CN102073012A - 同步发电机参数获取方法及系统 - Google Patents

同步发电机参数获取方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102073012A
CN102073012A CN2009102376475A CN200910237647A CN102073012A CN 102073012 A CN102073012 A CN 102073012A CN 2009102376475 A CN2009102376475 A CN 2009102376475A CN 200910237647 A CN200910237647 A CN 200910237647A CN 102073012 A CN102073012 A CN 102073012A
Authority
CN
China
Prior art keywords
test
axle
unloaded
demagnetization
realistic model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009102376475A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102073012B (zh
Inventor
白恺
李�雨
高洵
吴宇辉
赵伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
North China Electric Power Research Institute Co Ltd
North China Grid Co Ltd
Original Assignee
North China Electric Power Research Institute Co Ltd
North China Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power Research Institute Co Ltd, North China Grid Co Ltd filed Critical North China Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority to CN 200910237647 priority Critical patent/CN102073012B/zh
Publication of CN102073012A publication Critical patent/CN102073012A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102073012B publication Critical patent/CN102073012B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明提供一种同步发电机参数获取方法及系统，该方法包括：根据空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的试验数据分别创建对应的仿真模型；对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据拟合生成饱和特性曲线以修正空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形；将发电机出厂参数及试验数据中修正后的转子电压、电流数据输入到仿真模型；根据定子电压试验波形修正仿真波形，输出瞬态时间常数、D轴参数及Q轴参数。本发明充分考虑饱和、涡流等非线性因素的影响，提高了参数的准确度，为电力系统的暂态稳定性计算和动态稳定性计算提供可靠的技术依据。

Description

同步发电机参数获取方法及系统
技术领域
本发明是关于电力系统分析技术，特别是关于电力系统中同步发电机参数获取方法及系统。
背景技术
随着电力系统的容量和规模日益增大，电力系统的安全稳定运行成为首要问题。电力系统稳定性分析广泛采用数值仿真技术(如EMTP、BPA等)，数值仿真技术中合理而准确的发电机参数对准确计算和分析电力系统有着决定性的意义。
目前电力系统分析和计算普遍采用同步发电机参数的设计值或利用常规测试方法(如空载短路试验、三相短路试验等)来测量发电机参数，其不足之处在于不能测量全套发电机参数，同时离线测量不能有效考虑发电机的饱和、涡流效应，使计算和分析结果存在较大误差，不能满足迅速发展的电力系统对其分析和计算提出的要求。
为了解决上述问题，现有技术中采用抛载法或在线参数时域辨识方法测量同步发电机参数。采用抛载法测量同步发电机参数时，在特定转子位置下(发电机分别只有d轴或q轴磁通)，突然切除负载，利用定子端电压的衰减曲线或励磁绕组电流的变化曲线来求取发电机的全套参数。上述的抛载法要求抛载前后励磁电流不变，然而，受励磁调节器工作方式的限制以及自并励系统中定子端电压变化的影响，励磁电流在抛载前后一般都会发生变化，使得测量和分析条件与理论依据出现较大偏差。在线参数时域辨识方法在待测系统上施加扰动信号并录取动态响应，在计算机上利用时间域辨识方法估计同步发电机参数，比较典型的算法有最小二乘法、卡尔曼法、以及一些时域的优化算法等。发电机在线参数时域辨识方法存在的主要问题首先是只能主要通过与传统方法得到的参数相对比以表明其可信的程度，常会遇到不同试验或同一试验辨识所得的参数相差较大，即多解问题，因此无法说明测量的精度；其次，试验时同步发电机所在的环境复杂，受邻近电机的影响以及来自电网侧的扰动等因素都将对试验结果的精确度产生影响；另外，试验时同步发电机处在正常运行的状态，输入的扰动不能太大。
发明内容
本发明目的在于提供一种同步发电机参数获取方法及系统，以获得准确的同步发电机参数，用于准确的分析电力系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种同步发电机参数获取方法，所述的方法包括：根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性数据；根据所述的饱和特性数据分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形；根据空载灭磁试验的所述定子电压试验波形修正所述的空载灭磁仿真波形，输出瞬态时间常数；将所述的发电机出厂参数、瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；根据D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，输出D轴参数及Q轴参数。
为了实现上述目的，本发明还提供一种同步发电机参数获取系统，所述的系统包括：试验数据生成单元，用于根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；仿真模型创建单元，用于根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；饱和特性曲线生成单元，用于对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性数据；数据修正单元，用于根据所述的饱和特性数据分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；仿真波形生成单元，用于将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形，及将所述的发电机出厂参数、由波形拟合单元输出的瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成对应的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；波形拟合单元，用于根据空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的空载灭磁仿真波形、D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，并输出D轴参数、Q轴参数及所述的瞬态时间常数。
本发明实施例的有益效果：本发明充分考虑饱和、涡流等非线性因素的影响，提高了参数的准确度，为电力系统的暂态稳定性计算和动态稳定性计算提供可靠的技术依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例同步发电机参数获取系统的结构示意图；
图2为本发明实施例同步发电机参数获取方法的流程图；
图3为本发明实施例发电机空载特性试验的试验数据；
图4为本发明实施例D轴抛载试验4#发电机的初始试验工况；
图5为本发明实施例Q轴抛载试验4#发电机的初始试验工况；
图6为本发明实施例根据发电机饱和特性曲线得到的饱和特性数据；
图7为本发明实施例额定定子电压下的励磁电压Uf和励磁电流If的基值；
图8为本发明实施例修正后的定子电压Ut、转子电压Uf值；
图9为本发明实施例4#发电机D轴抛载励磁电压、励磁电流、机端电压试验波形；
图10为本发明实施例4#发电机Q轴抛载励磁电压、励磁电流、机端电压及频率试验波形；
图11为本发明实施例发电机的出厂参数；
图12为本发明实施例空载灭磁定子电压试验波形及空载灭磁仿真波形图；
图13为本发明实施例D轴抛载时发电机模型参数的调整方向示意图；
图14为本发明实施例4#发电机D轴抛载定子电压衰减的试验曲线与仿真曲线示意图；
图15为本发明实施例Q轴抛载时发电机模型参数的调整方向示意图；
图16为本发明实施例4#发电机Q轴抛载定子电压衰减的试验曲线与仿真曲线；
图17为本发明实施例得到的发电机全套参数。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种获取同步发电机参数的方法及系统。该方法首先根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别得到对应的电压、电流试验波形，然后基于发电机出厂参数利用时域仿真工具建立与初始试验工况对应的仿真模型并进行计算分析，通过仿真和试验波形的一致性比较对模型参数进行校正，获取最接近发电机实际动态响应的瞬态参数，实现同步发电机参数的精确辨识。
图1为本发明实施例同步发电机参数获取系统的结构示意图，如图1所示，所述的同步发电机参数获取系统包括：试验数据生成单元101、仿真模型创建单元102、饱和特性曲线生成单元103、数据修正单元104、仿真波形生成单元105及波形拟合单元106。
试验数据生成单元101，用于根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据。
仿真模型创建单元102，用于根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
饱和特性曲线生成单元103，用于对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性数据。
数据修正单元104，用于根据所述的饱和特性数据分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形。
仿真波形生成单元105，用于将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形，及将所述的发电机出厂参数、由波形拟合单元106输出的瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成对应的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形。
波形拟合单元106，用于根据空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的空载灭磁仿真波形、D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，并输出D轴参数、Q轴参数及所述的瞬态时间常数。
所述的同步发电机参数获取系统还可以包括：基值生成单元，用于将所述的饱和特性数据输入到所述的空载特性仿真模型中生成空载特性试验数据中转子电压、电流的基值；所述的仿真波形生成单元105将所述转子电压、电流的基值分别输入到空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
可选的，所述的仿真模型创建单元102具体用于根据所述的空载特性试验数据中的额定定子电压创建空载特性仿真模型；根据所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的初始试验工况分别创建空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；所述的初始试验工况包括：初始定子电压、有功负荷和/或无功负荷。通常情况下，仿真模型创建单元102根据初始试验工况，在PSCAD仿真程序中建立发电机的空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。仿真模型由公式及参数组成，公式可以为Park电势方程和磁链方程，Park电势方程和磁链方程为本领域技术人员熟知的技术，在此不再赘述。
可选的，所述的饱和特性曲线生成单元103具体用于拟合发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据，生成饱和特性曲线；根据所述的饱和特性曲线修正从零至额定电压之间选取的n个点，生成饱和特性数据，其中n≤9。
图2为本发明实施例同步发电机参数获取方法的流程图，如图2所示，所述的方法包括：
步骤S201：根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；
步骤S202：根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；
步骤S203：对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性数据；
步骤S204：根据所述的饱和特性数据分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；
步骤S205：将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形；
步骤S206：根据空载灭磁试验的所述定子电压试验波形修正所述的空载灭磁仿真波形，输出瞬态时间常数；
步骤S207：将所述的发电机出厂参数、瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；
步骤S208：根据D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，输出D轴参数及Q轴参数。
在生成饱和特性数据之后，所述的方法还包括：将所述的饱和特性数据输入到所述的空载特性仿真模型中生成空载特性试验数据中转子电压、电流的基值；将所述转子电压、电流的基值分别输入到所述的空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
可选的，根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型包括：根据所述的空载特性试验数据中的额定定子电压创建空载特性仿真模型；根据所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的初始试验工况分别创建空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。所述的初始试验工况包括：初始定子电压、有功负荷和/或无功负荷。通常情况下，仿真模型创建单元102根据初始试验工况，在PSCAD仿真程序中建立发电机的空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
可选的，所述对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性数据包括：拟合发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据，生成饱和特性曲线；根据所述的饱和特性曲线修正从零至额定电压之间选取的n个点，生成饱和特性数据，其中n≤9。
下面详细说明如何获取同步发电机的参数。
在同步发电机的实际工况下进行现场试验，分别进行发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验，记录每种试验的试验数据，试验数据主要包括转子电流If、转子电压Uf、定子电流It及定子电压Ut，试验时还要记录空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的初始试验工况。初始试验工况用于建立仿真模型。
发电机空载特性试验：将同步发电机定子绕组开路，将发电机转速调至额定转速，逐步增大转子电压Uf，分别记录不同转子电压Uf下的定子电压Ut、转子电流If及定子电流It、额定定子电压等试验数据。
图3为本发明实施例发电机空载特性试验的试验数据。如图3所示，Utup为定子电压上升过程中的电压，Utdown为定子电压下降过程中的电压，Utave为定子电压的平均值。
根据同步发电机的额定定子电压，例如某一台发电机(假设为4#发电机)的额定定子电压为22KV，利用PSCAD仿真软件建立同步发电机的空载仿真模型。
空载灭磁试验：励磁变输入侧接6kV临时电源，励磁调节器设置手动或自动它励方式，发电机转速调至额定转速，打开机组出口开关，保持发电机在额定电压下空载运行，启动PMDR-200数字录波仪，跳开灭磁开关，转子回路经灭磁电阻短路。等发电机极端电压衰减到零后，停止数字录波，得到发电机定子电压Ut、定子电流It、转子电压Uf及转子电流If。空载灭磁试验试验开始时还要记录空载灭磁试验的初始试验工况。空载灭磁试验的初始试验工况为同步发电机的额定定子电压，所以空载仿真模型与空载灭磁模型相同。
D轴抛载试验：将发电机合闸并网运行，带有功负荷小于1MW，无功-70Mvar左右，启动录波仪，打开并网开关，记录D轴抛载试验的试验数据：定子电压Ut、定子电流It、转子电压Uf及转子电流If。D轴抛载试验试验开始时还要记录D轴抛载试验的初始试验工况。D轴抛载试验的初始试验工况为定子电压及无功负荷，图4为本发明实施例D轴抛载试验4#发电机的初始试验工况。
Q轴抛载试验：发电机并网运行，调整发电机有功功率，使得功角与功率因数角相等为止，启动录波仪，打开并网开关，记录Q轴抛载试验的试验数据：定子电压Ut、定子电流It、转子电压Uf及转子电流If。Q轴抛载试验试验开始时还要记录Q轴抛载试验的初始试验工况。Q轴抛载试验的初始试验工况为定子电压、有功负荷及无功负荷，图5为本发明实施例Q轴抛载试验4#发电机的初始试验工况。
根据空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的初始试验工况分别创建空载灭磁模型、D轴抛载模型及Q轴抛载模型。空载灭磁试验的初始试验工况为同步发电机的额定定子电压，所以空载仿真模型与空载灭磁模型相同，需要根据空载灭磁试验的额定定子电压创建空载灭磁模型。根据图4中4#发电机的初始试验工况创建D轴抛载模型。根据图4中4#发电机的初始试验工况创建D轴抛载模型。仿真模型由公式及参数组成，公式可以为Park电势方程和磁链方程，Park电势方程和磁链方程为本领域技术人员熟知的技术，在此不再赘述。
根据图3中记录的空载试验数据Ut-Uf上升及下降试验数据，取两者平均值，进行多项式拟合，拟合得到发电机饱和特性曲线；从特性曲线上取零至额定定子电压n(n≤9)个点，根据发电机饱和特性曲线得到饱和特性数据，饱和特性数据如图6所示。将图6中的饱和特性数据输入到空载仿真模型中，仿真得到额定定子电压下的励磁电压Uf和励磁电流If的基值(即额定电压下的励磁电压Uf和励磁电流If)，如图7所示。
根据图6中的饱和特性数据分别修正空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的定子电压Ut、转子电压Uf及转子电流If，具体的操作是将图6中的饱和特性数据输入到空载仿真模型中，根据得到的波形修正空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的定子电压Ut、转子电压Uf及转子电流If，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形。图8为本发明实施例修正后的定子电压Ut、转子电压Uf值。图9为4#发电机D轴抛载励磁电压、励磁电流、机端电压试验波形，图10为4#发电机Q轴抛载励磁电压、励磁电流、机端电压及频率(转速)试验波形。
完成上述定子电压Ut、转子电压Uf及转子电流If的修正后，就可以将前面得到参数分别输入到空载灭磁模型、D轴抛载模型及Q轴抛载模型中得到对应的仿真波形，与试验的定子电压曲线拟合得到相应的参数。因为D轴抛载模型及Q轴抛载模型中需要输入在空载灭磁仿真波形中得到的参数，所以要先进行空载灭磁模型的输入。
输入到空载灭磁模型中的参数包括：发电机的出厂参数、励磁电压Uf和励磁电流If的基值及修正后空载灭磁试验的转子电压Uf及转子电流If(图8中空载灭磁试验的定子电压Ut、转子电压Uf值)。发电机的出厂参数如图11所示。
将发电机的出厂参数、励磁电压Uf和励磁电流If的基值及图8中空载灭磁试验的转子电压Uf及转子电流If值输入到空载灭磁模型后，得到空载灭磁仿真波形。以饱和特性数据修正后得到的空载灭磁定子电压试验波形为拟合目标，调整空载灭磁仿真模型中的参数(调节出厂参数中的瞬态时间常数Td0′)，使空载灭磁仿真波形与空载灭磁定子电压试验波形趋于一致，得到准确的Td0′。空载灭磁定子电压试验波形及空载灭磁仿真波形如图12所示。
从空载灭磁仿真波形中得到Td0′后，就可以向D轴抛载模型及Q轴抛载模型中输入参数，输入D轴抛载模型及Q轴抛载模型中的参数包括图11中的出厂参数、拟合得到的Td0′、励磁电压Uf和励磁电流If的基值、转子电压Uf的及转子电流If，分别得到D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形。
以饱和特性数据修正后得到的D轴抛载定子电压试验波形为拟合目标，调整空载灭磁仿真模型中的参数，D轴抛载时发电机模型参数的调整方向如图13所示，包括D轴电抗Xd，D轴瞬态电抗Xd′，D轴超瞬态电抗Xd″，Td0′及超瞬态时间常数Td0″，调整方向如图13所示。调整空载灭磁仿真模型中的上述参数使D轴抛载仿真波形与D轴抛载定子电压试验波形趋于一致，得到准确的D轴电抗Xd，D轴瞬态电抗Xd′，D轴超瞬态电抗Xd″，Td0′及超瞬态时间常数Td0″。图14为4#发电机D轴抛载定子电压衰减的试验曲线与仿真曲线。
以饱和特性数据修正后得到的Q轴抛载定子电压试验波形为拟合目标，调整空载灭磁仿真模型中的参数，Q轴抛载时发电机模型参数的调整方向如图15所示，包括Q轴电抗Xq，Q轴瞬态电抗Xq′，Q轴超瞬态电抗Xq″，Tq0′及超瞬态时间常数Tq0″，调整方向如图15所示。调整空载灭磁仿真模型中的上述参数使Q轴抛载仿真波形与Q轴抛载定子电压试验波形趋于一致，得到准确的Q轴电抗Xq，Q轴瞬态电抗Xq′，Q轴超瞬态电抗Xq″，Tq0′及超瞬态时间常数Tq0″。图16为4#发电机Q轴抛载定子电压衰减的试验曲线与仿真曲线。
经过上述过程，就可以得到发电机的全套参数，图17为本发明实施例得到的发电机全套参数。
本发明的有益技术效果：利用本发明得到的同步发电机参数，能够验证发电机出厂参数的有效性，为电力系统的暂态稳定性计算和动态稳定性计算提供可靠的技术依据，从而提高电网的安全、稳定运行水平。具体如下：
1.本发明在同步发电机的实际工况下进行现场试验，充分考虑了饱和、涡流等非线性因素对参数变化的影响，提高了测试结果的精确度；
2.本发明能够获得全套的同步发电机参数，并且对发电机和电网的冲击比三相突然短路法小，试验过程简单，容易操作，便于推广应用；
3.本发明通过将抛载法与时域仿真技术相结合，将励磁电压的实际变化准确地考虑进抛载的动态过程中，从而补偿了励磁系统参与调节的影响，提高了测算的发电机参数的精确度；
4.本发明以试验波形为拟合目标对同步发电机模型的仿真参数进行校正，为实现发电机参数的精确辨识提供了可靠依据。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同步发电机参数获取方法，其特征在于，所述的方法包括：
根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；
根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；
对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性曲线；
根据所述的饱和特性曲线分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；
将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形；
根据空载灭磁试验的所述定子电压试验波形修正所述的空载灭磁仿真波形，输出瞬态时间常数；
将所述的发电机出厂参数、瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；
根据D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，输出D轴参数及Q轴参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型包括：
根据所述的空载特性试验数据中的额定定子电压创建空载特性仿真模型；
根据所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的初始试验工况分别创建空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性曲线包括：
拟合发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据，生成饱和特性曲线；
根据所述的饱和特性曲线修正从零至额定电压之间选取的n个点，生成饱和特性数据，其中n≤9。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在生成饱和特性数据之后，所述的方法还包括：
将所述的饱和特性数据输入到所述的空载特性仿真模型中生成空载特性试验数据中转子电压、电流的基值；
将所述转子电压、电流的基值分别输入到所述的空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的初始试验工况包括：初始定子电压、有功负荷和/或无功负荷。
6.一种同步发电机参数获取系统，其特征在于，所述的系统包括：
试验数据生成单元，用于根据发电机空载特性试验、空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验分别生成空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据；
仿真模型创建单元，用于根据所述的空载特性试验数据、空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据分别创建空载特性仿真模型、空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型；
饱和特性曲线生成单元，用于对发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据进行拟合，生成饱和特性曲线；
数据修正单元，根据所述的饱和特性曲线分别修正所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的定子电压数据及转子电压、电流数据，生成定子电压试验波形及转子电压、电流波形；
仿真波形生成单元，用于将发电机出厂参数及空载灭磁试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据输入到所述的空载灭磁仿真模型中生成空载灭磁仿真波形，及将所述的发电机出厂参数、由波形拟合单元输出的瞬态时间常数及D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中修正后的所述转子电压、电流数据分别输入到对应的D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型中，生成对应的D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形；
波形拟合单元，用于根据空载灭磁试验、D轴抛载试验及Q轴抛载试验的所述定子电压试验波形分别修正所述的空载灭磁仿真波形、D轴抛载仿真波形及Q轴抛载仿真波形，并输出D轴参数、Q轴参数及所述的瞬态时间常数。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述的仿真模型创建单元具体用于根据所述的空载特性试验数据中的额定定子电压创建空载特性仿真模型；根据所述的空载灭磁试验数据、D轴抛载试验数据及Q轴抛载试验数据中的初始试验工况分别创建空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述的饱和特性曲线生成单元具体用于拟合发电机空载特性试验数据中的转子电压及转子电流数据，生成饱和特性曲线；根据所述的饱和特性曲线修正从零至额定电压之间选取的n个点，生成饱和特性数据，其中n≤9。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括：
基值生成单元，用于将所述的饱和特性数据输入到所述的空载特性仿真模型中生成空载特性试验数据中转子电压、电流的基值；所述的仿真波形生成单元将所述转子电压、电流的基值分别输入到空载灭磁仿真模型、D轴抛载仿真模型及Q轴抛载仿真模型。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的初始试验工况包括：初始定子电压、有功负荷和/或无功负荷。
CN 200910237647 2009-11-20 2009-11-20 同步发电机参数获取方法及系统 Active CN102073012B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910237647 CN102073012B (zh) 2009-11-20 2009-11-20 同步发电机参数获取方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910237647 CN102073012B (zh) 2009-11-20 2009-11-20 同步发电机参数获取方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102073012A true CN102073012A (zh) 2011-05-25
CN102073012B CN102073012B (zh) 2013-03-20

Family

ID=44031630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200910237647 Active CN102073012B (zh) 2009-11-20 2009-11-20 同步发电机参数获取方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102073012B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510256A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 上海电气电站设备有限公司 一种便捷绘制发电机特性曲线的方法
CN102510263A (zh) * 2011-10-25 2012-06-20 中国电力科学研究院 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
CN102592030A (zh) * 2012-03-02 2012-07-18 广东电网公司电力科学研究院 发电机参数辨识处理方法及其系统
CN103823183A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 国家电网公司 一种同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法
CN104267243A (zh) * 2014-10-08 2015-01-07 国家电网公司 同步发电机内电势和电抗参数的测量方法及装置
CN105048920A (zh) * 2015-05-29 2015-11-11 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法
CN105574353A (zh) * 2016-01-22 2016-05-11 国家电网公司 基于二分迭代法的发电机饱和系数计算方法
CN106383978A (zh) * 2016-11-18 2017-02-08 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种电容滤波型非线性负载的电源车虚拟选型方法及装置
CN110275110A (zh) * 2019-06-20 2019-09-24 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种同步发电机q轴参数测试及辨识方法
CN110346718A (zh) * 2019-06-20 2019-10-18 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种同步发电机d轴参数测试及辨识方法
CN110488193A (zh) * 2019-09-19 2019-11-22 广东电网有限责任公司 一种同步发电机暂态功角求取方法
CN110146810B (zh) * 2019-04-23 2021-09-10 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种线性马达测试参数的确定方法及装置
CN115166512A (zh) * 2022-06-10 2022-10-11 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法
CN115598530A (zh) * 2022-11-29 2023-01-13 南方电网调峰调频发电有限公司（Cn） 发电机空载特性的评估方法、装置、电子设备及存储介质

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2045500U (zh) * 1989-01-30 1989-10-04 山东工业大学 交流发电机组动态参数检测仪
CN101430365B (zh) * 2008-12-12 2010-11-17 河海大学 同步发电机实测电气参数测辨方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510263A (zh) * 2011-10-25 2012-06-20 中国电力科学研究院 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
CN102510263B (zh) * 2011-10-25 2014-10-22 中国电力科学研究院 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
CN102510256A (zh) * 2011-10-31 2012-06-20 上海电气电站设备有限公司 一种便捷绘制发电机特性曲线的方法
CN102592030A (zh) * 2012-03-02 2012-07-18 广东电网公司电力科学研究院 发电机参数辨识处理方法及其系统
CN102592030B (zh) * 2012-03-02 2013-12-11 广东电网公司电力科学研究院 发电机参数辨识处理方法及其系统
CN103823183A (zh) * 2014-02-28 2014-05-28 国家电网公司 一种同步发电机定子开路瞬变时间常数的测量方法
CN104267243A (zh) * 2014-10-08 2015-01-07 国家电网公司 同步发电机内电势和电抗参数的测量方法及装置
CN104267243B (zh) * 2014-10-08 2018-02-06 国家电网公司 同步发电机内电势和电抗参数的测量方法及装置
CN105048920B (zh) * 2015-05-29 2017-09-22 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法
CN105048920A (zh) * 2015-05-29 2015-11-11 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种考虑励磁系统调节作用的改进同步发电机抛载试验参数辨识方法
CN105574353A (zh) * 2016-01-22 2016-05-11 国家电网公司 基于二分迭代法的发电机饱和系数计算方法
CN105574353B (zh) * 2016-01-22 2017-11-24 国家电网公司 基于二分迭代法的发电机饱和系数计算方法
CN106383978A (zh) * 2016-11-18 2017-02-08 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种电容滤波型非线性负载的电源车虚拟选型方法及装置
CN106383978B (zh) * 2016-11-18 2019-04-16 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种电容滤波型非线性负载的电源车虚拟选型方法及装置
CN110146810B (zh) * 2019-04-23 2021-09-10 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种线性马达测试参数的确定方法及装置
CN110275110A (zh) * 2019-06-20 2019-09-24 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种同步发电机q轴参数测试及辨识方法
CN110346718A (zh) * 2019-06-20 2019-10-18 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种同步发电机d轴参数测试及辨识方法
CN110488193A (zh) * 2019-09-19 2019-11-22 广东电网有限责任公司 一种同步发电机暂态功角求取方法
CN115166512A (zh) * 2022-06-10 2022-10-11 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 基于发电机异步自励磁试验及机组轴系扭振暂态试验的同步电机参数修订辨识方法
CN115598530A (zh) * 2022-11-29 2023-01-13 南方电网调峰调频发电有限公司（Cn） 发电机空载特性的评估方法、装置、电子设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN102073012B (zh) 2013-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102073012B (zh) 同步发电机参数获取方法及系统
Gagnon et al. Modeling and real-time simulation of a doubly-fed induction generator driven by a wind turbine
CN107783006B (zh) 水轮发电机转子绕组匝间短路故障检测方法
Chowdhury et al. Comparative study on fault responses of synchronous generators and wind turbine generators using transient stability index based on transient energy function
CN108008641A (zh) 发电机变压器组保护装置性能检测系统及方法
CN103023418A (zh) 一种基于广域量测信息的同步发电机在线参数辨识方法
CN104730936A (zh) 核电机组39相自励无刷励磁系统机电暂态模型实测建模方法
Tsotie et al. Advanced-model of synchronous generator for hydropower plants numerical simulations
CN107167733B (zh) 一种同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法
CN106897514A (zh) 一种全功率变换型新能源场站的短路电流计算模型的建立方法
Hanic et al. Steady-state synchronous machine model which incorporates saturation and cross-magnetization effects
Lorenzo-Bonache et al. Comparison of a standard type 3B WT model with a commercial build-in model
Rudion et al. Non-linear load modeling—Requirements and preparation for measurement
Giesbrecht et al. Detailed derivation and experimental validation of a method for obtaining load conditions for salient pole synchronous machine quadrature axis parameters determination
Arastou et al. Dynamic Modeling and Parameter Estimation of a Hydroelectric Distributed Generation Unit by Utilizing a Novel Load Angle Meter
Shah et al. Model development of diesel generator using volts/hertz limiter and comparing governor models for remote islanded microgrids
Brandl et al. Power system stability studies including real hardware using phasor power hardware-in-The-loop technology
Ordaz-Padilla et al. Uncertainty modeling of a PSS3B Power System Stabilizer
CN104569805A (zh) 一种励磁装置的静态测试方法
Frolov et al. Electric parameters identification of synchronous generator connecting to the grid
Li et al. The building and analyzing of the fifth-order model of the synchronous generator in stand-alone infinite system
RU2710956C1 (ru) Устройство, имитирующее электронным способом бесконтактный синхронный генератор, и стенд проверки и настройки блоков регулирования, защиты и управления
Ji et al. Study on the operation behaviors of saturated synchronous generators considering the effect of multiple factors
Giesbrecht A phasor diagram based method to determine load conditions for load rejection tests for round rotor synchronous machine quadrature axis parameters determination
Luo et al. Synchronous generator modeling and semi-physical simulation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NORTH CHINA GRID CO., LTD. STATE ELECTRIC NET CROP

Free format text: FORMER OWNER: NORTH CHINA GRID CO., LTD.

Effective date: 20131008

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20131008

Address after: 100045 Beijing Fuxingmenwai Di Zang an Nan Xiang No.

Patentee after: North China Electrical Power Research Institute LLC

Patentee after: North China Grid Co., Ltd.

Patentee after: State Grid Corporation of China

Address before: 100045 Beijing Fuxingmenwai Di Zang an Nan Xiang No.

Patentee before: North China Electrical Power Research Institute LLC

Patentee before: North China Grid Co., Ltd.