一种基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及大电网安全运行，具体设及一种基于电网动态特性的发电机主导参数 辨识方法。
【背景技术】
[0002] 时域仿真是电力系统规划、运行中常用的分析方法，现代电网技术的发展带来了 在线时域仿真技术的实践应用。在实践过程中，依据现有的参数和模型仿真的结果与实际 电力系统的物理过程相差较远，运严重影响了电力系统安全分析的准确性和可靠性。
[0003] 广域测量系统能够提供电网的实时数据，可W实现发电机与电网同步解禪，为发 电机的参数识别和校验提供了条件。目前基于PMU的发电机动态参数辨识主要有两类：第 一种基于灵敏度的识别方法，但容易受到扰动形式的影响，尤其是对于灵敏度结果相对较 低的参数影响更加严重；第二种是基于扩展Kalman参数的辨识方法，对弱非线性系统能够 得到理想的滤波结果，但与实际结果相差较大。
【发明内容】
[0004] 本发明针对发电机参数辨识的问题提供一种基于电网动态特性的发电机主导参 数辨识方法，使用PMU(同步向量测量装置）量测信息将同步发电机模型解禪，通过粒子滤 波算法辨识出发电机参数中对动态行为影响较大的主导参数。 阳0化]一种基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1 :选取故障时间点PMU曲线及其对应的在线仿真数据；
[0007] 步骤2 :同步发电机模型解禪；
[0008] 步骤3 :确定发电机模型；
[0009] 步骤4 :确定发电机主导参数；
[0010] 步骤5:参数修正。
[0011] 进一步的，所述步骤2,根据PMU测量的发电机电压、相角、有功功率和无功功率， 将发电机电压和相角作为输入量，发电机的有功功率和无功功率作为输出值，从而将发电 机与外部电网进行解禪。
[0012] 进一步的，所述步骤3,采用计算发电机4阶电气量方程确定发电机模型：
[0014] 上式中，Iq是交轴电流，Id是直轴电流，Efd是励磁电压，Ed'是直轴暂态电动势， Ed"是直轴次暂态电动势，Eq'是交轴暂态电动势，Eq"是交轴次暂态电动势。同步电抗Xd和Xq,暂态电抗Xd'和Xq'，次暂态电抗Xd"和Xq"、暂态开路时间常数TdO'和TqO'，次暂 态开路时间常数TdO"和TqO",发电机定子电阻Ra,发电机的饱和系数^，为待辨识参数。
[0015] 进一步的，所述步骤4,提取第一摆功率和阻尼比分别作为特征量，采用Morris筛 选方法进行主导参数确定，步骤如下：
[0016] 步骤4 - 1 :选取变量0 1，其它参数值固定不变，
[0017] 步骤4 - 2 :在变量范围[0imi。，eimJ内随机改变参数01，得到输出值y，
[0018] 步骤4 - 3 :判别参数变化对输出值的影响程度，从而筛选出主导参数。
[0019] 进一步的，所述步骤4 - 3采用灵敏度因子S判别参数变化对输出的影响程度：
[0021] 上式中：i为参数变化次数，Yi为模型第i次运行输出结果，Y。为参数率定后计算 结果初始值，Pi为第i次模型参数相对于初始参数值变化的百分率，n为模型运算次数。
[0022] 进一步的，所述步骤5的参数修正包括如下步骤： 阳02引步骤5 - 1 :初始化，取t= 0,按先验密度函数P(X。)、P( 0。）分别提取N个粒子 -t/，钱；
[0024] 步骤5 - 2 :对粒子进行权值更新并重新采样得到新的粒子.T/，啤，
[00巧]步骤5 - 3 :对綠按照参数核平滑法进行采样求取下一步参与迭代的参数粒子璋;；
[0026] 步骤5 - 4 :设置t=t+1，继续重复步骤5 - 2和步骤5 - 3。
[0027] 参数修正采用粒子滤波算法。
[0028] 与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有W下优异效果：
[0029] 利用本发明可W在线快速识别发电机参数中对动态行为影响较大的主导参数，量 化主导参数的误差范围，提高时域仿真计算的精度。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明一种基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法的流程图
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
[0032] 本发明针对发电机参数辨识的问题提出一种基于粒子滤波算法的发电机主导参 数识别算法，在线快速识别对动态行为影响较大的主导参数，量化主导参数的误差范围。
[0033] 如图1所示为本发明一种基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法的流程 图，本发明包括W下步骤：
[0034] 步骤1 :选取故障时间点PMU曲线及其对应的在线仿真数据；
[0035] 步骤2 :同步发电机模型解禪；
[0036] 步骤3 :确定发电机模型；
[0037] 步骤4 :确定发电机主导参数；
[0038] 步骤5:参数修正。
[0039] 所述步骤2,同步发电机模型解禪。PMU(同步向量测量装置）能够测量母线电压、 相角、有功功率和无功功率，将发电机电压和相角作为输入量，同时将发电机的有功功率和 无功功率作为输出值，可将发电机与外部电网进行解禪。
[0040] 所述步骤3,确定发电机模型。采用发电机4阶电气量方程：
[0042] 上式中：E/是直轴暂态电动势，Ed"是直轴次暂态电动势，Eq'是交轴暂态电动势， Eq"是交轴次暂态电动势。同步电抗Xd和Xq,暂态电抗Xd'和Xq'，次暂态电抗Xd"和Xq"、 暂态开路时间常数TdO'和TqO'，次暂态开路时间常数TdO"和TqO"，发电机定子电阻Ra,发 电机的饱和系数K。，为待辨识参数。
[0043] 所述步骤4,主导参数确定。提取第一摆功率与阻尼比分别作为特征量，并采用 Morris筛选方法进行主导参数确定。 阳044]Morri筛选方法是目前应用较广的灵敏度分析方法，它选取其中一个变量0i,其 它参数值固定不变，在变量范围[0imm，eim。、]内随机改变参数01，得到输出值y，用灵敏度 因子S判别参数变化对输出的影响程度：
[0046] 式中：Yi为模型第i次运行输出结果，Y。为参数率定后计算结果初始值，P1为
[0047] 第i次模型参数相对于初始参数值变化的百分率，n为模型运算次数。
[0048] 所述步骤5,采用粒子滤波算法，进行参数修正包括如下步骤： W例步骤5 - 1初始化：取t= 0,按先验密度函数P(X。)、P( 0。）分别提取N个粒子 怒，：鱗;：
[0050] 步骤5 - 2对粒子进行权值更新并重新采样得到新的粒子X:/，处；
[0051] 步骤5 - 3对f按照参数核平滑法进行采样求取下一步参与迭代的参数粒子聲； 阳05引 步骤5 - 4设置t=t+1，继续重复步骤5 - 2和步骤5 - 3。
[0053] 本方法提出的基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法有如下特点，首先选 取故障时间点PMU曲线及其对应的在线仿真数据，根据PMU量测信息将同步发电机模型解 禪。其次通过W第一摆功率与阻尼比为特征量确定发电机主导参数，最后使用粒子滤波算 法，辨识出发电机参数中对动态行为影响较大的主导参数。
[0054] 最后应当说明的是：W上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围 的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或 者等同替换，但运些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1 :选取故障时间点PMU曲线及其对应的在线仿真数据； 步骤2:同步发电机模型解禪； 步骤3:确定发电机模型； 步骤4 :确定发电机主导参数； 步骤5 :参数修正。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2,采用PMU测量发电机电压、相 角、有功功率和无功功率，将发电机电压和相角作为输入量，发电机的有功功率和无功功率 作为输出值，将发电机与外部电网进行解禪。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3,采用发电机4阶电气量方程确 定发电机模型：上式中，Iq是交轴电流，Id是直轴电流，Efd是励磁电压，Ed'是直轴暂态电动势，Ed"是 直轴次暂态电动势，Eq'是交轴暂态电动势，Eq"是交轴次暂态电动势； 同步电抗Xd和Xq，暂态电抗Xd'和Xq'，次暂态电抗Xd"和Xq"、暂态开路时间常数TdO' 和TqO'，次暂态开路时间常数TdO"和TqO"，发电机定子电阻Ra，发电机的饱和系数咕，为 待辨识参数。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4,提取第一摆功率和阻尼比分别 作为特征量，采用Morris筛选法进行主导参数确定，步骤如下： 步骤4 - 1 :选取一个变量Θ1， 步骤4 - 2 :在变量范围[Θimi。，ΘimJ内随机改变参数Θ1，得到输出值y， 步骤4 - 3 :判别参数变化对输出值的影响程度，从而筛选出主导参数。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4 - 3按下式所示的灵敏度因子S 判别参数变化对输出的影响程度：上式中：i为参数变化次数，Yi为模型第i次运行输出结果，Y。为参数率定后计算结果 初始值，Pi为第i次模型参数相对于初始参数值变化的百分率，η为模型运算次数。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5采用粒子滤波算法进行参数修正 包括如下步骤： 步骤5 -1 :初始化，取t= 0,按先验密度函数Ρ(X。)、ρ(Θ。）分别提取Ν个粒子咕'，嗦； 步骤5 - 2 :对粒子进行权值更新并重新采样得到新的粒子心，兮； 步骤5 - 3 :对皆按照参数核平滑法进行采样求取下一步参与迭代的参数粒子巧； 步骤5 - 4 :设置t=t+1，继续重复步骤5 - 2和步骤5 - 3。
【专利摘要】本发明提供一种基于电网动态特性的发电机主导参数辨识方法，包括如下步骤：步骤1：确定故障时间点PMU曲线及其对应的在线仿真数据；步骤2：使用PMU测量信息将同步发电机模型解耦；步骤3：确定发电机模型；步骤4：确定发电机主导参数；步骤5：参数修正；利用本发明可以在线快速识别发电机参数中对动态行为影响较大的主导参数，量化主导参数的误差范围，提高时域仿真计算的精度。
【IPC分类】H02P21/14
【公开号】CN105406788
【申请号】CN201510931420
【发明人】牛琳琳, 黄永宁, 邱健, 张爽, 鲁广明, 李宏强, 谢昶, 高峰, 李伟, 陆俊, 王天琪, 张佳, 刘宇星, 葛庆平, 刘洋, 冯建超
【申请人】中国电力科学研究院, 国网宁夏电力公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月15日