专利名称：一种基于pmu稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法
技术领域：
本发明涉及同步发电机技术领域，尤其涉及一种基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法。
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多是厂家所提供的理论值或设计值，由于不能计及涡流、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。有现场试验证明，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15°/Γ25%，在过电压及强励磁的情况下，饱和程度会大大增加。如果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，为发电机参数的在线辨识提供了有力的工具。随着信息、通信等技术的发展，同步相量技术在国内得到了很大发展和广泛应用，逐渐形成了一个新的技术领域。与传统测量相比，PMU装置除了提供机端的电流、电压、有功、无功外，还提供传统测量无法提供的功角信息，为发电机参数在线辨识提供了基础。此外，辨识工作的目标是期望能找到与实际系统完全等效的数学模型，包括模型结构方程和模型参数，以发电机同步参数辨识为例，期望对于相同的输入X，模型的计算输出 Y’和同步发电机的实际输出Y无误差。辨识的过程就是根据Y和Y’之间的误差来不断调节模型参数，直到定位到能使Y和Y’之间无误差的参数向量Θ，此时的模型就是同步发电机的等效1吴型。现有技术中包含几种在线辨识发电机直轴同步电抗Xd的方法，例如分步辨识法， 该方法首先对定转子匝数比a进行辨识，然后将a代入Xd的辨识方程以辨识Xd。该方法的实现途径主要有两种一种是利用发电机轻载、欠励时的励磁小扰动数据，另一种是利用恒功率、不同励磁水平下的稳态数据。对于实际现场运行的机组来讲，这两类数据都不易获得，故此方法的实用性受到限制。针对发电机同步参数辨识的仿真过程发现，参数辨识结果对初值的设定非常敏感，现有辨识方法一般采用厂家提供的设计值作为初值，由于厂家提供的设计值为不计饱和下的值，与发电机实际运行时计及饱和的电抗值差别较大，易使辨识结果陷入局部极小值而影响辨识精度。发明内容
本发明的目的是提供一种基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法，该方法简单易行，可以有效提高搜索工作的效率和辨识结果的精度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法，所述方法包括
根据同步发电机的稳态运行特性，建立描述发电机直轴同步电抗的辨识模型；
根据所建立的辨识模型所需要的电气量，进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选;
将筛选后PMU测量的各电气量有名值转换为统一形式下的标幺值；
根据派克Park变换，利用转换后的各电气量信息，依据下式计算得出辨识所需的发电机机端电压交轴分量Uq、发电机机端电流直轴分量Id {U =Ucosd toon] II Zi=Zsin(C)-hi )
其中，U，I为测量的发电机机端电压和电流，δ为测量的发电机功角，Θ为机端电压与电 流的相角差；
根据所建立的辨识模型，计算获得发电机直轴同步电抗最小二乘辨识结果。
所述方法还包括对待辨识的参数进行目标函数的灵敏度分析,并由此选择合理的辨识初值。
所述选择合理的辨识初值,具体包括选取参数灵敏度为O所对应的参数值作为最小二乘辨识的初值。
所述进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选，具体包括
进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选和判定，并确定数据时间窗长为5s。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述方法根据同步发电机的稳态运行特性，建立描述发电机直轴同步电抗的辨识模型；根据所建立的辨识模型所需要的电气量，进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选；将筛选后的PMU测量得到的各电气量数值转换为标幺值；根据Park变换，对发电机进行直轴、交轴解耦；根据所建立的辨识模型，利用最小二乘法进行发电机直轴同步电抗的辨识。该方法简单易行，可以有效提高搜索工作的效率和辨识结果的精度。
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的基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法流程示意图2为本发明实施例所举实例中基于PSCAD的目标函数关于参数K的灵敏度示意图3为本发明实施例所举实例中基于PSCAD的目标函数关于参数Xd的灵敏度示意图。
具体实施方式
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。
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的基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法流程示意图，所述方法包括
步骤11 :根据同步发电机的稳态运行特性，建立描述发电机直轴同步电抗的辨识模型。
在该步骤中，根据同步发电机稳态运行特性建立了发电机直轴同步电抗的辨识模型，即:
首先根据同步发电机稳态运行特性，忽略定子绕组电阻，直轴d轴的电压方程为
Eq=Uq+IdXd(I)
又，稳态时内电势与励磁电流的关系如下
Eq = XadIfd = (Xd-X1) Ifd(2)
其中，各个量均为标么值，且其意义如下
Eq为发电机内电势；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；xd为发电机直轴同步电抗；xad为发电机电枢反应电抗；ifd为发电机励磁电流。
根据上述方程(I)和(2)可知，发电机直轴同步电抗Xd可表示为
权利要求
1.一种基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法,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，建立描述发电机直轴同步电抗的辨识模型； 根据所建立的辨识模型所需要的电气量，进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选； 将筛选后PMU测量的各电气量有名值转换为统一形式下的标幺值； 根据派克Park变换，利用转换后的各电气量信息，依据下式计算得出辨识所需的发电机机端电压交轴分量Uq、发电机机端电流直轴分量Id \Uq=U cos δ [Id=I sin(S + θ) 其中，U，I为测量的发电机机端电压和电流，δ为测量的发电机功角，Θ为机端电压与电流的相角差； 根据所建立的辨识模型，计算获得发电机直轴同步电抗最小二乘辨识结果。
2.根据权利要求I所述基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法，其特征在于，所述方法还包括 对待辨识的参数进行目标函数的灵敏度分析，并由此选择合理的辨识初值。
3.根据权利要求2所述基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法，其特征在于，所述选择合理的辨识初值，具体包括 选取参数灵敏度为O所对应的参数值作为最小二乘辨识的初值。
4.根据权利要求I所述基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法，其特征在于，所述进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选,具体包括 进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选和判定，并确定数据时间窗长为5s。
全文摘要
本发明公开了一种基于PMU稳态数据的发电机直轴同步电抗在线辨识的方法。所述方法根据同步发电机的稳态运行特性，建立描述发电机直轴同步电抗的辨识模型；根据所建立的辨识模型所需要的电气量，进行相量测量单元PMU稳态数据的筛选；将筛选后的PMU测量得到的各电气量数值转换为标幺值；根据Park变换，对发电机进行直轴、交轴解耦；根据所建立的辨识模型，利用最小二乘法进行发电机直轴同步电抗的辨识。该方法简单易行，可以有效提高搜索工作的效率和辨识结果的精度。
文档编号H02P21/14GK102983808SQ20121058122
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者毕天姝, 张俊利, 薛安成, 杨奇逊 申请人:华北电力大学