基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法技术

基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，是通过同时比对同步电机异步自励磁和机组轴系扭振暂态两种试验的现场试验结果与仿真试验结果来修订确定同步电机参数的一种参数测辨方法。在发电机厂家设计参数的基础上，保持部分较为可靠的D、Q轴参数不变，调整部分潜在误差较大且对次同步谐振/振荡较为敏感的D、Q轴参数，采用前述调整后参数由电磁暂态仿真程序进行与现场试验相同条件下的上述两种仿真试验，将仿真结果与现场试验的结果进行比对，经过多次迭代，直至轴系扭振各模态的振荡特性、以及异步自励磁的激发特性与相同条件下的现场试验结果基本吻合时，认为仿真试验使用的参数为修订辨识的同步电机参数。修订辨识的同步电机参数。修订辨识的同步电机参数。

【技术实现步骤摘要】
基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法


[0001]本专利技术是基于发电机异步运行试验和机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，属于同步发电机电气参数实测


技术介绍

[0002]保障电力系统稳定运行的技术措施是在对电力系统进行准确仿真计算分析的基础上制定的。同步发电机作为电力系统中最重要、最复杂的元件，由多个具有电磁耦合关系的绕组构成，动态特性十分复杂。反映同步发电机暂态、瞬态过程参数的准确程度，是电网故障计算、同步发电机电压波动计算、冲击电压计算和励磁系统设计等工作的前提条件，因此如何建立并获取更加精确的发电机电气参数一直是电网安全生产的重要研究课题。
[0003]目前实际工程项目中，通常采用厂家设计参数或通过时域测试法、抛载法等测辨得到的发电机电气参数，这些参数在研究电力系统常规稳态、暂态问题时能够满足工程可靠性要求，但在研究同步发电机组次同步谐振/振荡问题时具有较大的误差，尤其是在研究异步自励磁问题时通常会得到与实际工程实践完全相反的结论，这对当前次同步振荡问题频发及今后愈来愈复杂的电力系统来说是一项严重的挑战。因而，近年来又提出了基于同步发电机异步旋转频率响应试验的电气参数测辨法。该方法虽能够较为准确的描述同步发电机不同频率的外特性，但辨识过程较为复杂，且不能保证在计算机网复合共振和异步自励磁问题时均具备足够的精确度。
[0004]在进行次同步谐振/振荡风险评估、治理措施研究、尤其是阻塞滤波器系统设计时，若采用不够准确的同步发电机电气参数，可能导致次同步谐振/振荡风险评估结论不可靠、治理措施失效、甚至由于没有在预期研究中提前发现阻塞滤波器投运后可能引发的异步自励磁问题，很可能导致阻塞滤波器系统设计的失败，装置无法投入运行，影响电厂机组按时投产，造成巨大的经济损失。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种不仅在计算电力系统常规稳态、暂态问题时足够可靠，在计算机网复合共振和异步自励磁问题时也能得到可靠结论的同步发电机电气参数测辨方法。该方法在发电机厂家设计或者型式试验参数的基础上，利用发电机异步自励磁试验和机组轴系扭振暂态试验获取修订辨识同步电机参数的测量数据。
[0006]本专利技术采用如下方案：
[0007]一种基于发电机异步自励磁试验和机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，包含如下步骤：
[0008]步骤1：获得机组轴系扭振暂态试验的试验数据，所述试验数据至少包含发电机组机头(或机尾)的转速差；
[0009]步骤2：获得异步自励磁模态频率下同步发电机异步运行状态的试验数据，所述试
验数据至少包含发电机机端定子电压、定子电流和励磁绕组电流；
[0010]步骤3：获得机组轴系扭振暂态试验的仿真数据，所述仿真数据至少包含发电机组机头(或机尾)的转速差；
[0011]步骤4：获得计算机网复合共振较为准确的发电机电气参数，所述发电机电气参数是在厂家设计参数或者型式试验参数的基础上，通过调整Q轴运算参数中误差较大、对次同步谐振/振荡研究结论较为敏感的R
1q
、X
1q
、R
2q
、X
2q
等参数，直至各扭振模态频率下的发电机组转速差仿真值与试验录波值的阻尼特性基本吻合，辨识得到计算机网复合共振较为准确的发电机电气参数；
[0012]步骤5：获得发电机异步自励磁试验的仿真数据，所述仿真数据至少包含发电机机端定子电流；
[0013]步骤6：获得计算机网复合共振和异步自励磁均较为准确的同步发电机电气参数，所述发电机电气参数是在计算机网复合共振较为准确的发电机电气参数基础上，通过调整发电机D轴运算参数中误差较大、对次同步谐振/振荡研究结论较为敏感的R
1d
、X
1d
等参数，适当微调上述Q轴运算参数，直至各扭振模态频率下的发电机组转速差仿真值与试验录波值的阻尼特性基本吻合、各异步自励磁模态频率下的发电机定子电流仿真值与试验录波值的发散或衰减速率基本吻合后，输出同步发电机的电气参数。
[0014]本专利技术中的机组轴系扭振暂态试验可以通过发电机组非同期(如5度角假同期)并网的方式，获得发电机组机头(或机尾)转速差的试验数据。采用可以整定并网角的同期装置实现发电机组5度角假同期并网，机组机头(或机尾)的转速信号用探头获取，使用特定的扭振录波装置对转速信号进行录波。
[0015]本专利技术中可以通过进行发电机异步自励磁试验的方式，获得异步自励磁模态频率下同步发电机异步运行状态的试验数据。采用单机
‑
并联电容的接线方式，励磁系统退出，励磁绕组回路通过电缆短路，在发电机定子对地回路连接有电容器和电阻串接支路，电容器两端并联有一定容量的金属氧化物避雷器(MOV)，转子拖动并保持一定转速，发电机发生异步自励磁，发电机此时处在异步运行方式；机端电压用三相电压互感器(PT)测量得到，机端电流用三相电流互感器(CT)测量得到，励磁绕组电流用变送器测量得到。
[0016]本专利技术的基于发电机异步自励磁试验和机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法中，获得计算机网复合共振较为准确的发电机电气参数，其关键在于发电机Q轴参数的调整方法：对于发电机Q轴运算参数R
1q
、X
1q
、R
2q
、X
2q
进行适当调整，调整方向为使得转换后的标准参数T
′
qo
、T
″
qo
值均较大幅度减小。
[0017]本专利技术的基于发电机异步自励磁试验和机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法中，获得计算机网复合共振和异步自励磁均较为准确的同步发电机电气参数，其关键在于发电机D轴运算参数的调整方法：适当增加R
1d
、减小X
1d
、其中R
fd
和X
fd
保持不变，使得转换后的标准参数T
″
do
较大幅度减小。
[0018]本专利技术的有益效果是：作为次同步谐振问题详细评估的基础，机组轴系参数测试已包含机组轴系扭振暂态试验，无需重复试验便可获得试验录波数据，只需记录好试验条件作为仿真建模的基础；次同步谐振问题风险评估已对待研究系统完成了仿真建模，无需过多工作量即可输出仿真数据；因此，实际工程中利用本方法辨识同步电机参数，只需进行发电机异步自励磁试验即可，该试验仅涉及发电机本身，不涉及电厂接入系统，试验实施方
便；并且通过本方法辨识所得的同步发电机电气参数在计算机网复合共振和异步自励磁问题时均有足够的精确度，尤其适用于采用阻塞滤波器方案抑制次同步谐振的工程。本方法已在托克托电厂五期工程阻塞滤波器的系统设计中得到成功应用。
附图说明
[0019]图1为本专利技术中通过同步发电机异步自励磁试验获取异步运行状态下发电机机端定子电流的试验接线。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，其特征在于通过同时比对同步电机异步自励磁和机组轴系扭振暂态两种试验的现场试验结果与仿真试验结果来修订确定同步电机参数的方法。2.如权利要求1所述的基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，其特征在于在同步电机厂家设计或者型式试验参数的基础上，保持部分较为可靠的D、Q轴参数不变，调整部分潜在误差较大且对次同步谐振/振荡较为敏感的D、Q轴参数，采用调整后的参数由电磁暂态仿真程序进行与现场试验相同条件下的所述两种仿真试验，将仿真异步自励磁试验和仿真机组轴系扭振暂态试验的结果与现场试验的结果进行比对，经过多次迭代，直至轴系扭振各模态的振荡特性、以及异步自励磁的激发特性与相同条件下的现场试验结果基本吻合时，认为仿真试验使用的参数为修订辨识的同步电机参数。3.如权利要求2所述的基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，其特征在于：所述部分潜在误差较大且对次同步谐振/振荡较为敏感的轴参数包括Q轴参数R
1q
、X
1q
、R
2q
、X
2q
和D轴参数R
1d
、X
1d
。4.如权利要求2所述的基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，其特征在于所述轴系扭振各模态的振荡特性主要关注扭振的衰减速率，或者说阻尼特性；所述轴系扭振各模态的振荡特性通过测量机头或者机尾的转速偏差来观测。5.如权利要求2所述的基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法，其特征在于所述异步自励磁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：康海燕，田继伟，王绍德，邢耀敏，朱芸，李国富，任树东，李博伟，王立平，徐珂，李盛，刘丽莹，黄晓峰，李昕芮，郭洪义，崔延洪，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：