同步发电机参数辨识方法综述
同步发电机参数辨识方法综述刘柏私,甄 威,唐永红(四川电力试验研究院,四川成都 610072)摘 要:综述了同步发电机参数辨识的方法,对比分析了这些方法的优缺点,为即将开展的同步发电机参数辨识工作奠定基础。关键词:同步发电机;参数辨识;综述Abstract:Theparameteridentificationmethodsofsynchronousgeneratoraresummarizedandtheirstrongandweakpointsarecom2pared,whichhaslaidafoundationforthefutureparameteridentificationofsynchronousgenerator.Keywords:synchronousgenerator;parameteridentification;summarization中图分类号:TM762 文献标识码:A 文章编号:1003-6954(2007)02-0078-02 “十五”期间,“西电东送、南北互供、全国联网”成为中国电力产业战略性结构调整的重大举措。随着电力系统容量和规模日益增大,确保其安全稳定运行成为首要问题。这就给电力系统稳定计算、安全控制、事故分析等带来了更高的要求。在计算机与电力系统数值仿真技术不断发展的今天,合理而精确的同步发电机模型和参数对准确计算和分析电力系统的行为有着决定性的意义。目前所用的计算程序虽然都给出了发电机、励磁系统等数学模型,但往往缺少实际参数,在计算中只能查用工厂或手册的典型数据,或不得已采用简化模型。由于数据不全,且未计及涡流、磁滞、饱和等实际运行工况的影响,所以计算结果与实际情况不符,严重影响了计算的准确度和可信度。如采用不考虑励磁系统作用的E′q恒定模型,多数情况下使计算结果偏于保守,不能挖掘机组潜力。有现场试验证实[1],计及饱和效应的发电机稳态电抗Xd实测值要比不计饱和效应的Xd设计值小25%左右,这将对机组稳态运行功角以及静态稳定储备产生显著的影响。1 辨识方法过去的几十年中,系统辨识理论、相角测量技术(PMU)、全球定位技术(GPS)等新理论和技术在电力系统获得了广泛的应用,而充分利用这些新技术构筑的平台,加强对同步发电机模型和参数的研究就非常有实际意义。根据同步发电机所处的不同状态可以将研究方法归结为三类:设计阶段的数值计算法、出厂或并网前的离线试验测试法、运行状态下的在线测辨法。1.1 数值计算法在电机设计阶段,需要对所设计的电机电磁性能进行必要的分析,为优化设计和产品定型提供依据。现代科学计算的发展使得这项工作成为可能,通过对电机电磁性能分析可以较为精确地得到所需的发电机参数,分析发电机在不同出力、励磁等条件下的电磁特性即可得到参数变化情况,常用的数值计算方法有有限元方法和磁路磁导法。(1)有限元方法是求解连续体偏微分方程的一种离散化方法。许多具有空间分布规律的工程问题,在数学物理方法上都可以归结为边值问题的求解。由于电机电磁场空间分布不规则,传统分析方法显得力不从心,而有限元法将由偏微分方程表征的连续函数所在的封闭场域划分为有限个小区域,每一个小区域用一个选定的近似函数来代替,于是整个场域上的函数被离散化,由此获得一组近似的代数方程,联立求解得到该场域中函数的近似数值。它既能反应实际电磁场的复杂非线性特征,又能有效求解。但有限元方法由于计算量大,目前研究大多局限于二维剖分问题,做到三维剖分还有一定的困难,计算精度也有待进一步提高。联网的发电机在电气上是一个整体,它们之间是互相关联影响的,而目前利用有限元方法还只能研究单机电磁性能。(2)与电磁场有限元的“场”方法不同,磁路磁导法属于典型的“路”方法,它以磁回路为分析单元,根据实际问题需要,建立相应的电磁回路方程式,在不同工况下求解得到同步发电机各参数值。它具有物理概念清晰,方程的建立、扩展方便,相对有限元方法计算量小得多。该方法的等值思想决定了它的精度不高的特点,・87・第30卷第2期2007年04月四川电力技术SichuanElectricPowerTechnologyVol.30,No.2Apr.,2007难以象有限元那样反映实际电机中的各种复杂非线性特征,对与各次气隙谐波关系紧密的电气量计算不够准确。但对于定性分析是一种理想的方法,在同步发电机内部故障分析应用较多。1.2 离线试验测试法发电机出厂或并网前需要经过一系列试验,根据同步发电机参数的物理意义以及定义,同步发电机有着一整套完整的测试方法,它有着严格的操作规程,有的已经有成文的国际标准,有些是国家规定发电机出厂前必须进行测试。应用较多的针对全局参数的试验有短路试验、抛载试验、静态频域法。(1)同步发电机的瞬态电气参数是基于突然三相短路定义的,所以三相突然短路试验是获取发电机瞬态参数最有效的方法。目前,国家标准———三相同步电机试验方法(GB/T1029-93)也推荐使用该方法来测量电机的瞬态参数,对一些参数未知的新型概念电机,短路试验也是测取其瞬态参数的有效手段。但是该方法具有较大破坏性,不能并网进行,只能在出厂前进行突然三相短路试验,并且试验不能持续或多次进行,所得参数也有一定的局限,尤其超瞬态参数,持续过程短,并且短路瞬间干扰大,难于获取,而机械参数、阻尼参数本身就有一定的复杂性,所以三相短路试验也并非万能。(2)抛载试验于20世纪70年代提出后即获得了广泛的应用。它的优点是易于执行,计及工况对参数的影响,计算简单,考虑全面,无需过多假设,也不象三相突然短路试验那样破坏性强。一般它分别在d、q两个轴分别进行试验,最后得到两个不同轴的动态响应,最后经过动态拟合得到d、q轴的电气参数。但它的局限性也很明显:只在超瞬变参数的测量过程中,电机的状态才与运行条件比较接近,其它参数的测量仍于实际运行条件相差甚远。研究表明试验所测d轴参数较准,q轴定为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。(3)SSFR方法是在电机静止时加不同频率的正弦信号,利用频谱分析求电机参数。此法辨识出来的发电机参数已具有一定的精度,但静态时转子仍不能计及阻尼绕组的影响,并且,SSFR需要大功率的变频电源作为信号源,其可调频率至少应在0.01～100Hz之间,这对于大型同步电机来说是难以满足的,并且对于大型多极同步电机d、q轴的准确定位非常困难,微小的机械位移会带来很大的电角度差,所以该方法一般较适宜于试验机组的测试。1.3 在线测辨法在不影响发电机正常工作的情况下,通过施加人为扰动或捕捉系统自然扰动辨识同步发电机参数的方法都可归入在线测辨法。辨识一旦成功,肯定计及了实际工况的影响,所得参数具有较高精度,并且,一般的在线测辨比起离线试验测试来说要容易一些,对发电机的影响也小得多。常见的测辨方法有励磁电压扰动试验、在线频域法(简称OLFR)和神经网络观测法[2]。(1)励磁电压扰动试验易于激发发电机的动态过程,对于联网运行的发电机影响不大,且发电机的励磁电压调节方便,因而励磁电压扰动试验成为同步发电机参数在线辨识的首选试验方法。但该试验是在发电机运行时进行的,要准确获取动态过程会受较大的环境噪声影响,所得参数尤其瞬态参数由于动态过程激发不是很充分,参数精度会受到一定的影响。(2)OLFR方法是在机组运行时施加扰动,利用FFR和动态拟合来求取参数。由于是在运行工况下测得的数据,所以就包含了饱和效应等因素的影响,这种参数比起通过SSFR方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。但频率响应法是建立在对象是线性系统基础上,用它来测算同步发电机非线性参数仍感困难,同时需要严格的试验条件。(3)神经网络观测法不需要过多人为干预,直接针对发电机参数非线性本质,利用神经网络对复杂非线性问题的模拟以及自动学习能力,可以很好的追踪发电机参数的变化。并且神经网络具有自学习、自适应功能,不断地在发电机实际运行中得到训练,能够较好地在线观测同步发电机参数。但由于故障状态下的样本难于获取,利用神经网络观测器对瞬态参数的在线观测仍较难实现。2 结论对常用同步发电机参数辨识方法进行综述,分析和比较这些方法的优缺点,为即将开展的同步发电机参数辨识工作奠定基础。参考文献[1] 鞠平.电力系统非线性辨识[M].南京:河海大学出版社.19991[2] 沈善德.电力系统辨识[M].北京:清华大学出版社.19931(收稿日期:2007-01-30)・97・第30卷第2期2007年04月四川电力技术SichuanElectricPowerTechnologyVol.30,No.2Apr.,2007
03基于PMU的负荷建模及参数辨识
1 基于PMU的电力系统建模及参数辨识
王正风，葛斐，戴长春
(安徽省电力调度通信中心，安徽省合肥市， 230022)
摘要：广域测量系统可完整的记录电网的动态过程信息，从而为电力系统的模型建立和参数辨识提供了有效的路径。利用相量测量装置（PMU）记录电网的实时动态信息，可实现对输电线路参数的辨识，包括对称分量和不对称分量；实现对发电机模型参数、励磁系统及调速器模型和参数的辨识；实现对负荷的建模和负荷模型的参数辨识。本文简明扼要的介绍了基于PMU实现上述功能的基本原理和方法，指出可利用当前国内大量广域测量系统建成的有利条件，积极开展线路的参数辨识、发电机、励磁系统、调速器和负荷的建模及参数辨识工作，从而提高电网仿真计算的精确性，为电网调度运行和分析人员提供有益的指导。
关键词：相量测量装置；参数辨识；线路；发电机；励磁系统；负荷建模
Power System Modeling and Parameter Identification Founded on PMU
WANG Zheng-feng, GE Fei, Dai Chang-chun
(Anhui Electrical Power Dispatching & Communication Center, Hefei 230022, China)
Abstract: Dynamic information of power grid can be fully memorized by wide-area
measurement system. So it can provide effective means for power system modeling and
parameter identification. Both symmetry line parameter identification and asymmetry
line parameter identification can by realized by PMU dynamic measurement data. Also,
基于多量测混合动态仿真的同步发电机参数验证
基于多量测混合动态仿真的同步发电机参数验证
伍双喜;杨银国;张伯明;吴文传
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2012(25)12
【摘 要】同步发电机的参数对动态仿真结果有至关重要的影响,为提高其有效性,提出一种将多种量测信号与仿真模型相结合的混合动态仿真方法,据此提出同步发电机电气参数的验证方法.该方法利用自定义模型功能,将任意量测精确地注入仿真模型,克服了传统方法存在的注入信号类型受限、精度低,以及可能需要修改仿真程序等缺点.利用该方法将发电机的机端电压幅值、相位、励磁电压和功角精确地注入发电机模型,对电气参数进行严格验证.针对大电网中量测结果与仿真结果不一致的情况,提出了同步发电机参数误差溯源策略.四机双区域系统算例以及某实际电网的实测参数验证算例证实了该方法的有效性.
【总页数】6页(P11-15,114)
【作 者】伍双喜;杨银国;张伯明;吴文传
【作者单位】广东电网电力调度控制中心,广东广州510075;广东电网电力调度控制中心,广东广州510075;清华大学电机系,北京100084;清华大学电机系,北京100084
【正文语种】中 文
【中图分类】TM743
【相关文献】 1.基于混合算法的同步发电机参数辨识方法研究 [J], 曾灵;丁坚勇
2.用基于PMU数据的理想电压源法实现混合动态仿真验证策略 [J], 陈刚;何江;吴小辰;柳勇军;时伯年;简华阳
3.基于随机采样的多量测目标跟踪算法 [J], 刘伟峰;柴中;文成林
4.基于混合遗传算法的斜测电离图参数反演 [J], 宋欢;胡耀垓;赵正予;姜春华
5.基于δ-GLMB自适应门限判定的多量测目标跟踪算法 [J], 王彦平;王端阳;李洋;林赟;邱叶林
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基于谐波注入的IPMSM多参数在线辨识方法研究
基于谐波注入的IPMSM多参数在线辨识方法研究
基于谐波注入的IPMSM多参数在线辨识方法研究
摘要：
随着永磁同步电机（IPMSM）在工业控制领域的广泛应用，对其多参数在线辨识方法的研究日益重要。本文基于谐波注入技术，提出了一种新的IPMSM多参数在线辨识方法。首先，对IPMSM的数学模型进行了建立和描述。然后，通过引入谐波注入信号，将其注入到IPMSM中，通过测量电动势强度和相位差，可以实现IPMSM的多个参数的在线辨识。最后，通过对比实验验证了该方法的有效性和准确性。
1. 引言
永磁同步电机是一种新型的高效电机，被广泛应用于工业控制领域。然而，由于IPMSM具有多个参数，并且这些参数可能会随着时间和工作条件的变化而发生变化，因此对IPMSM的多参数在线辨识方法的研究至关重要。谐波注入作为一种有效的辨识方法，可以通过在IPMSM中注入谐波信号来实现对多个参数的在线辨识。
2. IPMSM数学模型
首先，我们需要建立IPMSM的数学模型。IPMSM可以通过动态方程和运动方程来描述。其中，动态方程描述了电机的动态响应，运动方程描述了电机的转子位置和转速。
3. 基于谐波注入的在线辨识方法
基于谐波注入的IPMSM多参数在线辨识方法的关键部分是在IPMSM中注入谐波信号。谐波注入信号可以通过在电机的定子上加入一个谐波电流来实现。通过调节谐波信号的频率和幅值，可以实现对IPMSM参数的在线辨识。 4. 实验设计与结果
为了验证所提出的在线辨识方法的有效性和准确性，我们设计了一系列实验，并记录了实验数据。实验结果表明，通过谐波注入技术可以实现IPMSM的多参数的在线辨识，并且辨识结果与实际参数值非常接近。
5. 结论
本文提出了一种基于谐波注入的IPMSM多参数在线辨识方法，并通过实验证明了该方法的有效性和准确性。该方法可以为IPMSM的参数在线辨识提供一种新的思路和方法，并为IPMSM的进一步优化和改进提供了理论基础。
发电机励磁参数辨识研究——PID滞后环节参数辨识
２｛）１３年９月２５日第３（）卷第５期 通往电．潦敬禾 Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｐ．２５，２０１ ３，Ｖｏ１．３０ Ｎｏ．５
文章编号：１００９—３６６４（２０１３）０５—００４２—０３ ０ 墩静ｊ
发电机励磁参数辨识研究——ＰＩＤ滞后环节参数辨识
徐涛，张靖，张东方，邵天龙
（贵州大学电气工程学院，贵州贵阳５５００２５）
摘要：文章采用最小二乘法对ＰＩＤ滞后环节的数学模型进行了详细推导。由于所得的数学模型是非线性方程，因此
采用牛顿法来求解。使用牛顿法时要进行多次迭代，结合这个特点，最终选择使用ＭＡＴＬＡＢ软件来求解方程。将运用
ＭＡＴＬＡＢ软件辨识后得到的ＰＩＤ滞后环节参数辨识结果与国家标准相比较，进而验证了辨识的实用性和合理性。 关键词：励磁系统；ＰＩＤ滞后环节；参数辨识；最小二乘法
中图分类号：ＴＭ３３１ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ——Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＩＤ Ｌａｇ Ｌｉｎｋ
ＸＵ Ｔａｏ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ—ｆａｎｇ，ＳＨＡＯ Ｔｉａｎ－ｌｏｎｇ （Ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ，ＧｕｉＹａｎｇ ５５００２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＩＤ ｌａｇｓ ｌｉｎｋ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌｅａｓｔ—ｓｑｕａｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｂｅｃａｕｓｅ
ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉＳ ｓｏｌｖｉｎｇ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ Ｎｅｗｔｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉＳ ｕｓｅｄ．Ｗｈｅｎ ｕｓｉｎｇ Ｎｅｗｔｏｎ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ。ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍａｋｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｔｅｒａｔｉｏｎｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｉｓ ｆｅａｔｕｒｅ，ｗｅ ｃｈｏｏｓｅ ｔＯ ｕｓｅ ＭＡＴＬＡＢ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｐａｒａｍｅ—
同步电机线电感计算
同步电机线电感计算
摘要：
一、同步电机线电感计算方法
1.高频电压注入法
2.电感矩阵计算法
3.基于高频旋转电压注入的电感辨识方法
二、同步电机线电感计算的应用
1.同步电机参数辨识
2.永磁同步电机设计
3.同步电机控制与分析
正文：
同步电机线电感计算在电机设计与控制领域具有重要的实际意义。本文将介绍同步电机线电感的计算方法及其应用，主要包括高频电压注入法、电感矩阵计算法和基于高频旋转电压注入的电感辨识方法。
一、同步电机线电感计算方法
1.高频电压注入法
高频电压注入法是一种常用的同步电机线电感计算方法。通过将一组三相平衡的高频电压施加在同步电机上，采样同步电机的反馈高频电流，提取反馈的高频电流与注入电压或电流频率相同的正序分量和负序分量的幅值，计算得到同步电机的d轴电感和q轴电感。该方法易于实现，对电机反馈电流采样精度要求不高，注入电机的高频电压信号的频率和幅值也容易控制。 2.电感矩阵计算法
电感矩阵计算法是另一种同步电机线电感计算方法。首先计算三相永磁同步电机的绕组自感和互感，然后利用Park-Clarke变换，将abc电感变换到d-q轴下，获得dq轴电感。该方法适用于永磁同步电机的设计和分析。
3.基于高频旋转电压注入的电感辨识方法
基于高频旋转电压注入的电感辨识方法是一种较为精确的同步电机线电感计算方法。通过采集永磁同步电机输入端的电流信号，经过电流传感器和三相静止-两相静止坐标变换环节，实现电感参数的辨识。该方法适用于同步电机的控制和分析。
二、同步电机线电感计算的应用
1.同步电机参数辨识
同步电机线电感计算在同步电机参数辨识中具有重要意义。通过计算同步电机的线电感，可以实现对电机性能的评估和优化，为电机控制策略的制定提供依据。
2.永磁同步电机设计
线电感计算在永磁同步电机设计中具有指导意义。根据计算得到的线电感值，可以优化电机的结构参数，提高电机的性能和效率。
3.同步电机控制与分析
永磁同步电机参数测量试验方法
永磁同步电机参数测量实验
一、实验目的
1.测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。
二、实验内容
1.掌握永磁同步电机dq坐标系下的电气数学模型以及机械模型。
2.了解三相永磁同步电机内部结构。
3.确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。
三、拟需实验器件
1.待测永磁同步电机1台；
2.示波器1台；
3.西门子变频器一台；
4.测功机一台及导线若干；
5. 电压表、电流表各一件；
四、实验原理
1.定子电阻的测量
采用直流实验的方法检测定子电阻。通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量Ui(例如U1)和零矢量U0,同时记录电机的定子相电流,缓慢增加电压矢量Ui的幅值,直到定子电流达到额定值。如图1所示为实验的等效图,A、B、C为三相定子绕组,Ud为经过斩波后的等效低压直流电压。Id为母线电流采样结果。当通入直流时，电机状态稳定以后，电机转子定位，记录此时的稳态相电流。因此，定子电阻值的计算公式为：
1,2adbcdIIIII (1)
23dsdURI (2)
ABCUdIdO
图1 电路等效模型
2． 直轴电感的测量
在做直流实验测量定子电阻时,定子相电流达到稳态后,永磁转子将旋转到和定子电压矢量重合的位置,也即此时的d轴位置。测定定子电阻后,关断功率开关管,永磁同步电机处于自由状态。向永磁同步电机施加一个恒定幅值,矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量(例如U1),此时电机轴不会旋转(ω=0),d轴定子电流将建立起来，则d轴电压方程可以简化为：
dddqqddiuRiLiLdtdddddiuRiLdt (3)
对于d轴电压输入时的电流响应为：
()(1)dRtLUiteR (4)
利用式(4)以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应曲线可以计算得到直轴电感值。
其中U/R为稳态时的电流反应，R为测得的电机定子电阻。由上式可知电流上升至稳态值的0.632倍时，1dRtL，电感与电阻的关系式可以写成：
同步电动机参数辨识与控制研究
同步电动机参数辨识与控制研究
近年来，同步电动机在工业控制领域中越来越受到广泛应用。同步电动机具有结构紧凑、效率高、稳定性好等优良特性，被广泛运用在各种工业设备中，如风机、水泵、压缩机等设备中。然而，由于不同应用中同步电动机的参数不同，为了实现最佳性能并提高工作效率，需要对电动机进行参数辨识与控制研究。
同步电动机的参数辨识是指通过实际运动的数据采集和理论分析来求解电动机所包含的未知参数。通过参数辨识，可以得到电动机的转子惯量、电感、电阻等参数，进而设计出更精确的控制策略，使同步电动机在工作过程中达到更优的效果。目前，常用的同步电动机参数辨识方法有基于模型的方法和基于数据的方法。
基于模型的同步电动机参数辨识方法结合了电动机的物理模型和系统辨识理论方法，通过建立数学模型来确定电动机的未知参数。该方法通常需要大量的系统理论基础和高强度的数据采集设备。基于数据的同步电动机参数辨识方法则不需要知道电动机的具体物理特征，却需要大量的实际数据，并采用统计方法对数据进行处理。随着现代计算技术的不断提高，基于数据的同步电动机参数辨识方法已被广泛应用。
除了参数辨识外，同步电动机的精确控制也是同步电动机研究中的重要环节。在控制中，电动机需要遵循一定的工作原理和控制策略，以实现精确控制。常用的同步电动机控制策略有位置控制、速度控制和力矩控制等。其中，位置控制是控制器输出位置信号的控制策略，可以实现精确的位置控制；速度控制则是控制器输出电机旋转速度信号的控制策略，可以实现电机稳定转速的控制；力矩控制则是在电动机输出给定扭矩的前提下实现实时控制。
为了实现同步电动机的精确控制，需要结合参数辨识和控制策略，设计出最佳的同步电动机控制器。常用的同步电动机控制器有PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等。其中，PID控制器是最常用的同步电动机控制器之一，它通过比较目标值和实际值之间的误差来实现电动机的精确控制。模糊控制器则考虑到电动机特性模糊和不确定性，采用逻辑推理来实现电动机的精确控制。神经网络控制器则利用人工神经网络模型，通过学习寻找最优控制方法，以实现电动机的控制。
同步发电机参数辨识方法综述
第３Ｏ卷第２期 ２００７年ｏ４月 四川电力技术 Ｓｉｅｈｕａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３０．Ｎｏ．２ Ａｐｒ．．２００７
同步发电机参数辨识方法综述
刘柏私，甄威。唐永红 （四川电力试验研究院，四川成都６１００７２） 摘要：综述了同步发电机参数辨识的方法，对比分析了这些方法的优缺点，为即将开展的同步发电机参数辨识工作 奠定基础。 关键词：同步发电机；参数辨识；综述 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｓｔｒｏｎｇ ａｎｄ ｗｅａｋ ｐｏｉｎｔｓ ａｒｅ ｃｏｒｎ－ ｐａｒｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｌａｉｄ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ 中图分类号：ＴＭ７６２文献标识码：Ａ文章编号：１００３—６９５４（２００７）０２—００７８—０２ “十五”期间，“西电东送、南北互供、全国联网”成 为中国电力产业战略性结构调整的重大举措。随着 电力系统容量和规模日益增大，确保其安全稳定运行 成为首要问题。这就给电力系统稳定计算、安全控 制、事故分析等带来了更高的要求。在计算机与电力 系统数值仿真技术不断发展的今天，合理而精确的同 步发电机模型和参数对准确计算和分析电力系统的 行为有着决定性的意义。目前所用的计算程序虽然 都给出了发电机、励磁系统等数学模型，但往往缺少 实际参数，在计算中只能查用工厂或手册的典型数 据，或不得已采用简化模型。由于数据不全，且未计 及涡流、磁滞、饱和等实际运行工况的影响，所以计算 结果与实际情况不符，严重影响了计算的准确度和可 信度。如采用不考虑励磁系统作用的Ｅ 。恒定模型， 多数情况下使计算结果偏于保守，不能挖掘机组潜 力。有现场试验证实…，计及饱和效应的发电机稳态 电抗 实测值要比不计饱和效应的 设计值小 ２５％左右，这将对机组稳态运行功角以及静态稳定储 备产生显著的影响。 １ 辨识方法
基于大电网响应的同步发电机主导参数辨识方法研究
基于大电网响应的同步发电机主导参数辨识方法研究
同步发电机作为电力系统的核心元件,其参数的准确性不仅影响电力系统分析计算结果,还影响电网控制策略的制定。尽管历经多年的发展,同步发电机的参数辨识仍然是一个颇具挑战性的课题。在线辨识法将在线测量与辨识技术相结合,辨识得到的参数更符合电力系统实际运行工况,近年来一直是电力系统专家和学者的研究热点,但大多数现有研究并没有考虑扰动过程中的非线性因素影响,从而导致辨识结果可能存在较大的估计误差。因此,研究基于新理论、新技术的同步发电机参数在线辨识方法,并提出系统的、可行的发电机参数辨识方案,提高发电机参数的准确性,具有重要的理论价值和实际意义。
本文开展了基于大电网响应的同步发电机在线辨识方法研究,系统化的研究了新方法的可行性、主导发电机识别、辨识算法以及误差量化等问题。主要研究工作如下:1)研究基于大电网响应的同步发电机参数可辨识性问题,提出了基于主要海森方向(Principal Hessian Direction,PHD)理论的同步发电机参数在线可辨识性算法。首先建立发电机非线性模型参数辨识的目标函数,为参数辨识可行性分析提供基础;然后基于PHD算法提出了同步发电机参数在线辨识的可行性方案,避免传统的线性可辨识性算法出现的局部最优解而导致参数无法辨识的问题;最后提出基于关联性参数的评估分析方法,提高参数辨识的鲁棒性和准确性。仿真结果表明,本文提出的方法能够用于辅助参数在线辨识过程并为参数在线辨识的结果提供依据。
2)研究基于大电网响应的强相关发电机在线识别问题并提出了考虑系统结构特性和扰动响应两方面因素的主要振荡模式下强相关机组的识别算法。正确识别强相关机组是参数在线辨识的首要任务,本文首先建立了基于Prony的联络线振荡模式与小干扰稳定计算的区域间振荡模式之间的定量关系;进而推导了基于大电网相应的强相关机组的识别算法,解决目前识别算法无法进行主要振荡模式和强相关发电机同步识别的问题。通过多个算例仿真验证了本算法的合理性,为大电网响应下快速定位可辨识的发电机提供有力的工具。3)研究基于大电网响应的同步发电机参数在线辨识问题,提出一种基于KS-PGAS算法的发电机主导参数辨识方法。
同步发电机参数辨识的相关方法探讨
２２ 船电技术２００６年第１期
同步发电机参数辨识的相关方法探讨
张轶刘斌张启平 （中国船舶重工集团公司７１２研究所，武汉４３００６４） 摘要：随着电网安全及稳定运行问题的重要性日益突出，基于获得准确的系统模型和参数辨识方法，优化同步 发电机相关参数将是十分有意义的。本文针对当今几种比较典型的参数辨识方法做了系统的介绍，通过比较得出 何种方法对于同步电机的参数辨识是最适合的。 关键词：同步发电机参数辨识最ｄ，－乘法模拟进化法粒子群游 图书分类号：ＴＭ３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—４８６２（２００６）０１—００２２—０４
Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
Ｚｈａｎｇ Ｙｉ，Ｌｉｕ Ｂｉｎ，Ｚｈａｎｇ Ｑｉｐｉｎｇ （Ｗｕｈａｎ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＳＩＣ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｍｅａｎｉｎｇｆｕｌ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｘａｃｔ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｏｍｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗａｙｓ．Ｔｏ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｔｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｌｏｏｋｉｎｇ ｆｏ，．ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈａｔ ｉｓ ｅｑｕａｌ ｔＯ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｃａｔｉｏｎ ｆｏ，．ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ． ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｍｅｔｈｏｄ ｏｆｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ；ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｇｅｎｅｓｉｓ；ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ １引言 在电力系统的实际生产过程中，无论是离线 的系统计算，还是在线的实时监控，均迫切的需 要准确可信的系统动态数学模型或等值参数。 ＩＥＥＥ曾组织专门委员会，对用于电力系统计算分 析的各类同步发电机数学模型和参数测算方法进 行了归纳总结。９０年代中期，全国电网会议统计 报告中，将负荷、励磁系统、发电机及原动机调 速系统的建模和参数测试分别列居急需解决的研 究课题的第２、４、５和６位。 目前，同步发电机及励磁系统在线参数辨识 的研究主要集中在以下几个方面：怎样选取适当 的辨识信号和设计有效的辨识试验：怎样选取辨 识模型；．怎样证明辨识所得参数的有效性。 由于同步发电机存在饱和、涡流等复杂物理 现象，其中部分参数随运行工况呈现非线性，使 得辨识难度较大。目前，同步电机参数辨识方法 主要有基于最小二乘法的各种改进方法、模拟进 化法和粒子群游优化算法。 ２同步发电机参数辨识算法综述 ２．１经典辨识法 早期的建模方法又称经典辨识法。它通过作 阶跃响应、频率响应、脉冲响应等试验，测得对 象以时间或频率为变量的实验曲线，因此获得的 是一种非参数模型。经典辨识法只需要假定系统 是线性的，而不需要预先确定模型的具体结构， 因此它可用于任意复杂的系统。在获取相应的非