專利名稱：一種用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的pmu數(shù)據(jù)的篩選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)是決定發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況和行為的重要因素之一，其準(zhǔn)確性關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)分析計算仿真所用的發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)多是廠家所提供的理論值或設(shè)計值，由于不能涉及渦流、磁滯、飽和等實(shí)際運(yùn)行工況的影響，所得結(jié)果常常與實(shí)際工況不符。例如現(xiàn)場試驗(yàn)證明，對于水輪發(fā)電機(jī)，飽和后的發(fā)電機(jī)直軸同步電抗Xd和發(fā)電機(jī)交軸同步電抗Xq比非飽和值減少25%左右；對于汽輪發(fā)電機(jī)，則將減少 159Γ25%，在過電壓及強(qiáng)勵磁的情況下，飽和程度會大大增加。如果只采用廠家所提供的理論值或設(shè)計值，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)分析計算的準(zhǔn)確度和可信度，因此實(shí)時獲取準(zhǔn)確的發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)具有重要意義。基于全球定位系統(tǒng)(GPS)的相量測量單元(PMU)的出現(xiàn),為發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的在線辨識提供了有力的工具。與傳統(tǒng)測量方式相比，基于PMU的測量方式除了提供機(jī)端的電流、電壓、有功、無功外，還提供了傳統(tǒng)測量無法提供的功角信息，為發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的在線辨識提供了基礎(chǔ)。但由于現(xiàn)有技術(shù)中PMU數(shù)據(jù)多是來源于對測量數(shù)據(jù)的計算，電流、電壓等均來自測量，這樣就含有電流互感器、電壓互感器、數(shù)字采樣、FFT、濾波等各個環(huán)節(jié)帶來的誤差，將不可避免的使PMU數(shù)據(jù)存在誤差，這必將會給發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的辨識精度帶來一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法，得出PMU數(shù)據(jù)能用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的條件，實(shí)現(xiàn)對PMU數(shù)據(jù)的篩選，從而提高發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的辨識精度。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法，所述方法包括根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性，建立辨識發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)該數(shù)學(xué)模型確定辨識所需要的相量測量單元PMU量測數(shù)據(jù)，并將所述PMU測量得到的各電氣量數(shù)值轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值；根據(jù)靈敏度機(jī)理計算得到發(fā)電機(jī)同步電抗對各電氣量的靈敏度，獲得各電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響，由此判斷PMU量測數(shù)據(jù)能否用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識，實(shí)現(xiàn)對PMU量測數(shù)據(jù)的篩選。所需要的電氣量具體包括機(jī)端電壓、機(jī)端電流、勵磁電流、功角、有功或無功。所述根據(jù)靈敏度機(jī)理計算得到發(fā)電機(jī)同步電抗對各電氣量的靈敏度，具體包括
對直、交軸同步電抗Xd、Xq進(jìn)行靈敏度分析，得到直、交軸同步電抗Xd、Xq對各個電氣量的靈敏度。獲得各電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響，具體包括對直、交軸同步電抗Xd、Xq辨識精度影響大的PMU量測為功角和勵磁電流。所述由此判斷PMU量測數(shù)據(jù)能否用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識，具體包括當(dāng)交軸同步電抗Xq對功角的靈敏度大于1. 5,且直軸同步電抗Xd對勵磁電流的靈敏度大于1. 35時，判斷PMU量測數(shù)據(jù)能用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，首先根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性，建立辨識發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)該數(shù)學(xué)模型確定辨識所需要的相量測量單元PMU量測數(shù)據(jù)，以及所需要的電氣量，并將各電氣量轉(zhuǎn)換為標(biāo)么值；根據(jù)靈敏度機(jī)理計算得到發(fā)電機(jī)同步電抗對各電氣量的靈敏度，獲得各電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響，由此判斷PMU量測數(shù)據(jù)能否用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識，實(shí)現(xiàn)對PMU量測數(shù)據(jù)的篩選。通過該篩選方法就可以得出PMU數(shù)據(jù)能用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的條件，實(shí)現(xiàn)對PMU數(shù)據(jù)的篩選，從而提高發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的辨識精度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法流程不意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)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(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明實(shí)施例利用靈敏度分析方法對發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的PMU數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，利用該方法篩選出來的PMU數(shù)據(jù)在進(jìn)行發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識時，能夠較好的反應(yīng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能和動態(tài)特性。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法流程示意圖，所述方法包括步驟11 :根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性，建立辨識發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。步驟12 :根據(jù)該數(shù)學(xué)模型確定辨識所需要的相量測量單元PMU量測數(shù)據(jù)，并將所述PMU測量得到的各電氣量數(shù)值轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值。在該步驟中，電氣量指的是實(shí)際電力系統(tǒng)中的電氣量，包括機(jī)端電壓、機(jī)端電流、勵磁電流、功角、有功或無功等，PMU量測數(shù)據(jù)是指經(jīng)過PMU裝置測量得到的實(shí)際電力系統(tǒng)電氣量的數(shù)值。步驟13 :根據(jù)靈敏度機(jī)理計算得到發(fā)電機(jī)同步電抗對各電氣量的靈敏度。在該步驟中，所述靈敏度機(jī)理是利用系統(tǒng)中某些物理量的微分關(guān)系，來獲得因變量對自變量敏感程度的方法。它在電力系統(tǒng)分析與控制得到了廣泛的應(yīng)用，由步驟11中辨識發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，以及步驟12中所得出的電氣量信息可以看出，發(fā)電機(jī)同步電抗的辨識受機(jī)端電壓U、機(jī)端電流1、有功P、無功Q、功角δ、勵磁電流Ifd的影響。這樣就可以用靈敏度機(jī)理分析法對其影響程度進(jìn)行分析，進(jìn)而獲得各個電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響。參數(shù)的靈敏度越大，則其對應(yīng)的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響就越大，那么就可以將對應(yīng)的PMU量測篩選掉。具體實(shí)現(xiàn)中，通過對直、交軸同步電抗XcUXq進(jìn)行靈敏度分析，可以得到直、交軸同步電抗Xd、Xq對各個電氣量的靈敏度。
步驟14 :獲得各電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響，進(jìn)一步判斷PMU量測數(shù)據(jù)能否用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識，實(shí)現(xiàn)對PMU量測數(shù)據(jù)的篩選。在該步驟中，對直、交軸同步電抗XcUXq辨識精度影響大的PMU量測為功角和勵磁電流。并由此進(jìn)一步可知當(dāng)交軸同步電抗Xq對功角的靈敏度大于1. 5,且直軸同步電抗Xd對勵磁電流的靈敏度大于1. 35時，Xq和Xd的辨識結(jié)果精度較高，此時判斷PMU量測數(shù)據(jù)可以用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識；反之，則Xq和Xd的辨識結(jié)果精度較低，此時實(shí)測PMU數(shù)據(jù)不宜用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識。下面以具體的實(shí)例來對上述篩選方法進(jìn)行說明首先，根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性，建立辨識發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，具體過程如下，有如下標(biāo)么值方程組
_3] fWA—V⑴
[Uq=IfdXad-1dXd-1q^其中Ud為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓直軸分量；Uq為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓交軸分量；Id為發(fā)電機(jī)機(jī)端電流直軸分量；Iq為發(fā)電機(jī)機(jī)端電流交軸分量；Ifd為發(fā)電機(jī)勵磁電流；r為發(fā)電機(jī)定子繞組電阻；Xd為發(fā)電機(jī)直軸同步電抗；Xq為發(fā)電機(jī)交軸同步電抗。轉(zhuǎn)子基值系統(tǒng)需要滿足兩個約束條件:A.各繞組間互感可逆。B.保留傳統(tǒng)的標(biāo)幺值電機(jī)參數(shù)。滿足轉(zhuǎn)子基值系統(tǒng)約束條件的轉(zhuǎn)子勵磁電流基值為Ifdbase — y ^sbase其中Isb_為定子側(cè)電流基值；Ifdb_為勵磁電流基值；Lad為電樞電感有名值；Lfd為勵磁繞組和定子繞組的互感有名值。在具體實(shí)現(xiàn)中，由于Lad、Lfd的值不易獲得，給勵磁電流基值的求取帶來了困難。為了避免通過計算勵磁電流基準(zhǔn)值進(jìn)而求算其標(biāo)么值，本發(fā)明實(shí)施例中可以在同步電抗辨識
過程中增加一個待辨參數(shù)K，以K來表征勵磁電流標(biāo)幺值和有名值的關(guān)系，即1& =κ Η。其中，為勵磁電流有名值，Ifd為勵磁電流標(biāo)幺值，則(I)式可以表示為
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法，其特征在于，所述方法包括 根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性，建立辨識發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的數(shù)學(xué)模型； 根據(jù)該數(shù)學(xué)模型確定辨識所需要的相量測量單元PMU量測數(shù)據(jù)，并將所述PMU測量得到的各電氣量數(shù)值轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值； 根據(jù)靈敏度機(jī)理計算得到發(fā)電機(jī)同步電抗對各電氣量的靈敏度，獲得各電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響，由此判斷PMU量測數(shù)據(jù)能否用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識，實(shí)現(xiàn)對PMU量測數(shù)據(jù)的篩選。
2.如權(quán)利要求1所述用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法，其特征在于， 所需要的電氣量具體包括機(jī)端電壓、機(jī)端電流、勵磁電流、功角、有功或無功。
3.如權(quán)利要求1所述用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法，其特征在于，所述根據(jù)靈敏度機(jī)理計算得到發(fā)電機(jī)同步電抗對各電氣量的靈敏度，具體包括 對直、交軸同步電抗XcUXq進(jìn)行靈敏度分析，得到直、交軸同步電抗XcUXq對各個電氣量的靈敏度。
4.如權(quán)利要求1所述用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法，其特征在于，獲得各電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響，具體包括 對直、交軸同步電抗Xd、Xq辨識精度影響大的PMU量測為功角和勵磁電流。
5.如權(quán)利要求4所述用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法，其特征在于，所述由此判斷PMU量測數(shù)據(jù)能否用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識，具體包括 當(dāng)交軸同步電抗Xq對功角的靈敏度大于1.5，且直軸同步電抗Xd對勵磁電流的靈敏度大于1. 35時，判斷PMU量測數(shù)據(jù)能用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的PMU數(shù)據(jù)的篩選方法。首先根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性，建立辨識發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)該數(shù)學(xué)模型確定辨識所需要的相量測量單元PMU量測數(shù)據(jù)，以及所需要的電氣量，并將各電氣量轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值；根據(jù)靈敏度機(jī)理計算得到發(fā)電機(jī)同步電抗對各電氣量的靈敏度，獲得各電氣量的PMU量測誤差對同步電抗辨識精度的影響，由此判斷PMU量測數(shù)據(jù)能否用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識，實(shí)現(xiàn)對PMU量測數(shù)據(jù)的篩選。通過該篩選方法就可以得出PMU數(shù)據(jù)能用于發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)辨識的條件，實(shí)現(xiàn)對PMU數(shù)據(jù)的篩選，從而提高發(fā)電機(jī)同步電抗參數(shù)的辨識精度。
文檔編號H02P21/14GK103023419SQ201210539499
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者畢天姝, 張俊利, 薛安成, 杜貴和, 陳實(shí), 王正風(fēng), 湯偉, 胡世駿 申請人:華北電力大學(xué), 安徽省電力公司