專利名稱：同步發(fā)電機參數(shù)獲取方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于電力系統(tǒng)分析技術(shù)，特別是關(guān)于電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機參數(shù)獲取方 法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的容量和規(guī)模日益增大，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行成為首要問題。 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析廣泛采用數(shù)值仿真技術(shù)(如EMTP、BPA等)，數(shù)值仿真技術(shù)中合理而準 確的發(fā)電機參數(shù)對準確計算和分析電力系統(tǒng)有著決定性的意義。目前電力系統(tǒng)分析和計算普遍采用同步發(fā)電機參數(shù)的設(shè)計值或利用常規(guī)測試方 法(如空載短路試驗、三相短路試驗等)來測量發(fā)電機參數(shù)，其不足之處在于不能測量全套 發(fā)電機參數(shù)，同時離線測量不能有效考慮發(fā)電機的飽和、渦流效應(yīng)，使計算和分析結(jié)果存在 較大誤差，不能滿足迅速發(fā)展的電力系統(tǒng)對其分析和計算提出的要求。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中采用拋載法或在線參數(shù)時域辨識方法測量同步發(fā) 電機參數(shù)。采用拋載法測量同步發(fā)電機參數(shù)時，在特定轉(zhuǎn)子位置下(發(fā)電機分別只有d軸 或q軸磁通)，突然切除負載，利用定子端電壓的衰減曲線或勵磁繞組電流的變化曲線來求 取發(fā)電機的全套參數(shù)。上述的拋載法要求拋載前后勵磁電流不變，然而，受勵磁調(diào)節(jié)器工作 方式的限制以及自并勵系統(tǒng)中定子端電壓變化的影響，勵磁電流在拋載前后一般都會發(fā)生 變化，使得測量和分析條件與理論依據(jù)出現(xiàn)較大偏差。在線參數(shù)時域辨識方法在待測系統(tǒng) 上施加擾動信號并錄取動態(tài)響應(yīng)，在計算機上利用時間域辨識方法估計同步發(fā)電機參數(shù)， 比較典型的算法有最小二乘法、卡爾曼法、以及一些時域的優(yōu)化算法等。發(fā)電機在線參數(shù)時 域辨識方法存在的主要問題首先是只能主要通過與傳統(tǒng)方法得到的參數(shù)相對比以表明其 可信的程度，常會遇到不同試驗或同一試驗辨識所得的參數(shù)相差較大，即多解問題，因此無 法說明測量的精度；其次，試驗時同步發(fā)電機所在的環(huán)境復(fù)雜，受鄰近電機的影響以及來自 電網(wǎng)側(cè)的擾動等因素都將對試驗結(jié)果的精確度產(chǎn)生影響；另外，試驗時同步發(fā)電機處在正 常運行的狀態(tài)，輸入的擾動不能太大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種同步發(fā)電機參數(shù)獲取方法及系統(tǒng)，以獲得準確的同步發(fā) 電機參數(shù)，用于準確的分析電力系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種同步發(fā)電機參數(shù)獲取方法，所述的方法包括 根據(jù)發(fā)電機空載特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗分別生成空載特性 試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的空載特 性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性 仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型；對發(fā)電機空載特性 試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)進行擬合，生成飽和特性數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的飽和特 性數(shù)據(jù)分別修正所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的定子電壓數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)，生成定子電壓試驗波形及轉(zhuǎn)子電壓、電流波形；將發(fā)電 機出廠參數(shù)及空載滅磁試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)輸入到所述的空載滅 磁仿真模型中生成空載滅磁仿真波形；根據(jù)空載滅磁試驗的所述定子電壓試驗波形修正所 述的空載滅磁仿真波形，輸出瞬態(tài)時間常數(shù)；將所述的發(fā)電機出廠參數(shù)、瞬態(tài)時間常數(shù)及D 軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)分別輸入到對應(yīng) 的D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型中，生成D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形； 根據(jù)D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的所述定子電壓試驗波形分別修正所述的D軸拋載仿真 波形及Q軸拋載仿真波形，輸出D軸參數(shù)及Q軸參數(shù)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種同步發(fā)電機參數(shù)獲取系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包 括試驗數(shù)據(jù)生成單元，用于根據(jù)發(fā)電機空載特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸 拋載試驗分別生成空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試 驗數(shù)據(jù)；仿真模型創(chuàng)建單元，用于根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸 拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸拋 載仿真模型及Q軸拋載仿真模型；飽和特性曲線生成單元，用于對發(fā)電機空載特性試驗數(shù) 據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)進行擬合，生成飽和特性數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)修正單元，用于根據(jù)所 述的飽和特性數(shù)據(jù)分別修正所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗 數(shù)據(jù)中的定子電壓數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)，生成定子電壓試驗波形及轉(zhuǎn)子電壓、電流波 形；仿真波形生成單元，用于將發(fā)電機出廠參數(shù)及空載滅磁試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子 電壓、電流數(shù)據(jù)輸入到所述的空載滅磁仿真模型中生成空載滅磁仿真波形，及將所述的發(fā) 電機出廠參數(shù)、由波形擬合單元輸出的瞬態(tài)時間常數(shù)及D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗 數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)分別輸入到對應(yīng)的D軸拋載仿真模型及Q軸拋載 仿真模型中，生成對應(yīng)的D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形；波形擬合單元，用于根據(jù) 空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的所述定子電壓試驗波形分別修正所述的空 載滅磁仿真波形、D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形，并輸出D軸參數(shù)、Q軸參數(shù)及所述 的瞬態(tài)時間常數(shù)。本發(fā)明實施例的有益效果本發(fā)明充分考慮飽和、渦流等非線性因素的影響，提高 了參數(shù)的準確度，為電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性計算和動態(tài)穩(wěn)定性計算提供可靠的技術(shù)依據(jù)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是 本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還 可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例同步發(fā)電機參數(shù)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例同步發(fā)電機參數(shù)獲取方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例發(fā)電機空載特性試驗的試驗數(shù)據(jù)；圖4為本發(fā)明實施例D軸拋載試驗4#發(fā)電機的初始試驗工況；圖5為本發(fā)明實施例Q軸拋載試驗4#發(fā)電機的初始試驗工況；圖6為本發(fā)明實施例根據(jù)發(fā)電機飽和特性曲線得到的飽和特性數(shù)據(jù)；
圖7為本發(fā)明實施例額定定子電壓下的勵磁電壓Uf和勵磁電流If的基值；圖8為本發(fā)明實施例修正后的定子電壓Ut、轉(zhuǎn)子電壓Uf值；圖9為本發(fā)明實施例4#發(fā)電機D軸拋載勵磁電壓、勵磁電流、機端電壓試驗波形；圖10為本發(fā)明實施例4#發(fā)電機Q軸拋載勵磁電壓、勵磁電流、機端電壓及頻率試 驗波形；圖11為本發(fā)明實施例發(fā)電機的出廠參數(shù)；圖12為本發(fā)明實施例空載滅磁定子電壓試驗波形及空載滅磁仿真波形圖；圖13為本發(fā)明實施例D軸拋載時發(fā)電機模型參數(shù)的調(diào)整方向示意圖；圖14為本發(fā)明實施例4#發(fā)電機D軸拋載定子電壓衰減的試驗曲線與仿真曲線示 意圖；圖15為本發(fā)明實施例Q軸拋載時發(fā)電機模型參數(shù)的調(diào)整方向示意圖；圖16為本發(fā)明實施例4#發(fā)電機Q軸拋載定子電壓衰減的試驗曲線與仿真曲線；圖17為本發(fā)明實施例得到的發(fā)電機全套參數(shù)。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提供一種獲取同步發(fā)電機參數(shù)的方法及系統(tǒng)。該方法首先根據(jù)發(fā)電機空載 特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗分別得到對應(yīng)的電壓、電流試驗波 形，然后基于發(fā)電機出廠參數(shù)利用時域仿真工具建立與初始試驗工況對應(yīng)的仿真模型并進 行計算分析，通過仿真和試驗波形的一致性比較對模型參數(shù)進行校正，獲取最接近發(fā)電機 實際動態(tài)響應(yīng)的瞬態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)同步發(fā)電機參數(shù)的精確辨識。圖1為本發(fā)明實施例同步發(fā)電機參數(shù)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述的 同步發(fā)電機參數(shù)獲取系統(tǒng)包括試驗數(shù)據(jù)生成單元101、仿真模型創(chuàng)建單元102、飽和特性 曲線生成單元103、數(shù)據(jù)修正單元104、仿真波形生成單元105及波形擬合單元106。試驗數(shù)據(jù)生成單元101，用于根據(jù)發(fā)電機空載特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載 試驗及Q軸拋載試驗分別生成空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及 Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)。仿真模型創(chuàng)建單元102，用于根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D 軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸 拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型。飽和特性曲線生成單元103，用于對發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn) 子電流數(shù)據(jù)進行擬合，生成飽和特性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)修正單元104，用于根據(jù)所述的飽和特性數(shù)據(jù)分別修正所述的空載滅磁試驗 數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的定子電壓數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)，生 成定子電壓試驗波形及轉(zhuǎn)子電壓、電流波形。仿真波形生成單元105，用于將發(fā)電機出廠參數(shù)及空載滅磁試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)輸入到所述的空載滅磁仿真模型中生成空載滅磁仿真波形，及將 所述的發(fā)電機出廠參數(shù)、由波形擬合單元106輸出的瞬態(tài)時間常數(shù)及D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q 軸拋載試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)分別輸入到對應(yīng)的D軸拋載仿真模型 及Q軸拋載仿真模型中，生成對應(yīng)的D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形。波形擬合單元106，用于根據(jù)空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的所述 定子電壓試驗波形分別修正所述的空載滅磁仿真波形、D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真 波形，并輸出D軸參數(shù)、Q軸參數(shù)及所述的瞬態(tài)時間常數(shù)。所述的同步發(fā)電機參數(shù)獲取系統(tǒng)還可以包括基值生成單元，用于將所述的飽和 特性數(shù)據(jù)輸入到所述的空載特性仿真模型中生成空載特性試驗數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)子電壓、電流的基 值；所述的仿真波形生成單元105將所述轉(zhuǎn)子電壓、電流的基值分別輸入到空載滅磁仿真 模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型?？蛇x的，所述的仿真模型創(chuàng)建單元102具體用于根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)中 的額定定子電壓創(chuàng)建空載特性仿真模型；根據(jù)所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù) 據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的初始試驗工況分別創(chuàng)建空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型 及Q軸拋載仿真模型；所述的初始試驗工況包括初始定子電壓、有功負荷和/或無功負 荷。通常情況下，仿真模型創(chuàng)建單元102根據(jù)初始試驗工況，在PSCAD仿真程序中建立發(fā)電 機的空載特性仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型。仿真 模型由公式及參數(shù)組成，公式可以為Park電勢方程和磁鏈方程，Park電勢方程和磁鏈方程 為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)，在此不再贅述?？蛇x的，所述的飽和特性曲線生成單元103具體用于擬合發(fā)電機空載特性試驗數(shù) 據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)，生成飽和特性曲線；根據(jù)所述的飽和特性曲線修正從零 至額定電壓之間選取的η個點，生成飽和特性數(shù)據(jù)，其中η < 9。圖2為本發(fā)明實施例同步發(fā)電機參數(shù)獲取方法的流程圖，如圖2所示，所述的方法 包括步驟S201 根據(jù)發(fā)電機空載特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試 驗分別生成空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù) 據(jù)；步驟S202 根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù) 及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及 Q軸拋載仿真模型；步驟S203 對發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)進行擬合， 生成飽和特性數(shù)據(jù)；步驟S204 根據(jù)所述的飽和特性數(shù)據(jù)分別修正所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋 載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的定子電壓數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)，生成定子電壓 試驗波形及轉(zhuǎn)子電壓、電流波形；步驟S205 將發(fā)電機出廠參數(shù)及空載滅磁試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電 流數(shù)據(jù)輸入到所述的空載滅磁仿真模型中生成空載滅磁仿真波形；步驟S206 根據(jù)空載滅磁試驗的所述定子電壓試驗波形修正所述的空載滅磁仿 真波形，輸出瞬態(tài)時間常數(shù)；
步驟S207 將所述的發(fā)電機出廠參數(shù)、瞬態(tài)時間常數(shù)及D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸 拋載試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)分別輸入到對應(yīng)的D軸拋載仿真模型及 Q軸拋載仿真模型中，生成D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形；步驟S208 根據(jù)D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的所述定子電壓試驗波形分別修正 所述的D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形，輸出D軸參數(shù)及Q軸參數(shù)。在生成飽和特性數(shù)據(jù)之后，所述的方法還包括將所述的飽和特性數(shù)據(jù)輸入到所 述的空載特性仿真模型中生成空載特性試驗數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)子電壓、電流的基值；將所述轉(zhuǎn)子電 壓、電流的基值分別輸入到所述的空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模 型。可選的，根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及 Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q 軸拋載仿真模型包括根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)中的額定定子電壓創(chuàng)建空載特性仿真 模型；根據(jù)所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的初始試 驗工況分別創(chuàng)建空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型。所述的初始 試驗工況包括初始定子電壓、有功負荷和/或無功負荷。通常情況下，仿真模型創(chuàng)建單元 102根據(jù)初始試驗工況，在PSCAD仿真程序中建立發(fā)電機的空載特性仿真模型、空載滅磁仿 真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型?？蛇x的，所述對發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)進行擬 合，生成飽和特性數(shù)據(jù)包括擬合發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)， 生成飽和特性曲線；根據(jù)所述的飽和特性曲線修正從零至額定電壓之間選取的η個點，生 成飽和特性數(shù)據(jù)，其中η <9。下面詳細說明如何獲取同步發(fā)電機的參數(shù)。在同步發(fā)電機的實際工況下進行現(xiàn)場試驗，分別進行發(fā)電機空載特性試驗、空載 滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗，記錄每種試驗的試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)主要包括轉(zhuǎn) 子電流If、轉(zhuǎn)子電壓Uf、定子電流It及定子電壓Ut，試驗時還要記錄空載滅磁試驗、D軸拋 載試驗及Q軸拋載試驗的初始試驗工況。初始試驗工況用于建立仿真模型。發(fā)電機空載特性試驗將同步發(fā)電機定子繞組開路，將發(fā)電機轉(zhuǎn)速調(diào)至額定轉(zhuǎn)速， 逐步增大轉(zhuǎn)子電壓Uf,分別記錄不同轉(zhuǎn)子電壓Uf下的定子電壓隊、轉(zhuǎn)子電流If及定子電流 It、額定定子電壓等試驗數(shù)據(jù)。圖3為本發(fā)明實施例發(fā)電機空載特性試驗的試驗數(shù)據(jù)。如圖3所示，Utup為定子電 壓上升過程中的電壓，Utdown為定子電壓下降過程中的電壓，Utave為定子電壓的平均值。根據(jù)同步發(fā)電機的額定定子電壓，例如某一臺發(fā)電機(假設(shè)為4#發(fā)電機)的額定 定子電壓為22KV，利用PSCAD仿真軟件建立同步發(fā)電機的空載仿真模型?？蛰d滅磁試驗勵磁變輸入側(cè)接6kV臨時電源，勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)置手動或自動它勵 方式，發(fā)電機轉(zhuǎn)速調(diào)至額定轉(zhuǎn)速，打開機組出口開關(guān)，保持發(fā)電機在額定電壓下空載運行， 啟動PMDR-200數(shù)字錄波儀，跳開滅磁開關(guān)，轉(zhuǎn)子回路經(jīng)滅磁電阻短路。等發(fā)電機極端電壓 衰減到零后，停止數(shù)字錄波，得到發(fā)電機定子電壓Ut、定子電流It、轉(zhuǎn)子電壓叫及轉(zhuǎn)子電流 If?？蛰d滅磁試驗試驗開始時還要記錄空載滅磁試驗的初始試驗工況。空載滅磁試驗的初 始試驗工況為同步發(fā)電機的額定定子電壓，所以空載仿真模型與空載滅磁模型相同。
D軸拋載試驗將發(fā)電機合閘并網(wǎng)運行，帶有功負荷小于1麗，無功-70Mvar左右， 啟動錄波儀，打開并網(wǎng)開關(guān)，記錄D軸拋載試驗的試驗數(shù)據(jù)定子電壓Ut、定子電流It、轉(zhuǎn)子 電壓Uf及轉(zhuǎn)子電流If。D軸拋載試驗試驗開始時還要記錄D軸拋載試驗的初始試驗工況。 D軸拋載試驗的初始試驗工況為定子電壓及無功負荷，圖4為本發(fā)明實施例D軸拋載試驗 4#發(fā)電機的初始試驗工況。Q軸拋載試驗發(fā)電機并網(wǎng)運行，調(diào)整發(fā)電機有功功率，使得功角與功率因數(shù)角相 等為止，啟動錄波儀，打開并網(wǎng)開關(guān)，記錄Q軸拋載試驗的試驗數(shù)據(jù)定子電壓隊、定子電流 It、轉(zhuǎn)子電壓Uf及轉(zhuǎn)子電流If。Q軸拋載試驗試驗開始時還要記錄Q軸拋載試驗的初始試 驗工況。Q軸拋載試驗的初始試驗工況為定子電壓、有功負荷及無功負荷，圖5為本發(fā)明實 施例Q軸拋載試驗4#發(fā)電機的初始試驗工況。根據(jù)空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的初始試驗工況分別創(chuàng)建空載 滅磁模型、D軸拋載模型及Q軸拋載模型?？蛰d滅磁試驗的初始試驗工況為同步發(fā)電機的 額定定子電壓，所以空載仿真模型與空載滅磁模型相同，需要根據(jù)空載滅磁試驗的額定定 子電壓創(chuàng)建空載滅磁模型。根據(jù)圖4中4#發(fā)電機的初始試驗工況創(chuàng)建D軸拋載模型。根 據(jù)圖4中4#發(fā)電機的初始試驗工況創(chuàng)建D軸拋載模型。仿真模型由公式及參數(shù)組成，公式 可以為Park電勢方程和磁鏈方程，Park電勢方程和磁鏈方程為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技 術(shù)，在此不再贅述。根據(jù)圖3中記錄的空載試驗數(shù)據(jù)Ut-Uf上升及下降試驗數(shù)據(jù)，取兩者平均值，進行 多項式擬合，擬合得到發(fā)電機飽和特性曲線；從特性曲線上取零至額定定子電壓η (η ^ 9) 個點，根據(jù)發(fā)電機飽和特性曲線得到飽和特性數(shù)據(jù)，飽和特性數(shù)據(jù)如圖6所示。將圖6中的 飽和特性數(shù)據(jù)輸入到空載仿真模型中，仿真得到額定定子電壓下的勵磁電壓Uf和勵磁電流 If的基值(即額定電壓下的勵磁電壓Uf和勵磁電流If)，如圖7所示。根據(jù)圖6中的飽和特性數(shù)據(jù)分別修正空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試 驗的定子電壓ut、轉(zhuǎn)子電壓Uf及轉(zhuǎn)子電流If，具體的操作是將圖6中的飽和特性數(shù)據(jù)輸入到 空載仿真模型中，根據(jù)得到的波形修正空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的定子 電壓Ut、轉(zhuǎn)子電壓Uf及轉(zhuǎn)子電流If，生成定子電壓試驗波形及轉(zhuǎn)子電壓、電流波形。圖8為 本發(fā)明實施例修正后的定子電壓隊、轉(zhuǎn)子電壓Uf值。圖9為4#發(fā)電機D軸拋載勵磁電壓、 勵磁電流、機端電壓試驗波形，圖10為4#發(fā)電機Q軸拋載勵磁電壓、勵磁電流、機端電壓及 頻率(轉(zhuǎn)速)試驗波形。完成上述定子電壓Ut、轉(zhuǎn)子電壓Uf及轉(zhuǎn)子電流If的修正后，就可以將前面得到參 數(shù)分別輸入到空載滅磁模型、D軸拋載模型及Q軸拋載模型中得到對應(yīng)的仿真波形，與試驗 的定子電壓曲線擬合得到相應(yīng)的參數(shù)。因為D軸拋載模型及Q軸拋載模型中需要輸入在空 載滅磁仿真波形中得到的參數(shù)，所以要先進行空載滅磁模型的輸入。輸入到空載滅磁模型中的參數(shù)包括發(fā)電機的出廠參數(shù)、勵磁電壓Uf和勵磁電流 If的基值及修正后空載滅磁試驗的轉(zhuǎn)子電壓Uf及轉(zhuǎn)子電流If (圖8中空載滅磁試驗的定子 電壓Ut、轉(zhuǎn)子電壓叫值)。發(fā)電機的出廠參數(shù)如圖11所示。將發(fā)電機的出廠參數(shù)、勵磁電壓Uf和勵磁電流If的基值及圖8中空載滅磁試驗的 轉(zhuǎn)子電Suf及轉(zhuǎn)子電流If值輸入到空載滅磁模型后，得到空載滅磁仿真波形。以飽和特性 數(shù)據(jù)修正后得到的空載滅磁定子電壓試驗波形為擬合目標，調(diào)整空載滅磁仿真模型中的參數(shù)(調(diào)節(jié)出廠參數(shù)中的瞬態(tài)時間常數(shù)TdO')，使空載滅磁仿真波形與空載滅磁定子電壓試 驗波形趨于一致，得到準確的TdO'?？蛰d滅磁定子電壓試驗波形及空載滅磁仿真波形如圖 12所示。從空載滅磁仿真波形中得到TdO'后，就可以向D軸拋載模型及Q軸拋載模型中 輸入?yún)?shù)，輸入D軸拋載模型及Q軸拋載模型中的參數(shù)包括圖11中的出廠參數(shù)、擬合得到 的TdO'、勵磁電壓Uf和勵磁電流If的基值、轉(zhuǎn)子電壓Uf的及轉(zhuǎn)子電流If，分別得到D軸 拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形。以飽和特性數(shù)據(jù)修正后得到的D軸拋載定子電壓試驗波形為擬合目標，調(diào)整空載 滅磁仿真模型中的參數(shù)，D軸拋載時發(fā)電機模型參數(shù)的調(diào)整方向如圖13所示，包括D軸電抗 Xd，D軸瞬態(tài)電抗Xd'，D軸超瞬態(tài)電抗Xd〃 , TdO'及超瞬態(tài)時間常數(shù)TdO"，調(diào)整方向如 圖13所示。調(diào)整空載滅磁仿真模型中的上述參數(shù)使D軸拋載仿真波形與D軸拋載定子電 壓試驗波形趨于一致，得到準確的D軸電抗Xd，D軸瞬態(tài)電抗Xd'，D軸超瞬態(tài)電抗Xd"， TdO'及超瞬態(tài)時間常數(shù)TdO"。圖14為4#發(fā)電機D軸拋載定子電壓衰減的試驗曲線與仿 真曲線。以飽和特性數(shù)據(jù)修正后得到的Q軸拋載定子電壓試驗波形為擬合目標，調(diào)整空載 滅磁仿真模型中的參數(shù)，Q軸拋載時發(fā)電機模型參數(shù)的調(diào)整方向如圖15所示，包括Q軸電抗 Xq，Q軸瞬態(tài)電抗Xq'，Q軸超瞬態(tài)電抗Xq〃 , TqO'及超瞬態(tài)時間常數(shù)TqO"，調(diào)整方向如 圖15所示。調(diào)整空載滅磁仿真模型中的上述參數(shù)使Q軸拋載仿真波形與Q軸拋載定子電 壓試驗波形趨于一致，得到準確的Q軸電抗Xq，Q軸瞬態(tài)電抗Xq'，Q軸超瞬態(tài)電抗Xq"， TqO'及超瞬態(tài)時間常數(shù)TqO"。圖16為4#發(fā)電機Q軸拋載定子電壓衰減的試驗曲線與仿 真曲線。經(jīng)過上述過程，就可以得到發(fā)電機的全套參數(shù)，圖17為本發(fā)明實施例得到的發(fā)電 機全套參數(shù)。本發(fā)明的有益技術(shù)效果利用本發(fā)明得到的同步發(fā)電機參數(shù)，能夠驗證發(fā)電機出 廠參數(shù)的有效性，為電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性計算和動態(tài)穩(wěn)定性計算提供可靠的技術(shù)依據(jù)， 從而提高電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行水平。具體如下1.本發(fā)明在同步發(fā)電機的實際工況下進行現(xiàn)場試驗，充分考慮了飽和、渦流等非 線性因素對參數(shù)變化的影響，提高了測試結(jié)果的精確度； 2.本發(fā)明能夠獲得全套的同步發(fā)電機參數(shù)，并且對發(fā)電機和電網(wǎng)的沖擊比三相突 然短路法小，試驗過程簡單，容易操作，便于推廣應(yīng)用；3.本發(fā)明通過將拋載法與時域仿真技術(shù)相結(jié)合，將勵磁電壓的實際變化準確地考 慮進拋載的動態(tài)過程中，從而補償了勵磁系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)的影響，提高了測算的發(fā)電機參數(shù) 的精確度；4.本發(fā)明以試驗波形為擬合目標對同步發(fā)電機模型的仿真參數(shù)進行校正，為實現(xiàn) 發(fā)電機參數(shù)的精確辨識提供了可靠依據(jù)。以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明 的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種同步發(fā)電機參數(shù)獲取方法，其特征在于，所述的方法包括根據(jù)發(fā)電機空載特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗分別生成空載 特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗 數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模 型；對發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)進行擬合，生成飽和特性曲線.一入 ，根據(jù)所述的飽和特性曲線分別修正所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q 軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的定子電壓數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)，生成定子電壓試驗波形及轉(zhuǎn)子 電壓、電流波形；將發(fā)電機出廠參數(shù)及空載滅磁試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)輸入到所 述的空載滅磁仿真模型中生成空載滅磁仿真波形；根據(jù)空載滅磁試驗的所述定子電壓試驗波形修正所述的空載滅磁仿真波形，輸出瞬態(tài) 時間常數(shù)；將所述的發(fā)電機出廠參數(shù)、瞬態(tài)時間常數(shù)及D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中 修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)分別輸入到對應(yīng)的D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模 型中，生成D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形；根據(jù)D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的所述定子電壓試驗波形分別修正所述的D軸拋載 仿真波形及Q軸拋載仿真波形，輸出D軸參數(shù)及Q軸參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試 驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性仿真模型、空載滅磁仿真 模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型包括根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)中的額定定子電壓創(chuàng)建空載特性仿真模型； 根據(jù)所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的初始試驗 工況分別創(chuàng)建空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子 電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)進行擬合，生成飽和特性曲線包括擬合發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)，生成飽和特性曲線； 根據(jù)所述的飽和特性曲線修正從零至額定電壓之間選取的η個點，生成飽和特性數(shù) 據(jù)，其中η<9。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在生成飽和特性數(shù)據(jù)之后，所述的方法還包括將所述的飽和特性數(shù)據(jù)輸入到所述的空載特性仿真模型中生成空載特性試驗數(shù)據(jù)中 轉(zhuǎn)子電壓、電流的基值；將所述轉(zhuǎn)子電壓、電流的基值分別輸入到所述的空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型 及Q軸拋載仿真模型。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的初始試驗工況包括初始定子電壓、 有功負荷和/或無功負荷。
6.一種同步發(fā)電機參數(shù)獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括試驗數(shù)據(jù)生成單元，用于根據(jù)發(fā)電機空載特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q 軸拋載試驗分別生成空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載 試驗數(shù)據(jù)；仿真模型創(chuàng)建單元，用于根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)、空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載 試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建空載特性仿真模型、空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿 真模型及Q軸拋載仿真模型；飽和特性曲線生成單元，用于對發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù) 據(jù)進行擬合，生成飽和特性曲線；數(shù)據(jù)修正單元，根據(jù)所述的飽和特性曲線分別修正所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載 試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的定子電壓數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)，生成定子電壓試 驗波形及轉(zhuǎn)子電壓、電流波形；仿真波形生成單元，用于將發(fā)電機出廠參數(shù)及空載滅磁試驗數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子 電壓、電流數(shù)據(jù)輸入到所述的空載滅磁仿真模型中生成空載滅磁仿真波形，及將所述的發(fā) 電機出廠參數(shù)、由波形擬合單元輸出的瞬態(tài)時間常數(shù)及D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗 數(shù)據(jù)中修正后的所述轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)分別輸入到對應(yīng)的D軸拋載仿真模型及Q軸拋載 仿真模型中，生成對應(yīng)的D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形；波形擬合單元，用于根據(jù)空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的所述定子電壓 試驗波形分別修正所述的空載滅磁仿真波形、D軸拋載仿真波形及Q軸拋載仿真波形，并輸 出D軸參數(shù)、Q軸參數(shù)及所述的瞬態(tài)時間常數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的仿真模型創(chuàng)建單元具體用于根據(jù)所述的空載特性試驗數(shù)據(jù)中的額定定子電壓 創(chuàng)建空載特性仿真模型；根據(jù)所述的空載滅磁試驗數(shù)據(jù)、D軸拋載試驗數(shù)據(jù)及Q軸拋載試驗 數(shù)據(jù)中的初始試驗工況分別創(chuàng)建空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的飽和特性曲線生成單元具體用于擬合發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓 及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)，生成飽和特性曲線；根據(jù)所述的飽和特性曲線修正從零至額定電壓之間 選取的η個點，生成飽和特性數(shù)據(jù)，其中η < 9。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括基值生成單元，用于將所述的飽和特性數(shù)據(jù)輸入到所述的空載特性仿真模型中生成空 載特性試驗數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)子電壓、電流的基值；所述的仿真波形生成單元將所述轉(zhuǎn)子電壓、電流 的基值分別輸入到空載滅磁仿真模型、D軸拋載仿真模型及Q軸拋載仿真模型。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的初始試驗工況包括初始定子電壓、 有功負荷和/或無功負荷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種同步發(fā)電機參數(shù)獲取方法及系統(tǒng)，該方法包括根據(jù)空載特性試驗、空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗的試驗數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建對應(yīng)的仿真模型；對發(fā)電機空載特性試驗數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)子電壓及轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)擬合生成飽和特性曲線以修正空載滅磁試驗、D軸拋載試驗及Q軸拋載試驗數(shù)據(jù)中的定子電壓數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)，生成定子電壓試驗波形；將發(fā)電機出廠參數(shù)及試驗數(shù)據(jù)中修正后的轉(zhuǎn)子電壓、電流數(shù)據(jù)輸入到仿真模型；根據(jù)定子電壓試驗波形修正仿真波形，輸出瞬態(tài)時間常數(shù)、D軸參數(shù)及Q軸參數(shù)。本發(fā)明充分考慮飽和、渦流等非線性因素的影響，提高了參數(shù)的準確度，為電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性計算和動態(tài)穩(wěn)定性計算提供可靠的技術(shù)依據(jù)。
文檔編號G01R31/34GK102073012SQ20091023764
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者吳宇輝, 李 雨, 白愷, 趙偉, 高洵 申請人:華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華北電網(wǎng)有限公司