CN107579533A - 一种抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法，包括：根据抽水蓄能机组励磁系统的运行参数确定所述抽水蓄能机组励磁系统的各个主体因素指标的数值，主体因素指标包括电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素；根据所述各个主体因素指标的重要程度构建主体因素重要程度矩阵，根据所述主体因素重要程度矩阵获得各个主体因素指标的权重；根据所述各个主体因素指标的数值和所述各个主体因素指标的权重获得抽水蓄能机组励磁系统的评估值。本发明建立了完整的抽水蓄能机组励磁系统综合状态评估模型，能够科学、客观的对抽水蓄能机组励磁系统状态进行评价，对于实现抽水蓄能机组从计划检修到状态检修具有指导意义。

Description

一种抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法

技术领域

本发明属于水力发电机组辅助设备状态评估领域，更具体地，涉及一种抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法。

背景技术

随着我国清洁化、低碳化能源的推广，抽水蓄能电站的建设呈规模化态势。抽水蓄能电站以其调峰填谷的独特运行特性，发挥着调节负荷、节能减排和维持电网安全稳定运行的重要作用，逐步成为我国电力系统有效的、不可或缺的调节手段。为保证电网的安全稳定运行和促进电网的动态稳定，开展抽水蓄能机组的运行状态评估研究具有重要意义。

然而，现有的抽水蓄能机组状态评估研究主要集中在机组及其调速系统，鲜有针对励磁系统辅助设备的状态评估方法研究。励磁系统作为抽水蓄能机组的重要辅助设备，具有发电机工况、电动机工况、背靠背发电机工况、背靠背电动机工况、静止变频器(SFC)启动工况、电制动工况和黑启动工况等多种运行工况，根据电网实际需要进行工况转换。因此，抽水蓄能机组励磁系统与常规水电机组励磁系统相比更为复杂，而状态良好的励磁系统能够有效地保证电压的质量，保障电力系统运行的安全稳定运行。研究抽水蓄能机组励磁系统的状态评估方法对改善电力系统的稳定性和提升电力系统的经济性有着极为重要的作用和意义。

发明内容

为了完善抽水蓄能电站的设备状态评估体系，本发明提供一种抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法，提出一套完备的抽水蓄能机组励磁系统综合状态评估指标体系，向运行人员提供全面、有效的状态信息，准确的评估机组励磁系统状态。

本发明提供一种抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法，包括以下步骤：

根据抽水蓄能机组励磁系统的运行参数确定抽水蓄能机组励磁系统的各个主体因素指标的数值，主体因素指标包括电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素；

根据各个主体因素指标的重要程度构建主体因素重要程度矩阵，并根据主体因素重要程度矩阵获得各个主体因素指标的权重；

并根据各个主体因素指标的数值和各个主体因素指标的权重获得抽水蓄能机组励磁系统的评估值。

优选地，根据重要程度矩阵获得各个主体因素指标的权重包括如下步骤：

获得主体因素重要程度矩阵的最大特征根的特征向量，并对最大特征根的特征向量进行归一化处理获得各个主体因素指标的权重。

优选地，获得电压稳定因素的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组输出额定功率时的机端电压、以及空载情况下机端电压给定值呈阶跃式变化和输出电压频率变化时的机端电压，确定电压稳定因素包含的各个性能指标的数值，并对电压稳定因素包含的各个性能指标的数值进行归一化处理，电压稳定因素包含电压静差率、电压频率比、空载阶跃试验电压超调量、空载阶跃试验电压上升时间以及空载阶跃试验电压振荡次数；

根据电压稳定因素包含的各个性能指标的重要程度构造电压稳定因素的重要程度矩阵，根据电压稳定因数的重要程度矩阵确定电压稳定因数包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的电压稳定因素包含的各个性能指标数值和电压稳定因数包含的各个性能指标的权重获得电压稳定因素的数值。

优选地，获得动态稳定因素的数值包括如下步骤：

根据在无功补偿器投入且同步发电机在功率因数等于零的情况下定子电流从零变化到额定值时机端电压、强励磁下励磁电压、阶跃负载时输出有功功率、以及额定工况下额定励磁电压，确定动态稳定因素包含的各个性能指标数值，并对动态稳定因素包含的各个性能指标数值进行归一化处理，动态稳定因素包含电压调差率、强励顶值电压倍数、负载阶跃试验有功功率阻尼比、负载阶跃试验有功功率调节时间以及负载阶跃试验有功功率振荡次数；

根据动态稳定因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造动态稳定因素的重要程度矩阵，根据动态稳定因素的重要程度矩阵确定动态稳定因素包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的动态稳定因素包含的各个性能指标数值和动态稳定因素包含的各个性能指标的权重获得动态稳定因素的数值。

优选地，根据抽水蓄能机组灭磁时最大机端电压、甩负荷工况下最大机端电压、背靠背启动工况的机端电压、静止变频器启动工况的机端电压、黑启动工况的机端电压、以及额定工况下机端电压，确定典型工况因素包含的各个性能指标数值，并对典型工况因素包含的各个性能指标数值进行归一化处理，典型工况因素包含灭磁过电压比、甩负荷过程机端最大电压、背靠背启动工况、静止变频器启动工况以及黑启动工况；

根据典型工况因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造典型工况因素的重要程度矩阵，根据典型工况因素的重要程度矩阵确定典型工况因素包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的典型工况因素包含的各个性能指标数值和典型工况因素素包含的各个性能指标的权重获得典型工况因素的数值。

优选地，获得背靠背启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组背靠背启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定背靠背启动工况包含的各个性能指标数值，并对背靠背启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，背靠背启动工况包含背靠背启动机端电压超调量、背靠背启动机端电压调节时间以及背靠背启动机端电压振荡次数；

根据背靠背启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造背靠背启动工况的重要程度矩阵，根据背靠背启动工况的重要程度矩阵确定背靠背启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的背靠背启动工况包含的各个性能指标数值和背靠背启动工况包含的各个性能指标的权重获得背靠背启动工况的数值。

优选地，获得静止变频启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组静止变频启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定静止变频启动工况包含的各个性能指标数值，并对静止变频启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，静止变频启动工况包含静止变频启动机端电压超调量、静止变频启动机端电压调节时间以及静止变频启动机端电压振荡次数；

根据静止变频启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造静止变频启动工况的重要程度矩阵，根据静止变频启动工况的重要程度矩阵确定静止变频启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的静止变频启动工况包含的各个性能指标数值和静止变频启动工况包含的各个性能指标的权重获得静止变频启动工况的数值。

优选地，获得黑启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组黑启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定黑启动工况包含的各个性能指标数值，并对黑启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，黑启动工况包含黑启动机端电压超调量、黑启动机端电压调节时间以及黑启动机端电压振荡次数；

根据黑启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造黑启动工况的重要程度矩阵，根据黑启动工况的重要程度矩阵确定黑启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的黑启动工况包含的各个性能指标数值和黑启动工况包含的各个性能指标的权重获得黑启动工况的数值。

优选地，获得关键温度因素的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组励磁系统的运行参数确定关键温度因素包含的各个性能指标数值，并对关键温度因素包含的各个性能指标数值进行归一化处理，关键温度因素包括可控硅壳温和转子绕组温度；

根据关键温度因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造关键温度因素的重要程度矩阵，根据关键温度因素的重要程度矩阵确定关键温度因素包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的关键温度因素包含的性能指标数值和关键温度因素包含的各个性能指标的权重获得关键温度因素的数值。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、以电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素作为主体因素评价抽水蓄能机组励磁系统，向电站运行人员全方位展示机组励磁系统状态水平，为机组安全运行及合理安排检修提供支撑。

2、用输出功率变化时机端电压的变化率、机组频率变化时机端电压的变化率以及空载情况下机端电压给定值呈阶跃式变化时机端电压的变化率来评价励磁系统的电压稳定性，全面考虑影响抽水蓄能机组励磁系统电压稳定性能的因数，提高对抽水蓄能机组励磁系统状态评估的准确性。

3、在并网运行的过程中，励磁系统的电压调差功能保证了机组间无功功率的合理分配；强励顶值电压的提高有利于电力系统的暂态稳定性；负载电压阶跃试验的有功功率曲线性能指标能表征励磁系统的控制性能。因此，将调差率、强励顶值电压和有负载下机端电压给定值呈阶跃式变化时机端电压的变化率来评价励磁系统的动态稳定性，全面考虑影响抽水蓄能机组励磁动态稳定性能的因数，提高对抽水蓄能机组励磁系统状态评估的准确性。

4、选取背靠背启动工况、静止变频器启动工况、黑启动工况、灭磁工况和甩负荷过程工况这些非常规励磁启动工况和极端工况，能通过典型工况下的性能指标进行有效的判断励磁系统性能状态。

5、励磁系统关键设备的温度是影响工作性能的重要因素，也是设备安全的关键指标，选择可控硅壳温和转子绕组温度这两个关键设备的工作温度作为关键温度因素的性能指标，能够体现反映关键温度因素状态。

附图说明

图1为本发明提供的抽水蓄能机组励磁系统状态评估方法的流程图；

图2为本发明的抽水蓄能机组励磁系统状态评估体系。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1所示为本发明提供的抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法的流程图，具体包括以下步骤：

根据抽水蓄能机组励磁系统的运行参数确定抽水蓄能机组励磁系统的各个主体因素指标的数值，主体因素指标包括电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素。

抽水蓄能机组励磁系统担负着机组机端电压控制、功率分配以及提高并列运行稳定性等任务。在机组空载状态下，机组需依靠励磁系统调节机端电压至同期电压，完成机组并网操作。因此，励磁系统对机端电压的稳定性控制能力将作为评估励磁系统状态的主体因素之一。机组并网运行时，励磁电压的变化将影响机组功率输出，故励磁系统在动态过程中的表现能有效表征其状态水平。进而，典型工况下的励磁系统的表现也将作为评估其状态的主体因素。在功能性状态之外，励磁系统的物理状态也应加入评估中，所以，励磁系统的关键部位温度也应作为主体因素之一。综合考虑上述原因，得出表征抽水蓄能机组励磁系统运行状态的主体因素为电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素。

获得电压稳定因素的数值包括如下步骤：

电压稳定因素包含电压静差率、电压频率比、空载阶跃试验电压超调量、空载阶跃试验电压上升时间以及空载阶跃试验电压振荡次数。

励磁系统对发电机机端电压稳定作用体现在：当负载变化时，机端电压的变化率必须满足国标要求；当机组频率变化时，电压变化量与频率变化量不能超过规定值；同时，空载电压阶跃试验的电压曲线性能指标也能一定程度地表征励磁性能。因此，选取电压静差率、电压频率比和空载阶跃试验下的电压超调量、上升时间、振荡次数作为电压稳定因素的性能指标。

根据抽水蓄能机组的空载情况下机端电压给定值呈阶跃式变化时机端电压、以及机端电压额定值，确定空载阶跃试验电压超调量、空载阶跃试验电压上升时间以及空载阶跃试验电压振荡次数。

根据抽水蓄能机组输出额定功率时机端电压和抽水蓄能机组空载时机端电压获得电压静差率。

根据空载下输出电压频率变化时机端电压变化率确定电压频率比。

并对电压静差率、电压频率比、空载阶跃试验电压超调量、空载阶跃试验电压上升时间以及空载阶跃试验电压振荡次数进行归一化处理，获得归一化处理后的电压稳定因素包含的各个性能指标数值。

根据电压稳定因素包含的各个性能指标的重要程度构造电压稳定因素的重要程度矩阵，根据电压稳定因数的重要程度矩阵确定电压稳定因数包含的各个性能指标的权重。

根据归一化处理后的电压稳定因素包含的各个性能指标数值和电压稳定因数包含的各个性能指标的权重获得电压稳定因素的数值。

获得动态稳定因素的数值包括如下步骤：

动态稳定因素包含电压调差率、强励顶值电压倍数、负载阶跃试验有功功率阻尼比、负载阶跃试验有功功率调节时间以及负载阶跃试验有功功率振荡次数；

在并网运行的过程中，励磁系统的电压调差功能保证了机组间无功功率的合理分配；强励顶值电压的提高有利于电力系统的暂态稳定性；负载电压阶跃试验的有功功率曲线性能指标能表征励磁系统的控制性能。因此，选取电压调差率、强励顶值电压倍数和负载阶跃试验下的有功功率阻尼比、调节时间、振荡次数作为动态稳定因素的性能指标。

根据在无功补偿器投入且同步发电机在功率因数等于零的情况下定子电流从零变化到额定值时机端电压获得电压调差率。

根据机组在强励工况下最大励磁电压和额定励磁下励磁电压获得强励顶值电压倍数。

再由负载工况下机端电压给定值呈阶跃式变化时输出有功功率和有功功率给定值确定负载阶跃试验有功功率阻尼比、负载阶跃试验有功功率调节时间以及负载阶跃试验有功功率振荡次数。

然后对电压调差率、强励顶值电压倍数、负载阶跃试验有功功率阻尼比、负载阶跃试验有功功率调节时间以及负载阶跃试验有功功率振荡次数进行归一化处理。

根据动态稳定因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造动态稳定因素的重要程度矩阵，根据动态稳定因素的重要程度矩阵确定动态稳定因素包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的动态稳定因素包含的各个性能指标数值和动态稳定因素包含的各个性能指标的权重获得动态稳定因素的数值。

典型工况因素包含灭磁过电压比、甩负荷过程机端最大电压、背靠背启动工况、静止变频器启动工况以及黑启动工况。

抽水蓄能机组工况繁多，工况间转换频繁，且存在多种非常规励磁启动工况和极端工况，励磁系统性能状态能通过典型工况下的性能指标进行有效的判断。因此，选取背靠背启动、静止变频器启动、黑启动、灭磁过电压比和甩负荷过程机端最大电压作为典型工况因素的性能指标。

根据抽水蓄能机组的灭磁时最大机端电压和额定工况下机端电压确定灭磁过电压比。

获得背靠背启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组背靠背启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定背靠背启动工况包含的各个性能指标数值，并对背靠背启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，背靠背启动工况包含背靠背启动机端电压超调量、背靠背启动机端电压调节时间以及背靠背启动机端电压振荡次数；

根据背靠背启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造背靠背启动工况的重要程度矩阵，根据背靠背启动工况的重要程度矩阵确定背靠背启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的背靠背启动工况包含的各个性能指标数值和背靠背启动工况包含的各个性能指标的权重获得背靠背启动工况的数值。

获得静止变频启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组静止变频启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定静止变频启动工况包含的各个性能指标数值，并对静止变频启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，静止变频启动工况包含静止变频启动机端电压超调量、静止变频启动机端电压调节时间以及静止变频启动机端电压振荡次数；

根据静止变频启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造静止变频启动工况的重要程度矩阵，根据静止变频启动工况的重要程度矩阵确定静止变频启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的静止变频启动工况包含的各个性能指标数值和静止变频启动工况包含的各个性能指标的权重获得静止变频启动工况的数值。

获得黑启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组黑启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定黑启动工况包含的各个性能指标数值，并对黑启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，黑启动工况包含黑启动起励过程机端电压超调量、黑启动起励过程机端电压调节时间以及黑启动起励过程机端电压振荡次数；

根据黑启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造黑启动工况的重要程度矩阵，根据黑启动工况的重要程度矩阵确定黑启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的黑启动工况包含的各个性能指标数值和黑启动工况包含的各个性能指标的权重获得黑启动工况的数值。

并对灭磁过电压比、甩负荷过程机端最大电压、背靠背启动工况、静止变频器启动工况以及黑启动工况数值进行归一化处理，

根据典型工况因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造典型工况因素的重要程度矩阵，根据典型工况因素的重要程度矩阵确定典型工况因素包含的各个性能指标的权重；

根据归一化处理后的典型工况因素包含的各个性能指标数值和典型工况因素包含的各个性能指标的权重获得典型工况因素的数值。

获得关键温度因素的数值包括如下步骤：

关键温度因素包含可控硅壳温和转子绕组温度。

励磁系统关键设备的温度是影响工作性能的重要因素，也是设备安全的关键指标。因此，选取可控硅壳温和转子绕组温度作为关键温度因素的性能指标。

根据关键温度因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造关键温度因素的重要程度矩阵，根据关键温度因素的重要程度矩阵确定关键温度因素包含的各个性能指标的权重。

根据归一化处理后的关键温度因素包含的性能指标数值和关键温度因素包含的各个性能指标的权重获得关键温度因素的数值。

根据各个主体因素指标的重要程度构建主体因素重要程度矩阵A，如下式所示，

其中，a_mn表示第m个主体因素相对于第n个主体因素的重要性数值。第1个主体因素至第4个主体因素分别为：电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素。比较两两主体因素的重要性，确定主体因素的的重要性数值，其中，重要性数值分为九个标度，由1、2、3、…、9这9个数值来表示因素的相对重要性，其中，a_m为第m个因数的重要性数值，a_n为第n个因数的重要性数值，且a_mn与a_nm的关系可以用公式表示。

对建立的判断矩阵A进行检验，用于判断对两个主体因素重要度判断过程中判断标准是否保持稳定。根据如下公式判断标准是否保持稳定：

其中，λ_max为主体因素重要程度矩阵A的最大特征根；N为主体因素个数，当λ_max＝N，即B＝0时为判断标准高稳定性；B值越大，则判断矩阵A的稳定性越差。一般需保证B＜0.1，否则认为判断矩阵不合理，需重新调整。

获得主体因素重要程度矩阵的最大特征根的特征向量，并对最大特征根的特征向量进行归一化处理获得各个主体因素指标的权重。

并根据各个主体因素指标的数值和各个主体因素指标的权重获得抽水蓄能机组励磁系统的评估值。

本发明提供的用于评估抽水蓄能机组励磁绕组系统状态的方法，通过图2所示评估体系评估抽水蓄能机组励磁系统状态，能够向电站运行人员全方位展示机组励磁系统状态水平，为机组安全运行及合理安排检修提供支撑。

本发明提供的抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法的实施例，包括如下步骤：

获得电压静差率、电压频率比、空载阶跃试验电压超调量、空载阶跃试验电压上升时间以及空载阶跃试验电压振荡次数的数值，并获得电压稳定因素包含性能指标的上限及下限，对电压稳定因素包含性能指标进行离差标准化处理，使其映射到[0-100]之间，进行归一化处理后的电压稳定因素包含性能指标的数值如表1所示：

表1归一化处理后的电压稳定因素包含性能指标的数值

根据电压静差率、电压频率比、空载阶跃试验电压超调量、空载阶试验电压上升时间以及空载阶跃试验电压振荡次数之间的重要度确定电压稳定因素的重要程度矩阵如下：

对电压稳定因素的重要程度矩阵进行检验，B_2-1＝-0.02，满足判断标准的稳定性。

可以获得电压稳定因素包含各个性能指标的权重为：

W_2-1＝[0.37 0.25 0.15 0.08 0.15]

根据电压稳定因素包含各个性能指标的数值和电压稳定因素包含各个性能指标的权重获得电压稳定因数的数值。

获得电压调差率、强励顶值电压倍数、负载阶跃试验有功功率阻尼比、负载阶跃试验有功功率调节时间以及负载阶跃试验有功功率振荡次数的数值，并获得动态稳定因素包含性能指标的上限及下限，对动态稳定因素包含性能指标进行离差标准化处理，使其映射到[0-100]之间，进行归一化处理后的动态稳定因素包含性能指标的数值如表2所示：

表2归一化处理后的动态稳定因素

根据电压调差率、强励顶值电压倍数、负载阶跃试验有功功率阻尼比、负载阶跃试验有功功率调节时间以及负载阶跃试验有功功率振荡次数的数值之间的重要度确定动态稳定因素的重要程度矩阵如下：

对动态稳定因素的重要程度矩阵进行检验，B_2-1＝-0.0013，满足判断标准的稳定性。

可以获得动态稳定因素包含各个性能指标的权重为：

W_2-2＝[0.28 0.43 0.11 0.07 0.11]

根据动态稳定因素包含各个性能指标的数值和动态稳定因素包含各个性能指标的权重获得动态稳定因素的数值。

获得背靠背启动机端电压超调量、背靠背启动机端电压调节时间以及背靠背启动机端电压振荡次数的数值，并获得背靠背启动工况包含性能指标的上限及下限，对背靠背启动工况包含性能指标进行离差标准化处理，使其映射到[0-100]之间，进行归一化处理后的背靠背启动工况包含性能指标的数值如表3所示：

表3归一化处理后的背靠背启动工况包含性能指标的数值

根据背靠背启动机端电压超调量、背靠背启动机端电压调节时间以及背靠背启动机端电压振荡次数之间的重要度确定背靠背启动工况的重要程度矩阵如下：

对背靠背启动工况的重要程度矩阵进行检验，A_3-1＝0.005，满足判断标准的稳定性。

可以获得背靠背启动工况包含各个性能指标的权重为：

W₃＝[0.54 0.16 0.3]

根据背靠背启动工况包含各个性能指标的数值和背靠背启动工况包含各个性能指标的权重获得背靠背启动工况的数值。

静止变频器启动工况的数值、黑启动工况的数值与背靠背启动工况的数值相同。

获得灭磁过电压比和甩负荷过程机端最大电压比率的数值，并获得灭磁过电压比和甩负荷过程机端最大电压比率的上限及下限，对灭磁过电压比和甩负荷过程机端最大电压比率进行离差标准化处理，使其映射到[0-100]之间，进行归一化处理后的灭磁过电压比和甩负荷过程机端最大电压比率数值如表4所示：

表4归一化处理后的灭磁过电压比和甩负荷过程机端最大电压比率数值

根据背靠背启动、静止变频器启动、黑启动、灭磁过电压比和甩负荷过程机端最大电压之间的重要度确定典型工况因素的重要程度矩阵如下：

对典型工况因素的重要程度矩阵进行检验，B_2-3＝0.015，满足判断标准的稳定性。

可以获得典型工况因素包含各个性能指标的权重为：

W_2-3＝[0.12 0.12 0.12 0.43 0.21]

根据典型工况因素包含各个性能指标的数值和典型工况因素包含各个性能指标的权重获得典型工况因素的数值。

获得可控硅壳温和转子绕组温度的数值，并获得关键温度因素所包含性能指标的上限及下限，对关键温度因素所包含性能指标进行离差标准化处理，使其映射到[0-100]之间，进行归一化处理后的关键温度因素所包含性能指标数值如表5所示：

表5归一化处理后的关键温度因素所包含性能指标数值

根据可控硅壳温和转子绕组温度之间的重要度确定关键温度因素的重要程度矩阵如下：

对关键温度因素的重要程度矩阵进行检验，B_2-4＝0，满足判断标准的稳定性。

可以获得关键温度因素包含各个性能指标的权重为：

W_2-4＝[0.5 0.5]

根据关键温度因素包含各个性能指标的数值和关键温度因素包含各个性能指标的权重获得关键温度因素的数值。

根据电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素之间的重要度确定主体因素的重要程度矩阵：

对主体因素重要程度矩阵进行检验，B₁＝0.016，满足判断标准的稳定性。

可以获得主体因素包含各个性能指标的权重为：

W₁＝[0.4 0.36 0.14 0.1]

根据主体因素包含各个性能指标的数值和主体因素包含各个性能指标的权重获得抽水蓄能机组励磁系统的评估值。

利用本发明所提供的基于层次分析法的抽水蓄能机组励磁系统状态评估方法，既可以实现对影响励磁系统状态的主体因素的评价，又能获得励磁系统总体状态量化评价结果，从而能对抽水蓄能机组励磁系统状态进行科学、合理的评价。

以上对本发明所提供的基于层次分析法的抽水蓄能机组励磁系统状态评估方法进行了详细的说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (9)

1.一种抽水蓄能机组励磁系统状态的评估方法，其特征在于，包括：

根据抽水蓄能机组励磁系统的运行参数确定所述抽水蓄能机组励磁系统的各个主体因素指标的数值，所述主体因素指标包括电压稳定因素、动态稳定因素、典型工况因素和关键温度因素；

根据所述各个主体因素指标的重要程度构建主体因素重要程度矩阵，并根据所述主体因素重要程度矩阵获得各个主体因素指标的权重；

并根据所述各个主体因素指标的数值和所述各个主体因素指标的权重获得抽水蓄能机组励磁系统的评估值。

2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述根据重要程度矩阵获得各个主体因素指标的权重包括如下步骤：

获得主体因素重要程度矩阵的最大特征根的特征向量，并对最大特征根的特征向量进行归一化处理，获得各个主体因素指标的权重。

3.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，获得所述电压稳定因素的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组输出额定功率时的机端电压、以及空载情况下机端电压给定值呈阶跃式变化和输出电压频率变化时的机端电压，确定电压稳定因素包含的各个性能指标的数值，并对所述电压稳定因素包含的各个性能指标的数值进行归一化处理，所述电压稳定因素包含电压静差率、电压频率比、空载阶跃试验电压超调量、空载阶跃试验电压上升时间以及空载阶跃试验电压振荡次数；

根据所述电压稳定因素包含的各个性能指标的重要程度构造电压稳定因素的重要程度矩阵，根据所述电压稳定因素的重要程度矩阵确定所述电压稳定因素包含的各个性能指标的权重；

根据所述归一化处理后的电压稳定因素包含的各个性能指标数值和所述电压稳定因数包含的各个性能指标的权重获得电压稳定因素的数值。

4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，获得所述动态稳定因素的数值包括如下步骤：

根据在无功补偿器投入且同步发电机在功率因数等于零的情况下定子电流从零变化到额定值时机端电压、强励磁下励磁电压、阶跃负载时输出有功功率、以及额定工况下额定励磁电压，确定动态稳定因素包含的各个性能指标数值，并对所述动态稳定因素包含的各个性能指标数值进行归一化处理，所述动态稳定因素包含电压调差率、强励顶值电压倍数、负载阶跃试验有功功率阻尼比、负载阶跃试验有功功率调节时间以及负载阶跃试验有功功率振荡次数；

根据所述动态稳定因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造动态稳定因素的重要程度矩阵，根据所述动态稳定因素的重要程度矩阵确定动态稳定因素包含的各个性能指标的权重；

根据所述归一化处理后的动态稳定因素包含的各个性能指标数值和所述动态稳定因素包含的各个性能指标的权重获得动态稳定因素的数值。

5.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，根据抽水蓄能机组灭磁时最大机端电压、甩负荷工况下最大机端电压、背靠背启动工况的机端电压、静止变频器启动工况的机端电压、黑启动工况的机端电压、以及额定工况下机端电压，确定典型工况因素包含的各个性能指标数值，并对所述典型工况因素包含的各个性能指标数值进行归一化处理，所述典型工况因素包含灭磁过电压比、甩负荷过程机端最大电压、背靠背启动工况、静止变频器启动工况以及黑启动工况；

根据所述典型工况因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造典型工况因素的重要程度矩阵，根据所述典型工况因素的重要程度矩阵确定典型工况因素包含的各个性能指标的权重；

根据所述归一化处理后的典型工况因素包含的各个性能指标数值和所述典型工况因素包含的各个性能指标的权重获得所述典型工况因素的数值。

6.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，获得背靠背启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组背靠背启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定背靠背启动工况包含的各个性能指标数值，并对所述背靠背启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，所述背靠背启动工况包含背靠背启动机端电压超调量、背靠背启动机端电压调节时间以及背靠背启动机端电压振荡次数；

根据所述背靠背启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造背靠背启动工况的重要程度矩阵，根据所述背靠背启动工况的重要程度矩阵确定背靠背启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据所述归一化处理后的背靠背启动工况包含的各个性能指标数值和所述背靠背启动工况包含的各个性能指标的权重获得背靠背启动工况的数值。

7.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，获得静止变频启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组静止变频启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定静止变频启动工况包含的各个性能指标数值，并对所述静止变频启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，所述静止变频启动工况包含静止变频启动机端电压超调量、静止变频启动机端电压调节时间以及静止变频启动机端电压振荡次数；

根据所述静止变频启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造静止变频启动工况的重要程度矩阵，根据所述静止变频启动工况的重要程度矩阵确定静止变频启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据所述归一化处理后的静止变频启动工况包含的各个性能指标数值和所述静止变频启动工况包含的各个性能指标的权重获得静止变频启动工况的数值。

8.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，获得黑启动工况的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组黑启动时机端电压以及抽水蓄能机组额定工况下机端电压，确定黑启动工况包含的各个性能指标数值，并对所述黑启动工况包含的各个性能指标数值进行归一化处理，所述黑启动工况包含黑启动机端电压超调量、黑启动机端电压调节时间以及黑启动机端电压振荡次数；

根据所述黑启动工况包含的各个性能指标之间的重要程度构造黑启动工况的重要程度矩阵，根据所述黑启动工况的重要程度矩阵确定所述黑启动工况包含的各个性能指标的权重；

根据所述归一化处理后的黑启动工况包含的各个性能指标数值和所述黑启动工况包含的各个性能指标的权重获得黑启动工况的数值。

9.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，获得所述关键温度因素的数值包括如下步骤：

根据抽水蓄能机组励磁系统的运行参数确定所述关键温度因素包含的各个性能指标数值，并对所述关键温度因素包含的各个性能指标数值进行归一化处理，所述关键温度因素包括可控硅壳温和转子绕组温度；

根据所述关键温度因素包含的各个性能指标之间的重要程度构造关键温度因素的重要程度矩阵，根据所述关键温度因素的重要程度矩阵确定关键温度因素包含的各个性能指标的权重；

根据所述归一化处理后的关键温度因素包含的性能指标数值和所述关键温度因素包含的各个性能指标的权重获得所述关键温度因素的数值。