一種同步發電機參數的辨識方法
2023-12-05 20:15:16
專利名稱：一種同步發電機參數的辨識方法
技術領域：
本發明屬於同步發電機參數辨識技術領域，涉及一種採用改進進化算法對同步發 電機參數進行辨識的方法，特別是一種對隱極轉子與凸極轉子同步發電機參數辨識均適用 的方法。
背景技術：
電力系統參數的正確性是電力系統狀態估計、潮流計算、網損分析、故障分析、保 護裝置定值計算、市場分析等應用分析功能的基礎。目前，在發電機參數的實際使用中，由 於缺少實測參數而直接採用設計參數，以及線路改建、運行環境變化等原因，容易導致運行 人員對電網參數掌握不準確，從而降低電網模型的可靠性，導致基於電網模型的各項應用 分析和輔助決策功能的可信性大大降低，嚴重影響了特大電網的安全穩定運行。同時，在市 場環境下，阻塞管理、實時電價制訂等也都依賴於準確的電網模型和各種參數，因此，電力 系統的發電機參數的正確性可能會影響到市場成員的經營決策，造成嚴重的社會影響。而 現有技術中辨識發電機參數的方法普遍存在著工藝過程複雜，辨識正確性差，辨識效率低， 運算過程時效長等缺點。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種同步發電機參數的辨 識方法，為電網分析和電力市場運營提供準確的同步發電機參數，提高運行可靠性與運營 經濟性，利用WAMS系統中的PMU實測數據，並基於統計分析理論，在線給出電力系統參數辨 識結果，及時反映基(改)建變化、運行環境變化、變壓器變比調整、發電機飽和效應等對參 數的影響。為了實現上述目的，本發明利用WAMS系統中的PMU實測數據，遵從生存競爭和優 勝劣汰的運行原則，從一組隨機生成的初始發電機參數群體出發，經過初始群體產生、適應 度計算、重組、突變和選擇與終止操作搜索到最優解；以仿生物學的改進進化策略算法為尋 優理論基礎，將同步發電機直軸、交軸解耦和穩態、暫態分開處理，通過設計參數建立初始 可行參數群體，選用高精度改進歐拉法計算同步發電機模型高階微分方程，進而求出發電 機設定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實現優化過程，辨識出同步發電 機參數，具體包括以下步驟a.先根據要辨識的同步電機的特性，選擇適當的同步發電機模型和辨識參數所用 的輸入輸出變量；b.再將同步電機參數辨識解耦為直軸參數辨識和交軸參數辨識；並把直軸參數 辨識和交軸參數辨識過程分別分解為穩態參數和暫態參數辨識過程；c.根據同步電機的設計參數與實際參數空間分布形式具有相似性，以此確定同步 電機的初始可行參數群體；d.選用高精度改進歐拉法計算同步發電機的輸出變量，然後再應用最小二乘法計算衡量個體優劣的適應度；e.根據設計參數在空間所處位置，確定進化策略算法中重組、突變中各個係數的 取值範圍；f.根據適應度的大小，選擇適應度小的特定群體組成下一代新群體；g.判斷適應度的最小偏差是否滿足給定值，若該條件不滿足，重複上述d-e的計 算過程，直到滿足給定精度，最終得到同步電機的各個參數。本發明涉及的同步發電機的轉子為隱極結構形式時，其直軸和交軸參數相同；同 步發電機的轉子為凸極結構形式時，其直軸和交軸參數不同。本發明與現有技術相比，其對同步發電機參數的辨識工藝過程簡單，運算原理可 靠，參數辨識正確性高，辨識效率好，參數準確對市場應用可靠。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步說明。實施例本實施例涉及的同步發電機參數辨識的改進進化算法是利用WAMS系統中的PMU 實測數據，遵從生存競爭和優勝劣汰的運行原則，從一組隨機生成的初始發電機參數群體 出發，藉助複製、交換(重組)、突變等遺傳操作，最後搜索到最優解；以仿生物學的改進進 化策略算法為尋優的理論基礎，將同步發電機直軸、交軸解耦和穩態、暫態分開處理作為關 鍵，通過設計參數建立初始可行參數群體，選用高精度改進歐拉法計算同步發電機模型高 階微分方程，進而求出發電機設定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實現 優化過程，辨識出同步發電機參數，具體步驟如下(1)先根據要辨識的同步電機的特性，選擇適當的同步發電機模型和辨識參數所 用的輸入輸出變量；(2)再將同步電機參數辨識解耦為直軸參數辨識和交軸參數辨識；並把直軸參數 辨識和交軸參數辨識過程分別分解為穩態參數和暫態參數辨識過程；(3)依據同步電機的設計參數與實際參數空間分布形式具有相似性，以此確定同 步電機的初始可行參數群體；(4)選用高精度改進歐拉法計算同步發電機的輸出變量，然後再應用最小二乘法 計算衡量個體優劣的適應度；(5)根據設計參數在空間所處位置，確定進化策略算法中重組、突變中各個係數的 取值範圍；(6)根據適應度的大小，選擇適應度小的特定群體組成下一代新群體；(7)判斷適應度的最小偏差是否滿足給定值，若該條件不滿足，重複上述(4)-(6) 的計算過程，直到滿足給定精度，最終得到同步電機的各個參數。本實施例對改進進化策略算法進行驗證，通過WAMS系統中的PMU實測數據，對華 北電網託克託電廠1 4號機組的參數進行辨識，將該辨識結果與設計值分別用於電網運 行分析，結果表明該辨識值的有效性和準確性較高。本實施例的一個實際應用例選取託克託電廠1號機組，其額定容量、為670kVA ； 額定功率因數為0. 9 ；額定電壓Ub為22kV ；短路比為0. 54，電廠機組為隱極機，故選用發電機六階模型為待辨識的模型，並將d軸與q軸解耦，d軸電氣模型為
權利要求
1.一種同步發電機參數的辨識方法，其特徵在於利用WAMS系統中的PMU實測數據， 遵從生存競爭和優勝劣汰的運行原則，從一組隨機生成的初始發電機參數群體出發，經過 初始群體產生、適應度計算、重組、突變和選擇與終止操作搜索到最優解；以仿生物學的改 進進化策略算法為尋優理論基礎，將同步發電機直軸、交軸解耦和穩態、暫態分開處理，通 過設計參數建立初始可行參數群體，選用高精度改進歐拉法計算同步發電機模型高階微分 方程，進而求出發電機設定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實現優化過 程，辨識出同步發電機參數，具體包括以下步驟a.先根據要辨識的同步發電機的特性，選擇適當的同步發電機模型和辨識參數所用的 輸入輸出變量；b.再將同步發電機參數辨識解耦為直軸參數辨識和交軸參數辨識；並把直軸參數辨 識和交軸參數辨識過程分別分解為穩態參數和暫態參數辨識過程；c.根據同步發電機的設計參數與實際參數空間分布形式具有相似性，以此確定同步發 電機的初始可行參數群體；d.選用高精度改進歐拉法計算同步發電機的輸出變量，然後再應用最小二乘法計算衡 量個體優劣的適應度；e.根據設計參數在空間所處位置，確定進化策略算法中重組、突變中各個係數的取值 範圍；f.根據適應度的大小，選擇適應度小的特定群體組成下一代新群體；g.判斷適應度的最小偏差是否滿足給定值，若該條件不滿足，重複上述d-e的計算過 程，直到滿足給定精度，最終得到同步發電機的各個參數。
2.根據權利要求1所述的同步發電機參數的辨識方法，其特徵在於涉及的同步發電機 的轉子為隱極結構形式時，其直軸和交軸參數相同；同步發電機的轉子為凸極結構形式時， 其直軸和交軸參數不同。
全文摘要
本發明屬於同步發電機參數辨識技術領域，涉及一種採用改進進化算法對同步發電機參數進行辨識的方法，利用WAMS系統中的PMU實測數據，遵從生存競爭和優勝劣汰的運行原則，從一組隨機生成的初始發電機參數群體出發，經過初始群體產生、適應度計算、重組、突變和選擇與終止操作搜索到最優解；以仿生物學的改進進化策略算法為尋優理論基礎，將同步發電機直軸、交軸解耦和穩態、暫態分開處理，通過設計參數建立初始可行參數群體，選用高精度改進歐拉法計算同步發電機模型高階微分方程，進而求出發電機設定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實現優化過程，辨識出同步發電機參數，其工藝簡單，原理可靠，參數辨識正確性高。
文檔編號G01R31/34GK102073014SQ20111000221
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者吳新振, 王茂海, 韓福坤, 馬平 申請人:華北電網有限公司, 青島大學