CN109143892A - 一种考虑无功影响的原动机及其调速系统参数辨识的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑无功影响的原动机及其调速系统参数辨识的方法，解决了现有方法中分别独立建立原动机及其调速控制系统与励磁调节控制及稳定系统，容易导致两个模型中的PID参数不匹配的问题。在计算机中模拟建立励磁调节控制及稳定（PSS）系统仿真模型，搭建一个将频率信号转换为电压信号的模拟电路；再在计算机中模拟建立原动机及其调速控制系统仿真模型，模拟电网频率强制扰动信号Δf，并将扰动信号Δf同时加入到原动机及其调速系统的调速系统单元的输入端和励磁调节控制及稳定（PSS）系统的励磁调节单元的输入端，通过测取的发电机机械有功曲线辨识原动机及其调速控制系统的PID参数。克服了建模过程中电力系统发生低频振荡等严重事故的发生。

Description

一种考虑无功影响的原动机及其调速系统参数辨识的方法

技术领域

本发明涉及一种原动机及其调速系统的参数测试方法，尤其是在考虑和励磁调节器参数、PSS参数相互影响下的原动机及其调速系统的参数辨识。

背景技术

为保证电力系统的安全稳定运行，电力系统各环节均需要建立计算机模型，进行计算机仿真运算以模拟各环节的真实运行状态。发电机组的建模包括原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其控制系统的参数建模和励磁调节控制及稳定（PSS）系统的参数建模两部分，两部分模型是分别建立的，励磁调节控制及稳定（PSS）系统中的PID参数是根据发电机机端电压来辨识的，认为影响辨识参数的因素仅仅为无功功率曲线，不必考虑有功功率曲线，在辨识确定过程中不考虑调速系统影响；原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调节控制系统参数的辨识是根据有功功率曲线辨识的，不必考虑无功功率曲线的影响。

原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调节控制系统参数建模是电源参数建模中的重要一环；电源参数建模是根据发电机类型的不同，采用不同的现有模型进行仿真建模的；根据发电机组各种特性曲线来确定模型中的各个参数（即模型参数辨识），将辨识后的参数代入仿真模型中，进行仿真计算以得到该发电机组投入电网后的真实运行状况。在整个建模过程中，扰动信号是通过强制加在原动机之前的调节控制系统上的，该扰动信号为强制频差信号，用以调节原动机的有功输出，该强制频差信号的加入不会影响到发电机输出端的电压和频率；而励磁调节控制及稳定（PSS）系统的参数辨识是基于发电机输出端的电压和频率，所以现有技术认为基于发电机输出端的电压和频率的励磁调节控制及稳定（PSS）系统的参数建模是与原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调节控制系统参数建模中的强制频差信号的加入没有关系。现有技术的原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调节控制系统参数建模与励磁调节控制及稳定（PSS）系统的参数建模是彼此孤立分别进行的。

当电网中先行完成励磁调节控制及稳定（PSS）系统的参数建模后，再进行原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统参数建模时，现有技术是将励磁调节控制及稳定（PSS）系统视为断开，在原动机调速系统输入端强制加入频差信号，采集有功功率特性曲线，来确定原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统的PID参数；这种确定方法是建立在传统认为无功功率不会影响有功功率的想法上的，但科学经济的做法是原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统参数建模时，将励磁调节控制及稳定（PSS）系统接入后，再进行调速控制系统的PID参数辨识，这样的做法有两种好处，第一、更能真实模拟电网的真实运行情况，第二、能使原动机调速系统PID参数的确定与励磁调节控制及稳定（PSS）系统的PID参数的确定相匹配；传统的思路认为无功功率和有功功率互不影响，所以原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统与励磁调节控制及稳定（PSS）系统两种模型PID参数相互独立辨识；容易导致两个模型中的PID参数不匹配，直接导致电力系统发生低频振荡等严重事故。

发明内容

本发明提供了一种考虑无功影响的原动机及其调速系统参数辨识的方法，解决了现有方法中分别独立建立原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统与励磁调节控制及稳定（PSS）系统，容易导致两个模型中的PID参数不匹配，直接导致电力系统发生低频振荡等严重事故的问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种考虑无功影响的原动机及其调速系统参数辨识的方法，包括以下步骤：

第一步、先在计算机中模拟建立励磁调节控制及稳定（PSS）系统仿真模型，该仿真模型包括连接在一起的励磁调节控制单元和励磁稳定（PSS）单元，并根据在发电机励磁端测取的无功功率曲线，辨识励磁调节控制及稳定（PSS）系统PID参数；

第二步、搭建一个将频率信号转换为电压信号的模拟电路；

第三步、再在计算机中模拟建立原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统仿真模型，该仿真模型包括连接在一起的原动机单元和调速系统单元；

第四步、模拟电网频率（以下简称网频）强制扰动信号Δf，并将扰动信号Δf同时加入到原动机及其调速系统的调速系统单元的输入端和励磁调节控制及稳定（PSS）系统的励磁调节单元的输入端；

第五步、用高速动态波形数据采集仪器测取原动机所连接的发电机的机械有功曲线，通过测取的发电机机械有功曲线辨识原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统的PID参数。

本发明解决了现有方法中分别独立建立原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统与励磁调节控制及稳定（PSS）系统，容易导致两个模型中的PID参数不匹配，直接导致电力系统发生低频振荡等严重事故的问题；原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统的PID参数的确定与励磁调节控制及稳定（PSS）系统PID参数更加匹配，克服了建模过程中电力系统发生低频振荡等严重事故的发生，仿真模型更加科学，建模过程更加严谨。

附图说明

图1是本发明的有功功率曲线采集示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

在原动机侧通过信号发生器强制信号来模拟网频的扰动，加入一个阶跃变化量。同时在励磁侧通过一个转换装置将信号发生器模拟的网频扰动转变为一个与实际网频扰动相对应的电压的扰动或者是励磁和PSS系统能够接受的扰动信号。将转化后的电压或励磁、PSS系统能接受的阶跃变化量同时加入励磁系统、PSS系统。用高速动态采集仪测取当模拟网频扰动加入后，发电机的有功机械功率曲线，用测取的有功功率曲线辨识原动机及其调速系统的参数。

在原动机侧通过强制信号来模拟网频的扰动，加入一个阶跃变化量。在励磁侧通过一个装置将模拟的网频扰动转变为一个与实际网频扰动相对应的电压的扰动，将转化后的电压的阶跃变化量加入励磁系统、PSS系统。用高速动态采集仪测取当模拟网频扰动加入后，发电机的有功机械功率曲线，用测取的有功功率曲线辨识原动机及其调速系统的参数；步骤如下：

第一步、先在计算机中模拟建立励磁调节控制及稳定（PSS）系统仿真模型，该仿真模型包括连接在一起的励磁调节控制单元和励磁稳定（PSS）单元，并根据发电机励磁端测取的无功功率曲线，辨识励磁调节控制及稳定（PSS）系统PID参数；

第二步、搭建一个将频率信号转换为电压信号的模拟电路；

第三步、再在计算机中模拟建立原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统仿真模型，该仿真模型包括连接在一起的原动机单元和调速系统单元；

第四步、模拟电网频率（以下简称网频）强制扰动信号Δf，并将扰动信号Δf同时加入到原动机及其调速系统的调速系统单元的输入端和励磁调节控制及稳定（PSS）系统的励磁调节单元的输入端；

第五步、用高速动态波形数据采集仪器测取原动机所连接的发电机的机械有功曲线，通过测取的发电机机械有功曲线辨识原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统的PID参数。

Claims (1)

1.一种考虑无功影响的原动机及其调速系统参数辨识的方法，包括以下步骤：

第一步、先在计算机中模拟建立励磁调节控制及稳定（PSS）系统仿真模型，该仿真模型包括连接在一起的励磁调节控制单元和励磁稳定（PSS）单元，并根据在发电机励磁端测取的无功功率曲线，辨识励磁调节控制及稳定（PSS）系统PID参数；

第二步、搭建一个将频率信号转换为电压信号的模拟电路；

第三步、再在计算机中模拟建立原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统仿真模型，该仿真模型包括连接在一起的原动机单元和调速系统单元；

第四步、模拟电网频率（以下简称网频）强制扰动信号Δf，并将扰动信号Δf同时加入到原动机及其调速系统的调速系统单元的输入端和励磁调节控制及稳定（PSS）系统的励磁调节单元的输入端；

第五步、用高速动态波形数据采集仪器测取原动机所连接的发电机的机械有功曲线，通过测取的发电机机械有功曲线辨识原动机（汽轮机、水轮机、燃气轮机、风机）及其调速控制系统的PID参数。