虚拟仪器技术在同步发电机动态参数辨识中的应用

为了灵活处理复杂的大型同步发电机突然三相短路试验的动态数据,本文给出了如何利用LabWindows/CVI设计软件开发大型同步发电机动态参数辨识虚拟仪器(Ⅵ)的方法,其中重点阐述了通过混合编程原理调用MATLAB中的小波消噪法(wden())去除噪声对动态测试信号的干扰及利用非线性最小二乘回归算法(lsqcurvefit())直接对发电机各试验的数学模型中各分量优化组合后进行参数辨识.通过汽轮发电机QFSN-600-2YH的突然三相短路试验数据应用上述算法辨识了发电机的瞬态参数.     

大型发电机突然三相短路试验数据分析和动态参数辨识

高速采样和高精度数字化自动测试仪器应用于大型同步发电机测试,需要计算机辅助分析程序自动分析数据和辨识电机的参数。为了提高参数辨识精度,本文提出了一种全新的动态参数辨识方法,即根据短路电流中衰减分量的性质,推导出优化组合模型分时段采用非线性最小二乘回归方法直接辨识发电机参数的原理。另外,还根据IEEE Std-115和GB／T-1029有关发电机突然三相短路电流波形处理方法实现对短路电流上下包络线的拟合以计算大型同步发电机的动态参数。并开发了利用突然三相短路试验数据辨识大型同步发电机动态参数的计算机辅助分析软件。通过实际电机的测试数据处理,验证了软件及算法的实用性。     

基于PMU数据和时间序列模型的发电机参数识别

电力系统动态仿真的精度往往由同步发电机等元件模型及参数的精度所决定。在对同步发电机模型进行时间序列分析的基础上,提出了一套依靠同步相量测量单元对惯性时间常数、发电机转速调节常数以及涡轮调速器的时间常数等发电机动态参数进行识别的方法。该方法首先将发电机的经典模型和摇摆方程统一转换为一个时间序列模型,并利用线形参数辨识方法对此时间序列模型的参数予以辨识;最后通过求解发电机模型参数与时间序列模型参数的等式关系得到发电机的模型参数。对不同功率变化波形进行了仿真试验,按照本文方法计算得出的发电机参数与实际参数一致,验证了本文提出方法的有效性。     

基于多新息最小二乘法的同步发电机一次性抛载试验参数辨识

针对同步发电机d、q轴抛载试验的不足,提出了任意工况下一次性抛载试验参数辨识方法.通过分析同步发电机抛载试验动态过程,建立了任意工况下一次性抛载试验d、q轴传递函数模型.考虑到传递函数输入/输出均可测量,通过积分变换将微分方程转化为积分方程,将同步发电机任意工况抛载试验传递函数模型转化为线性回归模型,在此基础上通过分析参数可辨识性和引入多新息最小二乘辨识算法,解决了同步发电机物理参数辨识问题.算例结果验证了该方法的有效性.     

基于电网扰动PMU数据的同步发电机参数辨识方法

同步发电机参数的准确性关系到电力系统分析计算的正确与否。首先利用电网扰动下PMU的实测数据,将发电机与励磁控制器及电力网络进行解耦;然后将同步发电机参数的辨识问题等效为一个动态输入输出系统的优化问题;最后利用遗传算法对发电机参数进行辨识。基于实际电网的仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于PMU实测数据的同步发电机参数在线辨识方法

由于试验条件与发电机运行的实际工况有较大差异,常规的电机试验难以得到与饱和、涡流等密切相关的发电机动态参数的准确值,满足不了离线和在线安全分析及控制的要求。将PMU上传的定子电压和励磁电压量测作为输入信号、定子电流和励磁电流作为输出信号,基于PMU实测数据和同步发电机派克模型,考虑定子绕组暂态过程,实现了同步发电机原始参数的辨识。电力系统实际算例表明,与设计参数相比,基于该参数辨识结果的仿真曲线与实测发电机动态曲线的拟合程度明显要高,所提方法能够有效提高同步发电机的参数辨识精度。     

同步发电机参数的一次性任意抛载测试方法

为简化同步发电机的抛载试验方法,在同步发电机功角可以测量的基础上,提出了一种用于同步发电机参数辨识的一次性任意抛载测试方法。对于同步发电机5阶模型,当同步发电机励磁电压不变,调速器不动作时,详细推导了任意抛载情况下的发电机端口电压包络线方程、励磁电流变化方程。论证结果表明,利用一次性任意抛载过程中的动态以及抛载前的稳态,以发电机励磁电流、定子电压、转速作为量测量,可以同时辨识全部d、q轴电气参数,而不需分d、q轴两次抛载试验,简化了试验过程。仿真计算验证了上述方法的有效性。     

基于灵敏度分析的同步发电机参数分步辨识策略

分析得到各种扰动中各同步发电机参数会表现出不同的轨迹灵敏度和平均灵敏度特征,基于此提出一种同步发电机参数分步辨识策略,将发电机各参数的影响进行解耦分解,针对不同激励方式和状态,寻找各参数自身灵敏度最大的扰动模式进行辨识。进一步提出仅含下阶跃、脉冲和短路3种试验的简化辨识策略。仿真结果显示,所提策略能够较好地解决辨识参数较多和一些参数灵敏度较低所引起的辨识困难问题,尤其是瞬态和超瞬态参数辨识精度较低的情况,辨识结果优于传统发电机参数辨识方法。     

同步发电机参数在线辩识研究

提出一种同步电机在线参数辨识新方法：同步发电机状态空间离散模型的非线性规划辨识方法。该方法利用在线测量的同步发电机动态过程的离散采样数据进行计算，直接得出同步电机的待求参数。数值仿真表明：此算法计算速度快，辨识精度高，数值稳定性好。在一台ＭＴＦ－５－１５００型模拟同步发电机组上进行了所研制的硬、软件动模试验，结果表明：新方法测得的参数更符合实际工况。     

基于实测系统扰动的同步发电机参数辨识与验证

为提高发电机参数的有效性,提出了一种基于实测系统扰动数据的同步发电机参数辨识与验证方法。首先,根据扰动前后不同参数的特性被激发程度不同的特点,对发电机参数进行分步辨识,即利用稳态量测辨识稳态参数,利用扰动量测辨识暂态/次暂态参数。进一步根据发电机功角可测时d、q轴的解耦特性,对d轴、q轴的暂态/次暂态参数进行解耦辨识。利用分步、解耦的辨识策略进行参数辨识,每一步待辨识的参数不超过4个,从而提高辨识结果的鲁棒性。然后,提出一种基于外部时序受控源的混合动态仿真验证策略,实现发电机参数的灵敏验证。最后,利用某实际电网的实测扰动数据对实际发电机的参数进行了辨识和验证,结果证实了上述方法的有效性。     

Prony法在同步发电机参数辨识中应用

提出在同步发电机短路试验中应用Prony法实现参数辨识。用Prony法对三相短路电流实测数据进行指数函数的最小二乘拟合,可确定同步发电机的大部分参数。同步发电机参数辨识分4步实现:确定Prony法中的拟合模型阶数、采样总数和采样间隔;对空载三相短路电流进行实测或录波;利用Prony法辨识三相短路电流中各分量对应的特征量;利用所得特征量辨识同步发电机参数。通过对算例发电机进行数值辨识,结果表明该方法的有效性。研究结果显示:取采样时间间隔约为2ms时,辨识效果好;辨识精度与算法中拟合模型阶数、采样时间间隔和采样总数有关,并受信号中噪声的影响,需加以改进。     

计及励磁电压变化的同步发电机抛载试验参数辨识方法

传统抛载法辨识同步发电机参数时,一般假设抛载前后励磁电压保持不变,但考虑到励磁系统调节作用,这一假设在实际工程中很难满足,为此,提出了计及励磁电压变化的抛载试验参数辨识方法。将试验中实测励磁电压作为励磁绕组输入激励,求解励磁绕组及阻尼绕组的微分方程组模型,计算出励磁电流的理论值,将其与励磁电流实测值相比较,以偏差最小作为优化目标,选取发电机参数典型值为参数初值,应用蚁群算法辨识d轴参数;接着,根据d轴定子磁链求出定子电压q轴分量,并根据实测定子电压,推算出定子电压d轴分量,据此辨识q轴参数。对云南某电站水轮发电机的辨识结果验证了改进方法的有效性,与现有方法相比,改进算法具有更高的辨识精度,对试验条件限制较少,有着良好的工程应用前景。     

计及多扰动的同步发电机模型参数有效性评估

针对电力系统中同步发电机模型参数在遭受不同的扰动下其校核结果存在分散性的问题,提出了计及多扰动场景下的同步发电机模型参数评估方法。首先对省级电网中的扰动实测数据进行聚类并将其划分为若干类扰动场景;其次通过结合概率统计理论确定各类扰动场景校核后的主导参数集并确定各参数在某一置信度下的取值范围;最后提出各类扰动场景下同步发电机的参数模式,为电力从业人员对电力系统的仿真参数的选择及验证提供合理的辅助依据。     

抽水蓄能电站中SFC变频启动的若干特点

介绍了大型抽水蓄能电站机组的静止变频器SFC(Static Frequency Converter)变频启动的基本原理。分析了SFC启动同步电机低转速运行(脉冲切换方式)和高转速运行(同步方式)的工作特点、频率限制。要保证同步电机由低转速运行平稳过渡到高转速运行,必须使脉冲方式下的频率上限与同步方式下的频率下限之间重叠部分有足够的裕度,即选择合适的切换频率。     

Estimation of Dynamic Parameters of a Synchronous Generator using Genetic Algorithm

Dynamic modeling of synchronous generators is of great importance in power system studies. Three-phase sudden short circuit test is the basic conventional method applied for determining the parameters of synchronous generators. The conventional curve fitting yields to non-unique and inaccurate solutions depending on the initial guesses and nature of the numerical methods. In this paper, a genetic algorithm based method is developed for curve fitting process and identifying uniquely the dynamic parameters through a new fitness function. Owing to the problems associated with sudden short circuit test and unavailability of experimental results, the test is performed on an exact model of the generator with harmonics content space dependent inductances gathered from finite elements analysis. The parameters of a 31.5 kVA alternator are evaluated by use of the proposed method and compared with measured parameters available for this machine by manufacturer showing a good approximation. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Development and implementation of neural network observers to estimate synchronous generators’ dynamic parameters using on-line operating data

This paper illustrates a new application of artificial neural network (ANN) observers in identifying and estimating synchronous generator dynamic parameters via time-domain, on-line disturbance measurements. To prepare the training database for an ANN observer, the transient behaviours of synchronous generators have been determined through off-line simulations of a generator operating in a one-machine-infinite-bus environment. The Levenberg–Marquardt optimization utilising very fast back propagation algorithm has been adopted for training feed-forward neural networks. The inputs of ANNs are organized in coordination with the data from the observability analysis of synchronous generator parameters in its dynamic behaviour. A collection of ANNs with same inputs but different outputs is developed to determine a set of the parameters. The ANNs are utilized to estimate the above parameters by the measurements for every kind of fault separately. The robustness tests are executed by on-line measurements to identify the parameters. Simulation studies not only indicate that the observer is capable to identify the dynamic parameters of synchronous generator but also show that the tests which have given better results in identification of each dynamic parameter can be acquired.     

双轴励磁同步发电机非线性鲁棒自适应控制

利用Backstepping和扰动抑制方法设计了双轴励磁同步发电杌的自适应控制器。对于含有各种不确定参数和有界扰动的非线性双轴励磁同步杌模型，实现了对转子同步的鲁棒调节。文中的方法可用于其他不确定电力系统的控制设计。     

风电场发电机动态等值问题的研究

在研究风电场对电网影响时,为节省仿真时间,常常利用简化的异步电机模型或通过多机等值来简化由多台风电机组组成的风电场模型.笔者提出基于同步发电机传递函数概念的多台异步发电机等值的参数辨识方法,并采用最小二乘法计算等值异步发电机的同步电抗、暂态电抗和转子时间常数.利用MATLAB/SIMULINK工具箱的仿真结果表明了该等值方法的有效性.