同步发电机参数获取方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种同步发电机参数获取方法及系统，该方法包括：根据空载特性试验、空载灭磁试验、Ｄ轴抛载试验及Ｑ轴抛载试验的试验数据分别创建对应的仿真模型；对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据拟合生成饱和特性曲线以修正空载灭磁试验、Ｄ轴抛载试验及Ｑ轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形；将发电机出厂参数及试验数据中修正后的转子电压、电流数据输入到仿真模型；根据定子电压试验波形修正仿真波形，输出瞬态时间常数、Ｄ轴参数及Ｑ轴参数。本发明专利技术充分考虑饱和、涡流等非线性因素的影响，提高了参数的准确度，为电力系统的暂态稳定性计算和动态稳定性计算提供可靠的技术依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于电力系统分析技术，特别是关于电力系统中同步发电机参数获取方法及系统。
技术介绍
随着电力系统的容量和规模日益增大，电力系统的安全稳定运行成为首要问题。电力系统稳定性分析广泛采用数值仿真技术(如EMTP、BPA等)，数值仿真技术中合理而准确的发电机参数对准确计算和分析电力系统有着决定性的意义。目前电力系统分析和计算普遍采用同步发电机参数的设计值或利用常规测试方法(如空载短路试验、三相短路试验等)来测量发电机参数，其不足之处在于不能测量全套发电机参数，同时离线测量不能有效考虑发电机的饱和、涡流效应，使计算和分析结果存在较大误差，不能满足迅速发展的电力系统对其分析和计算提出的要求。为了解决上述问题，现有技术中采用抛载法或在线参数时域辨识方法测量同步发电机参数。采用抛载法测量同步发电机参数时，在特定转子位置下(发电机分别只有d轴或q轴磁通)，突然切除负载，利用定子端电压的衰减曲线或励磁绕组电流的变化曲线来求取发电机的全套参数。上述的抛载法要求抛载前后励磁电流不变，然而，受励磁调节器工作方式的限制以及自并励系统中定子端电压变化的影响，励磁电流在抛载前后一般都会发生变化，使得测量和分析条件与理论依据出现较大偏差。在线参数时域辨识方法在待测系统上施加扰动信号并录取动态响应，在计算机上利用时间域辨识方法估计同步发电机参数，比较典型的算法有最小二乘法、卡尔曼法、以及一些时域的优化算法等。发电机在线参数时域辨识方法存在的主要问题首先是只能主要通过与传统方法得到的参数相对比以表明其可信的程度，常会遇到不同试验或同一试验辨识所得的参数相差较大，即多解问题，因此无法说明测量的精度；其次，试验时同步发电机所在的环境复杂，受邻近电机的影响以及来自电网侧的扰动等因素都将对试验结果的精确度产生影响；另外，试验时同步发电机处在正常运行的状态，输入的扰动不能太大。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种同步发电机参数获取方法及系统，以获得准确的同步发电机参数，用于准确的分析电力系统。为了实现上述目的，本专利技术提供一种同步发电机参数获取方法，所述的方法包括：根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性数据；根据所述的饱和特性数据分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定-->子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形；根据空载灭磁试验的所述定子电压试验波形修正所述的空载灭磁仿真波形，输出瞬态时间常数；将所述的发电机出厂参数、瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；根据D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，输出D轴参数及Q轴参数。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种同步发电机参数获取系统，所述的系统包括：试验数据生成单元，用于根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；仿真模型创建单元，用于根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；饱和特性曲线生成单元，用于对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性数据；数据修正单元，用于根据所述的饱和特性数据分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；仿真波形生成单元，用于将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形，及将所述的发电机出厂参数、由波形拟合单元输出的瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成对应的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；波形拟合单元，用于根据空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的空载灭磁仿真波形、D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，并输出D轴参数、Q轴参数及所述的瞬态时间常数。本专利技术实施例的有益效果：本专利技术充分考虑饱和、涡流等非线性因素的影响，提高了参数的准确度，为电力系统的暂态稳定性计算和动态稳定性计算提供可靠的技术依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例同步发电机参数获取系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例同步发电机参数获取方法的流程图；图3为本专利技术实施例发电机空载特性试验的试验数据；图4为本专利技术实施例D轴抛载试验4#发电机的初始试验工况；图5为本专利技术实施例Q轴抛载试验4#发电机的初始试验工况；图6为本专利技术实施例根据发电机饱和特性曲线得到的饱和特性数据；-->图7为本专利技术实施例额定定子电压下的励磁电压Uf和励磁电流If的基值；图8为本专利技术实施例修正后的定子电压Ut、转子电压Uf值；图9为本专利技术实施例4#发电机D轴抛载励磁电压、励磁电流、机端电压试验波形；图10为本专利技术实施例4#发电机Q轴抛载励磁电压、励磁电流、机端电压及频率试验波形；图11为本专利技术实施例发电机的出厂参数；图12为本专利技术实施例空载灭磁定子电压试验波形及空载灭磁仿真波形图；图13为本专利技术实施例D轴抛载时发电机模型参数的调整方向示意图；图14为本专利技术实施例4#发电机D轴抛载定子电压衰减的试验曲线与仿真曲线示意图；图15为本专利技术实施例Q轴抛载时发电机模型参数的调整方向示意图；图16为本专利技术实施例4#发电机Q轴抛载定子电压衰减的试验曲线与仿真曲线；图17为本专利技术实施例得到的发电机全套参数。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种获取同步发电机参数的方法及系统。该方法首先根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别得到对应的电压、电流试验波形，然后基于发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步发电机参数获取方法，其特征在于，所述的方法包括：根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、Ｄ轴抛载试验及Ｑ轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、Ｄ轴抛载试验数据及Ｑ轴抛载试验数据；根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、Ｄ轴抛载试验数据及Ｑ轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、Ｄ轴抛载仿真模型及Ｑ轴抛载仿真模型；对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性曲线；根据所述的饱和特性曲线分别修正所述的空载灭磁试验数据、Ｄ轴抛载试验数据及Ｑ轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形；根据空载灭磁试验的所述定子电压试验波形修正所述的空载灭磁仿真波形，输出瞬态时间常数；将所述的发电机出厂参数、瞬态时间常数及Ｄ轴抛载试验数据及Ｑ轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的Ｄ轴抛载仿真模型及Ｑ轴抛载仿真模型中，生成Ｄ轴抛载仿真波形及Ｑ轴抛载仿真波形；根据Ｄ轴抛载试验及Ｑ轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的Ｄ轴抛载仿真波形及Ｑ轴抛载仿真波形，输出Ｄ轴参数及Ｑ轴参数。...

【技术特征摘要】
1.一种同步发电机参数获取方法，其特征在于，所述的方法包括：根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性曲线；根据所述的饱和特性曲线分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形；根据空载灭磁试验的所述定子电压试验波形修正所述的空载灭磁仿真波形，输出瞬态时间常数；将所述的发电机出厂参数、瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；根据D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，输出D轴参数及Q轴参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型包括：根据所述的空载特性试验数据中的额定定子电压创建空载特性仿真模型；根据所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的初始试验工况分别创建空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性曲线包括：拟合发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据，生成饱和特性曲线；根据所述的饱和特性曲线修正从零至额定电压之间选取的n个点，生成饱和特性数据，其中n≤9。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在生成饱和特性数据之后，所述的方法还包括：将所述的饱和特性数据输入到所述的空载特性仿真模型中生成空载特性试验数据中转子电压、电流的基值；将所述转子电压、电流的基值分别输入到所述的空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的初始试验工况包括：初始定子电压、...

【专利技术属性】
技术研发人员：白恺，李雨，高洵，吴宇辉，赵伟，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，华北电网有限公司，
类型：发明
国别省市：11