本发明专利技术涉及一种基于抛载试验和数值差分的同步发电机实用参数辨识方法。利用常规方法确定发电机稳态参数，以抛载试验后的励磁电压为输入量，以机端电压理论值和实测值在某种评价体系下的偏差为目标函数。通过最速下降法迭代求解目标函数极值的方法实现发电机参数的辨识，在迭代过程中采用数值差分的方法获取目标函数的梯度，以相邻两次目标函数的差值和目标函数的梯度作为迭代结束的控制条件。本发明专利技术辨识所基于的抛载试验容易实现，抛载后阻尼绕组中能够产生足够大的感应电流，使暂态和次暂态过程中机端电压产生明显的变化，较好地克服环境噪音对时域辨识法的干扰，解决辨识结果不稳定的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及同步发电机实用参数辨识领域，具体涉及一种。
技术介绍
准确的发电机模型参数是电力系统稳定分析研究的关键，近年来，随着系统辨识理论、相角测量技术(PMU)、全球定位技术(CPQ等新理论和技术在电力系统的广泛应用， 建立在这些新技术平台上的发电机参数辨识取得了很大的发展，且各辨识算法呈现出相互交叉融合的特点。在各种发电机参数辨识中，应用最广主要有时域辨识法、频域辨识法、抛载法等。 时域辨识法基于励磁阶跃或负荷小扰动的动态响应来进行辨识，属于在线辨识方法，能够自然计及工况的影响，一旦辨识成功，那些饱和、涡流和旋转等因素就自然包含在参数估计值中，不用附加过多的假设条件。现有算法主要是最小二乘法和卡尔曼滤波法。随着数学技术的进步，时域辨识法得到了长足的发展，目前进化策略法，基因法、小波分析法、神经网络法以及粒子群优化法等均在发电机参数辨识中得到了应用，这些辨识算法在基于各种仿真数据辨识时往往可以得到比较满意的结果。然而，在针对实测数据时，常常会遇到不同试验甚至重复的试验辨识所得参数相差很大的情况。这是由于在线试验扰动较小，次暂态过程的可观测性较差，加上环境噪声和功角测量精度的影响，导致上述算法很难获得准确的辨识结果。频域分析法可分为直流衰减法、静态频域法(SSFR)和动态频域法(OLFR)。直流衰减法由于响应持续过程短，影响频率特性的量测精度，目前较少使用。静态频域法需要大功率的变频电源作为信号源，由于需要不同频率的信号输入，试验时间很长且所得结果无法反映饱和效应。不过近年来随着多正弦输出信号电源的出现，试验耗时的问题得以解决。 动态频域法得到的参数更加能够反映实际运行工况，更适用于动态稳定的研究。静态频域法和动态频域法的结合是近年来的发展趋势，即由SSFR给出参数的初值再根据一定运行条件下的OLFR法来修正参数的方法可改善算法的稳定性，且具有一定的滤波能力，不过对输人扰动信号的波形、幅值大小及其相关性要求严格。此外，频域响应分析建立在线性系统的基础上，不能反映同步电机参数的非线性特点。抛载法试验于20世纪70年代提出后即获得了广泛的应用，其优点是易于实现，并计及工况对参数的影响，计算方法相对简单。以往研究表明试验所测d轴参数较准确，而q 轴甩负荷时需要准确的功角参数，运行工况难以调整，所得参数误差较大。将抛载法和加权最小二乘等算法有效结合，可减小辨识误差。不过，抛载法要求抛载过程中励磁电压保持不变，而自并励机组在抛载后会快速进入逆变状态(如图4所示)，由于无法考虑自并励机组励磁电压对暂态过程中机端电压的影响，因此不适用于主流的自并励机组。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种，以便提高电力系统稳定分析的可信度，为电网的规划设计和调度决策提供可靠的参考。本专利技术以抛载试验为基础，以抛载试验后的励磁电压为输入量，以机端电压为目标输出量进行发电机实用参数的时域辨识；通过最速下降法求解目标函数J(a)的极值的方法实现发电机参数的辨识，并采用数值差分的方法获取迭代过程中所需的目标函数的梯度。本专利技术提供的，其改进之处在于，以抛载试验后的励磁电压为输入量，以机端电压为目标输出量进行发电机实用参数的时域辨识，其中机端电压理论值￠//与实测值队在评价体系下的偏差为目标函数J(a) =α表示由发电机参数组成的向量；采用最速下降迭代算法求解J(a)的极值并获得辨识参数；所述方法包括如下步骤a.根据常规试验确定&和Xtl ；b.根据抛载试验的三相电压或三相电流数据的畸变点确定发电机出口开关的动作时间、和完全断开时间、，计算0 、时间内的机端电压的有效值，计算、至录波结束各周期内电压的有效值；C.根据机端电压有效值计算抛载前后转速的变化，并将抛载后的所述机端电压有效值折算至额定转速；d.根据甩无功试验中机端电压的变化量和抛载前三相电流有效值确定X" d，根据甩有功试验中机端电压的变化量、抛载前三相电流有效值和功角确定X" q ；e.给定辨识参数初值，并根据抛载后所测励磁电压和发电机实用模型方程计算出机端电压理论值和实测电压Ut的偏差/( O) =，在所述给定辨识参数其中一个参数上叠加一个微小的增量Δχ并保持所述给定辨识参数的其余辨识参数不变而重新进行J(a)计算，根据J(ci)和J(Citl)的偏差AJ和Δ χ得到目标函数对该参数的差分，依此类推得到目标函数在《 = C^处对所有待辨识参数的数值差分权利要求1.，其特征在于，以抛载试验后的励磁电压为输入量，以机端电压为目标输出量进行发电机实用参数的时域辨识，其中机端电压理论值f与实测值Ut在评价体系下的偏差为目标函数/㈨= |w*-w|，α表示由发电机参数组成的向量；采用最速下降迭代算法求解J( α)的极值并获得辨识参数； 所述方法包括如下步骤a.根据常规试验确定&和Xtl；b.根据抛载试验的三相电压或三相电流数据的畸变点确定发电机出口开关的动作时间、和完全断开时间、，计算0 、时间内的机端电压的有效值，计算、至录波结束各周期内电压的有效值；c.根据机端电压有效值计算抛载前后转速的变化，并将抛载后的所述机端电压有效值折算至额定转速；d.根据甩无功试验中机端电压的变化量和抛载前三相电流有效值确定X"d，根据甩有功试验中机端电压的变化量、抛载前三相电流有效值和功角确定X" q ；e.给定辨识参数初值，并根据抛载后所测励磁电压和发电机实用模型方程计算出机端电压理论值和实测电压Ut的偏差J(Oto) = If//-仏I，在所述给定辨识参数其中一个参数上叠加一个微小的增量Δχ并保持所述给定辨识参数的其余辨识参数不变而重新进行 J(a)计算，根据J(a)和J(Citl)的偏差AJ和Δ χ得到目标函数对该参数的差分，依此类推得到目标函数在《 = C^处对所有待辨识参数的数值差分^^|α。;将该差分作为目标Aa函数在α = α ^处的梯度，利用最速下降法得到第一次迭代值α (1) = %+λχ，将α (1)作为辨识参数的新值重新进行上述计算可得α⑵，依次得到α (k)；其中Cltl为目标函数在α = α C1处的负梯度，λ ^为迭代步长；f.当ΔJ = J(Qik^)-J(Qw) I和I I均小于控制误差时迭代结束，α (k)即为Δα {‘所得辨识参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对抛载试验数据进行预处理，根据三相电压或三相电流波形确定发电机主开关动作时间和完全断开时间，并以开关动作时间作为参数辨识时的1，完全断开的时间作为参数辨识时的~+。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抛载前后机端电压电压的有效值采用傅立叶分析得到，电压信号的周期通过过零点检测确定，在各电压周期内重新进行插值采样，确保电压周期是采样周期的整数倍。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c所述抛载前后转速通过电压信号的过零点检测确定。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用最速下降迭代算法求解J(a)的极值并获得辨识参数时，迭代过程中通过数值差分的方法计算目标函数的梯度；以相邻两次目标函数的差值及目标函数的梯度均小于控制误差作为迭代结束条件。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a所述常规试验包括负载特性试验、空载及短路试验。7.如权利要求1所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，晁晖，何凤军，濮均，周成，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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