基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法及装置，其中，方法包括：获取辨识所需同步调相机模型；通过计算待辨识参数在不同扰动下的灵敏度，来判断待辨识参数对输出曲线影响大小值，以得到分步辨识策略；通过分步辨识策略逐步将参数辨识出来，最终实现同步调相机参数分步辨识。该方法不仅辨识的精度高，而且可以有效提高了辨识的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法及装置
本专利技术涉及电网分析计算
，特别涉及一种基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法及装置。
技术介绍
在中国，越来越多的新能源大规模、集中接入西北部地区电网，通过大容量的特高压直流输电系统将新能源送往中东部负荷中心，是促进新能源消纳和实现资源优化配置的较好方式。但是，特高压直流输电系统接入电网后，电网“强直弱交”的问题凸显。这主要体现在:一方面，弱受端电网，在没有保持一定开机比例情况下，电网存在暂态电压稳定问题。另一方面，特高压直流系统正常运行时不仅需要吸收其输送功率40％左右的无功功率，而且在电网故障快速动态过程中吸收的无功功率大幅增加，这将导致电网局部动态无功补偿能力不足，电网电压失稳风险大幅增加，电压稳定问题突出。为了增强特高压交直流系统的稳定性，满足直流大规模功率输送要求，必须配置大容量的动态无功补偿设备。同步调相机无功补偿容量大，对改善电网的稳定性和提高断面输送功率的效果最优。在三相或者两相接地短路故障中，同步调相机的动态电压支撑能力更强，电网电压的恢复速度快。因此，采用同步调相机进行无功调节是特高压直流输电系统动态无功补偿较好的方式。同步调相机参数准确性对保障电网系统安全稳定运行至关重要，传统的电机参数测量方式成本较高，且测量值和实际值有一定的偏差。相较于传统的试验法，利用辨识方法获取同步电机参数成本低，操作简便，但易产生辨识结果不稳定的问题。目前，针对同步调相机参数辨识研究主要集中在辨识算法的研究方面。然而实验表明，仅从算法上的改进难以解决辨识算法不稳定的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，该方法辨识的精度高，且有效提高了辨识的稳定性。参数辨识的原理就是通过数学方法使通过同步调相机模型计算出来的曲线波形与实际曲线波形尽可能拟合，两者拟合的越好代表两个模型对应参数越接近，辨识出来的参数越接近真值。具体而言，在同步调相机运行工况发生变化时，其量测数据Id、Iq曲线会产生波动，形成波形。在同一扰动下，不同的同步调相机参数对曲线波形的影响程度是不一样的，本专利技术实施例用灵敏度来表征参数对波形的影响程度，灵敏度越大，代表该参数对输出曲线波形影响程度越大，该参数就越容易辨识出来。灵敏度越小，则参数对波形越小，该参数不容易辨识出来。为达到准确稳定辨识的目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，包括以下步骤：获取辨识所需同步调相机模型；计算待辨识参数在不同扰动下的灵敏度，来判断待辨识参数对输出曲线影响大小值，参数灵敏度越大，代表该参数在对该种扰动的输出曲线影响越大，通过计算不同扰动下灵敏度大小，得到分步辨识策略；最终实现同步调相机参数分步辨识。本专利的分步辨识分为两步，利用机端三相扰动辨识Xd，利用阶跃扰动和切除电容器扰动辨识暂态参数Xd′Xd"Td0′Td0"。本专利技术实施例的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，通过分析不同扰动下同步调相机参数的灵敏度特征，能够逐步辨识同步发电机机组参数，较好地解决辨识参数辨识不稳定以及多值性问题，从而辨识的精度高，且有效提高了辨识的稳定性。另外，根据本专利技术上述实施例的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述分步辨识策略包括：在不同扰动下，同一个参数表现出来的参数灵敏度并不相同，先利用一种扰动辨识出在该扰动下灵敏度大的参数，之后将辨识好参数固定住，再用另外一种扰动辨识其余的参数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，改变励磁基准电压制造阶跃扰动和切除电容器造成的机端扰动以及机端三相短路扰动，计算所述辨识参数在不同扰动下的灵敏度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述辨识参数对输出的轨迹灵敏度定义为：其中，y为系统输出id或iq，计算d轴参数灵敏度时输出使用id，而计算q轴参数灵敏度时使用iq；θ为系统中的参数；Δθ为参数的相对改变量；t为时间。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述分别辨识策略获取辨识所需数据，进一步包括：采用修正阻尼最小二乘法进行辨识，以避免收敛到任一鞍点的情况，确保收敛到至局部极小值。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识装置，包括：获取模块，，用于获取辨识所需同步调相机模型，根据同步调相机运行过程中，没有有功功率参与，将同步调相机待辨识参数缩小到D轴范围，并辨识同步调相机直轴同步电抗Xd、直轴暂态电抗Xd′、直轴次暂态电抗Xd"、直轴暂态时间常数Td0′直轴次暂态时间常数Td0″五个参数；辨识判断模块，用于计算待辨识参数在不同扰动下的灵敏度，来判断待辨识参数对输出曲线影响大小值，参数灵敏度越大，代表该参数在对该种扰动的输出曲线影响越大，通过计算不同扰动下灵敏度大小，得到分步辨识策略；处理模块，用于通过所述分步辨识策略逐步将参数辨识出来，最终实现同步调相机参数分步辨识，其中，利用机端三相短路扰动辨识Xd，利用阶跃扰动和切除电容器扰动辨识暂态参数Xd′Xd"Td0′Td0"。本专利技术实施例的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识装置，通过分析不同扰动下同步调相机参数的灵敏度特征，能够逐步辨识同步发电机机组参数，较好地解决辨识参数辨识不稳定以及多值性问题，从而辨识的精度高，且有效提高了辨识的稳定性。另外，根据本专利技术上述实施例的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述分步辨识策略包括：在不同的典型扰动下，同一个参数表现出来的参数灵敏度并不相同，利用一种扰动辨识出在该种扰动下灵敏度大的参数，并将辨识好的参数固定住，再用另外一种扰动辨识其余的参数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述典型扰动包括改变励磁基准电压制造阶跃扰动、切除电容器造成的机端扰动和机端三相短路扰动三种。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述辨识参数对输出的轨迹灵敏度定义为：其中，y为系统输出id或iq，计算d轴参数灵敏度时输出使用id，而计算q轴参数灵敏度时使用iq；θ为系统中的参数；Δθ为参数的相对改变量；t为时间。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述处理模块还用于采用修正阻尼最小二乘法进行辨识，以避免收敛到任一鞍点的情况，确保收敛到至局部极小值。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法的流程图；图2为根据本专利技术一个具体实施例的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法的算例流程图；图3为根据本专利技术所应用的修正阻尼最小二乘法算法具体应用的流程图；图4为根据本专利技术一个实施例的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：获取辨识所需同步调相机模型，根据同步调相机运行过程中，没有有功功率参与，将同步调相机待辨识参数缩小到D轴范围，并辨识同步调相机直轴同步电抗Xd、直轴暂态电抗Xd′、直轴次暂态电抗Xd"、直轴暂态时间常数Td0′直轴次暂态时间常数Td0"五个参数；计算所述待辨识参数在不同扰动下的灵敏度，来判断待所述辨识参数对输出曲线影响大小值，参数灵敏度越大，代表该参数在对该种扰动的输出曲线影响越大，通过计算不同扰动下灵敏度大小，得到分步辨识策略；通过所述分步辨识策略逐步将参数辨识出来，最终实现同步调相机参数分步辨识，其中，利用机端三相短路扰动辨识Xd，利用阶跃扰动和切除电容器扰动辨识暂态参数Xd′Xd"Td0′Td0"。

【技术特征摘要】
1.一种基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：获取辨识所需同步调相机模型，根据同步调相机运行过程中，没有有功功率参与，将同步调相机待辨识参数缩小到D轴范围，并辨识同步调相机直轴同步电抗Xd、直轴暂态电抗Xd′、直轴次暂态电抗Xd"、直轴暂态时间常数Td0′直轴次暂态时间常数Td0"五个参数；计算所述待辨识参数在不同扰动下的灵敏度，来判断待所述辨识参数对输出曲线影响大小值，参数灵敏度越大，代表该参数在对该种扰动的输出曲线影响越大，通过计算不同扰动下灵敏度大小，得到分步辨识策略；通过所述分步辨识策略逐步将参数辨识出来，最终实现同步调相机参数分步辨识，其中，利用机端三相短路扰动辨识Xd，利用阶跃扰动和切除电容器扰动辨识暂态参数Xd′Xd"Td0′Td0"。2.根据权利要求1所述的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，其特征在于，所述分步辨识策略包括：在不同的典型扰动下，同一个参数表现出来的参数灵敏度并不相同，利用一种扰动辨识出在该种扰动下灵敏度大的参数，并将辨识好的参数固定住，再用另外一种扰动辨识其余的参数。3.根据权利要求2所述的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，其特征在于，所述典型扰动包括改变励磁基准电压制造阶跃扰动、切除电容器造成的机端扰动和机端三相短路扰动三种。4.根据权利要求2或3所述的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，其特征在于，所述辨识参数对输出的轨迹灵敏度定义为：其中，y为系统输出id或iq，计算d轴参数灵敏度时输出使用id，而计算q轴参数灵敏度时使用iq；θ为系统中的参数；Δθ为参数的相对改变量；t为时间。5.根据权利要求1-4任一项所述的基于灵敏度分析的同步调相机参数分步辨识方法，其特征在于，其中，采用修正阻尼最小二乘法进行辨识，以避免收敛到任一鞍点的情况，确保收敛到至局部极小值。6.一种基于灵敏度分析的同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安东，孙福春，曹志伟，李明，孙善华，郑竞宏，郑泽名，许光可，赵富强，张围围，李星，陈令英，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，清华大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37