解方程求解，可得到N组计算结果； X= [X1,X2,......,ΧΝ] (4) 其中，下标1?N代表不同方程组得到的结果； (5) 对步骤（4)的到的N组结果求平均，如下面公式（5)所示，
其中，M为转动惯量均值，万为阻尼系数均值，圪为机械功率均值； 式中M即为在线辨识所得到的发电机转动惯量。
【文档编号】H02P21/14GK104467600SQ201410765624
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】李海峰, 李志学, 刘今, 段刚, 武二克, 杨东, 王立鼎 申请人:江苏省电力公司, 北京四方继保自动化股份有限公司