专利名称：多台发电机参数的同时辨识方法
技术领域：
本发明涉及一种多台发电机参数的同时辨识方法，属于电气工程领域电力系统及其自动化研究方向。
背景技术：
同步发电机是电力系统中最重要的元件之一，可以说它的运行行为对电力系统的各个方面都产生或大或小的影响。但是由于同步发电机是一种集旋转与静止、电磁变换与机械运动于一体，实现电能与机械能变换的元件，其结构及动态性能十分复杂。因此，同步发电机的模型及参数一直是电力系统建模研究中的重要内容。由于缺少实际参数，目前电力系统分析计算仿真所用的同步发电机参数多采用厂家提供的数据或典型值，或不得已采用简化模型。造成计算仿真所得结果与实际动态过程有较大出入，严重影响了计算的准确度和可信度，这些情况已为国外的一些文献所证实。以前，一般认为在研究分析中使用更加复杂详细的模型会得到更加好的结果。然而，NPCC(Northeast Power Coordinating Council)指出，在稳定分析中一般来说使用精确的电机参数比使用详细的模型更加重要。以往有关发电机参数辨识的研究都是针对单台发电机，测量的是该机自身的变量，比如端口电压、电流和功角等。对于单台发电机来说，在功角可测量的情况下，电压和电流的dq分量均可获得。如果以端口电压作为输入变量、端口电流作为输出量，则端口电流可以理解为端口电压以及参数的函数，所以据此可以辨识该发电机的参数。采用这种方式获取发电机参数，需要对所有发电机逐一进行参数测量辨识。实际上，电力系统是一个整体，各个元件、各个节点联系在一起的系统模型在整体上是否准确，则是电力系统仿真计算中最为关心的。本发明人提出了电力系统整体建模的思路，并应用于电力负荷建模。按照这一思路，将其用于从整体上同时辨识多台发电机参数。以往有关电力系统参数可辨识性的研究都是基于解析方法的，比如先将模型线性化，然后进行参数可辨识性分析，最后再在非线性系统进行仿真验证。解析方法能够获得清晰的结果，但对于高阶动态方程，是很难进行的，尤其是多机电力系统的参数辨识，要采用解析方法分析其可辨识性是不可能的。同时，基于实用模型来辨识实用参数的精度很难令人满意，辨识所得实用参数不够平稳，影响因素较多。由于同步发电机的实用参数并不都是独立的，而Park模型磁链方程中的电路参数相互间是独立的。随着我国电力系统的不断发展，大容量同步发电机组、超高电压等级输电以及跨地区大联网成为现代电力系统的主要特征。这些新发展使得电网安全及稳定运行问题的重要性日益突出。合理而精确的同步发电机模型和参数对电力系统分析、运行、控制等均具有决定性的意义。为此，本发明充分利用基于PMU技术的广域测量系统(WAMS)获得的全系统的向量，尤其是发电机相对功角、节点相角变量和联络线功率等，针对不同阶次的Park模型，采用基于轨迹灵敏度的可辨识性分析方法，进行多台发电机参数的同时辨识
发明内容
本发明提出了多台发电机的参数同时辨识方法，采用基于轨迹灵敏度的可辨识性分析方法，对发电机参数采用分类、分步辨识的策略和方法，最后采用蚁群算法和BPA程序之间的交互运算辨识重点参数。基于轨迹灵敏度的可辨识性分析方法如果几个参数的轨迹灵敏度之间成比例关系(同时过零)或者线性相关，则这些参数是不可区分辨识的。多台发电机参数同时辨识的方法(1)选择系统化的评价指标。
权利要求
1.一种多台发电机参数同时辨识的方法，其特征在于(1)选择系统化的评价指标J = Σ[Υ(Θ,k)- Ym(k)f W{k)[Y{0,k)- Ym(k)]k=\式中，Y为系统主要观测变量的动态响应，下标m代表WAMS实测值，θ为待辨识的参数，W(k)为权系数矩阵；(2)选择观测变量，这里对多台发电机参数进行整体辨识，选择WAMS采集到的系统观测量，系统观测变量应该能够反映系统的主要动态特征，而且对参数比较灵敏；(3)选择重点参数；(4)选择合适的优化方法，由于参数解空间相当复杂，需要全局优化能力强的方法，模拟进化方法是合适的选择，经过试用对比，采用蚁群算法；
2.根据权利要求1所述的一种多台发电机参数同时辨识的方法，其特征在于所述选择重点参数采用①分类辨识，对发电机进行分类，分类主要依据发电机的种类和容量；②分步辨识，先根据稳态测量数据确定发电机的部分参数，再根据WAMS采集到的动态数据确定剩余参数；③重点辨识，根据轨迹灵敏度，选择灵敏度大、影响也大的重点参数；④注重整体，在电力系统仿真计算中，人们最为关注的是模型能否反映系统的整体特性。
3.根据权利要求1所述的一种多台发电机参数同时辨识的方法，其特征在于所述蚁群算法采用如下方式实现在多机系统同步发电机参数辨识中，一个方面是进行多台发电机参数的同时优化，另外一个方面是计算反映系统整体动态行为的目标函数值，在优化程序与BPA程序之间建立数据交换，即优化一次获得的中间发电机参数结果自动替代BPA中的发电机参数，然后BPA自动计算系统动态响应并且输出给优化程序，优化程序计算获得目标函数值，并且进一步优化获得新的发电机参数值，直到找到最优解。
全文摘要
本发明提出了一种多台发电机参数的同时辨识方法，属于一级学科“电气工程”下的“电力系统及其自动化”专业领域。本发明充分利用基于PMU技术的广域测量系统(WAMS)获得的系统性变量，尤其是发电机相对功角、节点相角变量和联络线功率等，针对不同阶次的Park模型，采用基于轨迹灵敏度的可辨识性分析方法，进行多台发电机参数的同时辨识。本发明提出了多台发电机参数同时辨识的策略和方法，首先对发电机进行分类，其次是对参数进行分步辨识，再次是只辨识重点参数，最后是注重整体特性。采用蚁群算法和BPA程序之间的交互运算来进行参数的辨识。
文档编号H02J3/40GK102355010SQ201110236810
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者余一平, 郭磊, 金宇清, 陈谦, 鞠平 申请人:河海大学