CN107167733B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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，首先确定同步发电机励磁系统性能的基础评估因素，然后确定所述基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道，最后根据所述的获取通道获取所述的基础评估数据。本发明确定的基础评估因素不仅包含敏感基础评估因素，而且包含不敏感基础评估因素，因此提升了评估数据的全面性，确定的获取通道包含现场试验、励磁系统仿真计算、铭牌技术参数数据以及电网运行记录数据，并且针对不同的基础评估因素进行适配选择，因此提升了评估数据的准确性。本发明能获取全面、准确的评估数据，从而为励磁系统性能分级评估提供依据。

Description

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
技术领域
本发明涉及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。
背景技术
电网规模的日益扩大和风电等波动性能源的大量并网给电力系统带来了更多扰动，电网的安全稳定运行问题日益突出，励磁系统的调节作用得到了更多的重视，对励磁系统进行全面准确的性能评估、并应用于指导现场工作和电力系统调度的重要性也愈来愈为人们所关注。同步发电机励磁系统指向同步发电机提供励磁的电源及其附属设备。励磁调节器根据输入信号和调节准则控制励磁功率单元的输出，实现控制功能和保护功能：控制功能通过维持同步发电机机端电压和分配无功功率来提高发电机组运行的稳定性；保护功能通过低励限制、过励限制、灭磁动作等措施，保护发电机和其他设备不超过容量极限。
目前同步发电机励磁系统的性能评估及参数优化工作流程如下。首先根据国家标准及行业标准的要求进行各项试验，并与标准要求进行对标操作，进而判断励磁系统性能是否合格；然后通过励磁系统模型参数的辨识，实现励磁系统等效性能的校核；最后通过仿真与优化，改善励磁系统的性能。在性能指标获取方面，目前现有励磁系统建模及PSS参数整定试验仅仅对上升时间、震荡时间、振荡次数、超调量等暂态阶跃响应指标进行了获取和评估。传统的励磁系统性能指标获取方法存在过于粗放的局限性，其评估结果的精确度低，并且影响了励磁系统仿真计算的准确性。随着电网规模的逐渐扩大及波动性可再生能源的大量并网给传统电网带来的波动和冲击，对电力系统调度提出了更高的要求，仅给出励磁系统等效动态性能是否合格已不能完全满足安全运行的需要，通常需要对励磁系统性能进行分级评估，这就要求首先要获取更全面、准确的评估数据作为分级评估的依据。
发明内容
本发明提供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，提升了评估数据的全面性和准确性，为励磁系统性能分级评估提供依据。
为了达到上述目的，本发明提供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，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1、确定同步发电机励磁系统性能的基础评估因素；
步骤S2、确定所述基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道；
步骤S3、根据所述的获取通道获取所述的基础评估数据；
所述的基础评估因素包含：敏感基础评估因素和不敏感基础评估因素；
所述的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据、励磁系统仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据、从发电机及励磁系统的铭牌和技术手册获得的铭牌技术参数数据、电网运行记录数据；
所述的敏感基础评估因素的对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和/或励磁系统仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的不敏感基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道包含：从发电机及励磁系统的铭牌和技术手册获得的铭牌技术参数数据，和/或电网运行记录数据。
所述的励磁系统仿真计算基于励磁系统仿真模型实现，所述励磁系统仿真模型基于现场试验中的参数辨识获取，所述的励磁系统仿真计算包含：Simulink仿真和BPA仿真。
所述的敏感基础评估因素进一步包含：暂态小扰动阶跃性能、暂态大扰动阶跃性能中的至少其中之一。
所述的暂态小扰动阶跃性能进一步包含：空载10％阶跃试验获得的空载10％阶跃下的电压超调量、空载10％阶跃下的振荡次数、空载10％阶跃下的调节时间、负载3％阶跃试验获得的带额定负载3％阶跃下的阻尼比、带额定负载3％阶跃下的有功功率波动次数、带额定负载3％阶跃下的调节时间、以及PSS的系统阻尼试验获得的含PSS的系统阻尼中的至少其中之一；
所述的暂态小扰动阶跃性能中的空载10％阶跃试验对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和Simulink仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的暂态小扰动阶跃性能中的负载3％阶跃试验对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和BPA仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的暂态小扰动阶跃性能中的PSS的系统阻尼试验对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据。
所述的暂态大扰动阶跃性能进一步包含：空载100％起励试验获得的空载100％起励下的超调量、额定功率因素下甩额定负荷试验获得的甩额定负荷下的电压超调量、甩额定负荷下的振荡次数、以及甩额定负荷下的调节时间中的至少其中之一；
所述的暂态大扰动阶跃性能中的空载100％起励试验对应的基础评估数据的获取通道包含：Simulink仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的暂态大扰动阶跃性能中的额定功率因素下甩额定负荷试验对应的基础评估数据的获取通道包含：BPA仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据。
所述的不敏感基础评估因素进一步包含：强励性能、静态性能、故障处理性能的至少其中之一。
所述的静态性能进一步包含：静态调压性能、静态无功性能的至少其中之一。
所述的静态调压性能进一步包含：发电机端电压静差率、可控硅调节角与厂家设定值的一致性中的至少其中之一。
所述的静态无功性能进一步包含：无功电流调差率。
所述的故障处理性能进一步包含：灭磁性能。
所述的步骤S2中，确定数据获取通道的方法进一步包含以下步骤：
步骤S2.1、判断基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过励磁系统建模及参数辨识现场试验直接获得，若是，则进行步骤S3，根据现场试验获得数据，若否，进行步骤S2.2；
步骤S2.2、判断剩余的基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过励磁系统仿真计算间接获得，若是，则进行步骤S3，根据励磁系统仿真计算获得数据，若否，进行步骤S2.3；
步骤S2.3、判断剩余的基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过发电机及励磁系统的铭牌和技术手册和/或电网运行记录数据中获得，若是，则进行步骤S3，根据铭牌和技术手册和/或电网运行记录获得数据，若否，进行步骤S2.4；
步骤S2.4、根据实际情况选择删除指标或填入经验值。
本发明确定的基础评估因素不仅包含敏感基础评估因素，而且包含不敏感基础评估因素，因此提升了评估数据的全面性，确定的获取通道包含现场试验、励磁系统仿真计算、铭牌技术参数数据以及电网运行记录数据，并且针对不同的基础评估因素进行适配选择，因此提升了评估数据的准确性。本发明能获取全面、准确的评估数据，从而为励磁系统性能分级评估提供依据。
附图说明
图1是本发明提供的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的流程图。
图2是确定数据获取通道的流程图。
图3是实施例中某发电厂两台机组励磁系统的Simulink模型框图。
图4是实施例中某发电厂两台机组励磁系统100％空载阶跃仿真对比图。
图5是实施例中某发电厂两台机组励磁系统的BPA模型框图。
图6是实施例中某发电厂两台机组励磁系统甩额定负荷母线正序电压对比图。
具体实施方式
以下根据图1～图6，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明提供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，包含以下步骤：
步骤S1、确定同步发电机励磁系统性能的基础评估因素；
步骤S2、确定所述基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道；
步骤S3、根据所述的获取通道获取所述的基础评估数据。
如下表所示，所述的基础评估因素包含：敏感基础评估因素和不敏感基础评估因素。
所述的敏感基础评估因素进一步包含：暂态小扰动阶跃性能、暂态大扰动阶跃性能中的至少其中之一。
所述的暂态小扰动阶跃性能进一步包含：空载10％阶跃下的电压超调量、空载10％阶跃下的振荡次数、空载10％阶跃下的调节时间、带额定负载3％阶跃下的阻尼比、带额定负载3％阶跃下的有功功率波动次数、带额定负载3％阶跃下的调节时间以及含PSS的系统阻尼中的至少其中之一。
所述的暂态大扰动阶跃性能进一步包含：空载100％起励下的超调量、甩额定负荷下的电压超调量、甩额定负荷下的振荡次数以及甩额定负荷下的调节时间中的至少其中之一。
所述的不敏感基础评估因素进一步包含：强励性能、静态性能、故障处理性能的至少其中之一。
所述的静态性能进一步包含：静态调压性能、静态无功性能的至少其中之一。
所述的静态调压性能进一步包含：发电机端电压静差率、可控硅调节角与厂家设定值的一致性中的至少其中之一。
所述的静态无功性能进一步包含：无功电流调差率。
所述的故障处理性能进一步包含：灭磁性能。
所述的敏感基础评估因素的对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和/或励磁系统仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据。所述的励磁系统仿真计算基于励磁系统仿真模型实现，所述励磁系统仿真模型基于现场试验中的参数辨识获取。所述的励磁系统仿真计算包含：Simulink仿真和BPA仿真。
所述的不敏感基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道包含：从发电机及励磁系统的铭牌和技术手册获得的铭牌技术参数数据，和/或电网运行记录数据。
所述的暂态小扰动阶跃性能中的空载10％阶跃试验(获得空载10％阶跃下的电压超调量、空载10％阶跃下的振荡次数、空载10％阶跃下的调节时间)对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和Simulink仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据。
所述的暂态小扰动阶跃性能中的负载3％阶跃试验(获得带额定负载3％阶跃下的阻尼比、带额定负载3％阶跃下的有功功率波动次数、带额定负载3％阶跃下的调节时间)对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和BPA仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据。
所述的暂态小扰动阶跃性能中的PSS的系统阻尼试验(获得PSS的系统阻尼)对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据。
所述的暂态大扰动阶跃性能中的空载100％起励试验(获得空载100％起励下的超调量)对应的基础评估数据的获取通道包含：Simulink仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据。
所述的暂态大扰动阶跃性能中的额定功率因素下甩额定负荷试验(获得甩额定负荷下的电压超调量、甩额定负荷下的振荡次数以及甩额定负荷下的调节时间)对应的基础评估数据的获取通道包含：BPA仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据。
如图2所示，所述的步骤S2中，确定数据获取通道的方法进一步包含以下步骤：
步骤S2.1、判断基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过励磁系统建模及参数辨识现场试验直接获得，若是，则进行步骤S3，根据现场试验获得数据，若否，进行步骤S2.2；
步骤S2.2、判断剩余的基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过励磁系统仿真计算间接获得，若是，则进行步骤S3，根据励磁系统仿真计算获得数据，若否，进行步骤S2.3；
步骤S2.3、判断剩余的基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过发电机及励磁系统的铭牌和技术手册和/或电网运行记录数据中获得，若是，则进行步骤S3，根据铭牌和技术手册和/或电网运行记录获得数据，若否，进行步骤S2.4；
步骤S2.4、根据实际情况选择删除指标或填入经验值，并进行步骤S2.5；
步骤S2.5、判断是否已经获得所有的基础评估因素对应的基础评估数据，若是，结束，若否，进行步骤S2.1。
在本发明的一个较佳实施例中，首先执行步骤S1，确定励磁系统性能的基础评估因素。
根据如表1所示的同步发电机励磁系统性能分级评估模型确定需要评估的指标，将该指标作为上述基础评估因素。
表1励磁系统性能分级评估模型
具体地，根据上表1确定的基础评估因素包含静态调压性能、静态无功性能、暂态小扰动性能、暂态大扰动性能、故障处理性能。其中：
静态调压性能包含发电机端电压静差率、可控硅调节角与厂家设定值的一致性。
静态无功性能包含无功电流调差率。
暂态小扰动阶跃性能包含空载10％阶跃下的电压超调量、空载10％阶跃下的振荡次数、空载10％阶跃下的调节时间、带额定负载3％阶跃下的阻尼比、带额定负载3％阶跃下的有功功率波动次数、带额定负载3％阶跃下的调节时间、含PSS的系统阻尼。
暂态大扰动性能包含暂态大扰动阶跃性能和暂态大扰动非阶跃性能。其中，暂态大扰动非阶跃性能包含交流励磁顶值电压倍数、励磁顶值电流倍数、允许顶值电流持续时间、交流励磁标称响应倍数、自并励静止励磁响应时间，暂态大扰动阶跃性能包含空载100％起励下的超调量、甩额定负荷下的电压超调量、甩额定负荷下的振荡次数以及甩额定负荷下的调节时间。
故障处理性能包含灭磁性能。
在某些实施方式下，上述基础评估因素包含敏感基础评估因素和不敏感基础评估因素；上述敏感基础评估因素包含暂态小扰动阶跃性能、暂态大扰动阶跃性能的至少其中之一；上述不敏感基础评估因素包含强励性能、静态性能、故障处理性能的至少其中之一；上述静态性能包含静态调压性能、静态无功性能的至少其中之一。
接着执行步骤S2，确定上述基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道。
在理论上来说，以上评估模型中的指标应全部通过现场试验来获取。但是由于实际工程中场地、人员、设施等的限制，考虑到数据获取难度和其对励磁系统性能影响的大小，现有励磁系统性能评估方法仅仅测量了励磁系统的暂态小扰动阶跃响应指标。强励试验属于具有破坏性的试验，不宜多次进行，因而强励指标主要来源于励磁系统的出厂试验和电网发生大扰动时的运行记录数据。在励磁系统的建模及参数辨识的现场试验中，通过已有的阶跃响应数据可帮助搭建励磁系统仿真模型，依据建模导则规定的试验输出数据与仿真输出数据的误差范围，经过励磁系统等效性能的校核，可认为励磁系统的仿真模型能够代表实际模型，并可应用仿真计算结果来补充实际试验中未获取的评估指标。根据这个思路，暂态大扰动阶跃响应指标主可来源于电力系统仿真计算的数据。上述基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道，即励磁系统性能评估指标对应数据获取通道可总结如表2所示。
表2励磁系统性能评估指标对应数据获取通道
分类 基础评估因素 获取通道
敏感指标 暂态小扰动阶跃性能 现场试验
敏感指标 暂态大扰动阶跃性能 仿真计算
不敏感指标 暂态大扰动非阶跃性能(包含强励指标) 铭牌技术参数数据
不敏感指标 静态性能 铭牌技术参数数据
不敏感指标 故障处理性能 铭牌技术参数数据
随着技术的发展，目前不能通过试验获取或者较难通过试验获取的数据在未来可能会产生简单方便的获取方法。
具体来说，目前需要进行评估的指标来源可分为三种：铭牌技术参数数据、阶跃扰动实测数据、阶跃扰动仿真数据，性能指标内容如表3所示。
表3励磁系统性能指标数据来源及具体内容
性能指标数据来源 具体性能指标内容
铭牌技术参数数据 强励数据、静态性能、故障处理性能
阶跃扰动实测数据 空载10％阶跃、负载3％阶跃、PSS系统阻尼试验
阶跃扰动仿真数据 空载100％起励、甩额定负荷试验
铭牌技术参数直接从发电机及励磁系统的铭牌读取；阶跃扰动实测数据根据目前励磁系统建模及参数辨识试验得到；下面讨论阶跃响应仿真数据。
在励磁系统的建模及参数辨识的现场试验中，通过已有的阶跃响应数据可帮助搭建励磁系统仿真模型，用于电力系统仿真计算，建模导则规定了试验输出数据与仿真输出数据的误差范围，经过等效性能校核，可认为励磁系统的仿真模型能够代表实际模型，并可应用仿真计算结果来补充实际试验中未获取的评估指标。
首先应该知道，励磁系统性能分级评估模型中有部分指标参数是不能通过仿真获取的。仿真能够获取的是暂态小扰动试验中的空载10％阶跃试验和负载3％阶跃试验、暂态大扰动试验中的空载100％起励试验和额定功率因数下甩额定负荷试验。通过仿真获取的数据包含两种，一种为甩额定负荷数据，通过BPA仿真获取；另一种为阶跃响应数据，通过Simulink仿真获取，如表4所示。
表4励磁系统仿真试验
暂态小扰动试验 暂态大扰动试验
Simulink仿真 空载10％阶跃试验 空载100％起励试验
BPA仿真 负载3％阶跃试验 甩额定负荷试验
因此，在某些实施方式中，步骤S1中，上述敏感基础评估因素包含暂态小扰动阶跃性能、暂态大扰动阶跃性能的至少其中之一；步骤S2中，上述暂态小扰动阶跃性能中的空载10％阶跃试验、上述暂态小扰动阶跃性能中的负载3％阶跃试验、上述暂态大扰动阶跃性能中的空载100％起励试验、上述暂态大扰动阶跃性能中的额定功率因素下甩额定负荷试验的至少其中之一对应的基础评估数据的获取通道包含励磁系统仿真计算。其中：暂态小扰动阶跃性能中的空载10％阶跃试验、暂态大扰动阶跃性能中的空载100％起励试验的至少其中之一通过Simulink仿真获取，暂态小扰动阶跃性能中的负载3％阶跃试验、暂态大扰动阶跃性能中的额定功率因素下甩额定负荷试验的至少其中之一通过BPA仿真获取。
最后执行步骤S3，基于所述获取通道获取上述基础评估数据。
下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的说明。该实施例以某电厂两台发电机组的励磁系统为例，按照上述步骤获取基础评估数据。
图3为本实施例中两台机组励磁系统的Simulink模型框图。图4为本实施例中两台机组励磁系统100％空载阶跃仿真对比图。图5为本实施例中两台机组励磁系统的BPA模型框图。图6为本实施例中两台机组励磁系统甩额定负荷母线正序电压对比图。
本实施例选取某电厂两台发电机组(机组1和机组2)的励磁系统作为分析对象。两台发电机组均为600MW机组，采用ABB UNITROL 5000型励磁控制器进行励磁调节，励磁方式为自并励静止励磁。
1、铭牌技术参数数据
两台发电机组的发电机及其励磁系统的铭牌技术参数数据如表5、表6、表7所示。
表5发电机铭牌技术参数
技术参数名 机组1技术参数值 机组2技术参数值
额定容量(MVA) 719 733
额定功率(MW) 600 660
功率因素 0.9 0.9
额定电压(KV) 24 24
额定电流(A) 17298 21169
转速(转/分) 3000 3000
励磁方式 自并励静态励磁 自并励静态励磁
满载额定励磁电压(V) 486 441
满载额定励磁电流(A) 5100 4490
空载额定励磁电压(V) 150 139
空载额定励磁电流(A) 1786 1448
强励倍数 2 2
强行强励时间(秒) 10 20
定子电阻(Ω) 0.0712Ω 0.1103Ω
转子电阻(Ω) 0.082Ω 0.0755Ω
直轴同步电抗Xd(％) 204 250
直轴暂态电抗Xd’(％) 29 231
直轴次暂态电抗Xd”(％) 19 28.7
负序电抗X2(％) 22 47.9
零序电抗X0(％) 10 10.76
表6主变压器铭牌及参数
技术参数名 机组1技术参数值 机组2技术参数值
容量(MVA) 773 780
分接头电压(KV) 510±2×12.75％/24 242±2×2.5％/20
接线方式 YNd11 YNd11
短路阻抗Uk(％) 12.9 23.21
空载损耗Po(KW) 275.5 237.3
空载电流Io(％) 0.35 0.07
表7励磁变压器技术参数
2、阶跃扰动实测数据
励磁系统建模及PSS整定试验报告中可得到空载10％阶跃、负载3％阶跃、PSS系统阻尼三项试验的数据。汇总如表8所示。
表8励磁系统阶跃扰动实测数据
符号 励磁系统性能 机组1试验数据 机组2试验数据
U<sub>31</sub> 空载10％阶跃，电压超调量(％) 8 10.2
U<sub>32</sub> 空载10％阶跃，振荡次数 0.5 0.5
U<sub>33</sub> 空载10％阶跃，调节时间(s) 1.4 1.5
U<sub>34</sub> 带额定负载3％阶跃，阻尼比 0.4 0.3
U<sub>35</sub> 带额定负载3％阶跃，P波动次数 5 5
U<sub>36</sub> 带额定负载3％阶跃，调节时间(s) 3.5 5.0
U<sub>37</sub> 含PSS的系统阻尼 0.8 0.8
3、阶跃扰动仿真数据
在本实施例中，仿真的目的在于补充实际性能评测数据中缺失的部分，因而实施例已做过的试验不再重复。需要补充的数据包含暂态大扰动中的空载100％起励试验和甩额定负荷试验。
3.1、Simulink仿真
两台发电机组励磁系统的Simulink模型框图如图3所示。该模型包含阶跃输入模块A、PID控制器B、励磁机C、同步发电机D、励磁稳定器E、测量补偿模块F、励磁输出模块G以及If模块H。模型的工作原理为：输入电压偏差信号经过PID控制器形成控制信号，再经过闭环放大器的放大作用，输出励磁控制器的电压输出信号，再与同步发电机相连，计算获得励磁电流的输出结果。根据励磁系统建模报告，励磁调节器参数设置如表9所示。
表9励磁调节器参数设置
参数 机组1参数值 机组2参数值
励磁调节器比例放大倍数KP 1 1
励磁调节器积分放大倍数KI 0.1 0.1
励磁调节器开环放大倍数KA 488 445
励磁调节器滞后环节时间常数TA 0.03 0.03
其100％空载阶跃仿真图像如图4所示。两台机组100％空载起励的超调量计算结果如表10所示。
表10 100％空载起励的超调量计算结果
符号 励磁系统性能 机组1试验数据 机组2试验数据
U<sub>46</sub> 空载100％起励，超调量 8.8％ 9.1％
3.2、BPA仿真
根据励磁系统建模报告，该励磁系统为FV型励磁系统，BPA框图如图5所示，包含低励限制模块和过励限制模块。图中包含限制条件：如果IFD≤0，则VRmin≤0。模型的工作原理为：输入电压偏差信号经过PID控制器形成控制信号，再经过闭环放大器的放大作用、低励限制器和过励限制器的限幅作用，最终形成了励磁控制器的电压输出信号。图5中各参数释义如下：
KH1——低励限制回路增益(标幺值)；
TH1——低励限制回路时间常数(秒)；
TH2——低励限制回路时间常数(秒)；
KL1——过励限制回路增益(标幺值)；
TL1——过励限制回路时间常数(秒)；
TL2——过励限制回路时间常数(秒)；
以上是励磁限制器参数。
VERR——电压误差信号(标幺值)；
VS——电力系统稳定器输出电压(标幺值)；
P——发电机有功功率(标幺值)；
Q——发电机无功功率(标幺值)；
QVR——机组最小允许无功功率，是有功功率的函数(标幺值)；
VH——低励限制输出电压(标幺值)；
HV——高值门；
VIN3——额定磁场电流(标幺值)；
CVL2R——0.9～0.95的长期运行最大磁场电流(标幺值)；
VL2R——长期运行最大磁场电流的平方(标幺值)；
VL2——过励限制输出电压(标幺值)；
LV——低值门；
EFDMAX——最大励磁电压(标幺值)；
EFDMIN——最小励磁电压(标幺值)；
EFD——励磁机输出电压(标幺值)；
VT——发电机机端电压(标幺值)；
IFD——发电机励磁电流(标幺值)；
以上参数为同步发电机励磁系统内部环节输入、输出量。
两组BPA参数设置如表11所示。
表11励磁系统BPA参数设置
列数 含义 机组1取值 机组2取值
30—34 K，调节器增益(pu) 1 1
38—57 T<sub>1</sub>，电压调节器时间常数(秒) 0.1 0.1
38—57 T<sub>2</sub>，电压调节器时间常数(秒) 0.1 0.1
38—57 T<sub>3</sub>，电压调节器时间常数(秒) 1 1
38—57 T<sub>4</sub>，电压调节器时间常数(秒) 10 10
35—37 K<sub>V</sub>，比例积分或纯积分调节选择因子 1 1
58—62 K<sub>A</sub>，调压器增益(pu) 488.5455 257.2708
63—67 T<sub>A</sub>，调压器放大器的时间常数(秒) 0.03 0.03
68—72 K<sub>F</sub>，调压器稳定回路增益(pu) 0 0
73—76 T<sub>F</sub>，调压器稳定回路时间常数(秒) 0 0
61—64 K<sub>C</sub>，换相电抗的整流器负载因子 0.084 0.1187
17—21 V<sub>AMAX</sub>，调节器最大内部电压(pu) 7.3 5
22—26 V<sub>AMIN</sub>，调节器最小内部电压(pu) -6.6 -2
59—63 V<sub>A1MAX</sub>，串联PID环节的限幅最大值(pu) 1 1
64—68 V<sub>A1MIN</sub>，串联PID环节的限幅最小值(pu) 0 0
53—56 V<sub>RMAX</sub>，电压调节器最大输出(pu) 7.3 5
57—60 V<sub>RMIN</sub>，电压调节器最小输出(pu) -6.6 -2
BPA填写程序如下：
.机组1
.机组2
程序中每一行代表一张卡片，FV卡为自并励静止励磁系统模型卡，F+卡为励磁系统模型继续卡，SI卡和SI+卡为PSS模型卡。依据《PSD-BPA暂态稳定程序用户手册》规定的卡片的填写规则，将励磁系统各项数据填入，并进行电力系统仿真计算。
甩额定负荷后，两台机组母线正序电压图像如图6所示，励磁系统阶跃响应仿真数据如表12所示。
表12励磁系统甩额定负荷阶跃响应仿真数据
所有获取基础评估数据总结如表13所示。
表13励磁系统性能指标数据
本发明所述的励磁系统性能的基础评估数据的获取方法的优点和有益效果包含：
1、相对于目前现有励磁系统建模及PSS参数整定试验仅仅对上升时间、震荡时间、振荡次数、超调量等暂态阶跃响应指标进行获取和评估，本发明方法能获取更为全面、准确的评估数据，从而为励磁系统性能分级评估提供有效依据。
2、本发明方法可与励磁系统性能评估标准的具体规定对接。
3、本发明方法对现有励磁系统建模及参数辨识试验进行了补充。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1、确定同步发电机励磁系统性能的基础评估因素；
步骤S2、确定所述基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道；
步骤S3、根据所述的获取通道获取所述的基础评估数据；
所述的基础评估因素包含：敏感基础评估因素和不敏感基础评估因素；
所述的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据、励磁系统仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据、从发电机及励磁系统的铭牌和技术手册获得的铭牌技术参数数据、电网运行记录数据；
所述的敏感基础评估因素的对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和/或励磁系统仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的不敏感基础评估因素对应的基础评估数据的获取通道包含：从发电机及励磁系统的铭牌和技术手册获得的铭牌技术参数数据，和/或电网运行记录数据；
所述的步骤S2中，确定数据获取通道的方法进一步包含以下步骤：
步骤S2.1、判断基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过励磁系统建模及参数辨识现场试验直接获得，若是，则进行步骤S3，根据现场试验获得数据，若否，进行步骤S2.2；
步骤S2.2、判断剩余的基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过励磁系统仿真计算间接获得，若是，则进行步骤S3，根据励磁系统仿真计算获得数据，若否，进行步骤S2.3；
步骤S2.3、判断剩余的基础评估因素对应的基础评估数据是否可以通过发电机及励磁系统的铭牌和技术手册和/或电网运行记录数据中获得，若是，则进行步骤S3，根据铭牌和技术手册和/或电网运行记录获得数据，若否，进行步骤S2.4；
步骤S2.4、根据实际情况选择删除指标或填入经验值。
2.如权利要求1所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的励磁系统仿真计算基于励磁系统仿真模型实现，所述励磁系统仿真模型基于现场试验中的参数辨识获取，所述的励磁系统仿真计算包含：Simulink仿真和BPA仿真。
3.如权利要求2所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的敏感基础评估因素进一步包含：暂态小扰动阶跃性能、暂态大扰动阶跃性能中的至少其中之一。
4.如权利要求3所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的暂态小扰动阶跃性能进一步包含：空载10%阶跃试验获得的空载10%阶跃下的电压超调量、空载10%阶跃下的振荡次数、空载10%阶跃下的调节时间、负载3%阶跃试验获得的带额定负载3%阶跃下的阻尼比、带额定负载3%阶跃下的有功功率波动次数、带额定负载3%阶跃下的调节时间、以及PSS的系统阻尼试验获得的含PSS的系统阻尼中的至少其中之一；
所述的暂态小扰动阶跃性能中的空载10%阶跃试验对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和Simulink仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的暂态小扰动阶跃性能中的负载3%阶跃试验对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据，和BPA仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的暂态小扰动阶跃性能中的PSS的系统阻尼试验对应的基础评估数据的获取通道包含：励磁系统建模及参数辨识现场试验获得的阶跃扰动实测数据。
5.如权利要求3所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的暂态大扰动阶跃性能进一步包含：空载100%起励试验获得的空载100%起励下的超调量、额定功率因素下甩额定负荷试验获得的甩额定负荷下的电压超调量、甩额定负荷下的振荡次数、以及甩额定负荷下的调节时间中的至少其中之一；
所述的暂态大扰动阶跃性能中的空载100%起励试验对应的基础评估数据的获取通道包含：Simulink仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据；
所述的暂态大扰动阶跃性能中的额定功率因素下甩额定负荷试验对应的基础评估数据的获取通道包含：BPA仿真计算获得的阶跃扰动仿真数据。
6.如权利要求2所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的不敏感基础评估因素进一步包含：强励性能、静态性能、故障处理性能的至少其中之一。
7.如权利要求6所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的静态性能进一步包含：静态调压性能、静态无功性能的至少其中之一。
8.如权利要求7所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的静态调压性能进一步包含：发电机端电压静差率、可控硅调节角与厂家设定值的一致性中的至少其中之一。
9.如权利要求7所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的静态无功性能进一步包含：无功电流调差率。
10.如权利要求6所述的同步发电机励磁系统性能的基础评估数据的获取方法，其特征在于，所述的故障处理性能进一步包含：灭磁性能。
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