[发明专利]发电机励磁调节器系统静态建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种于发电机励磁调节器系统的静态建模方法。

背景技术

根据《中国南方电网同步发电机励磁系统参数实测及建模管理规定(试行)》要求，需要对南方电网的并网发电机组励磁系统参数进行实测及建模工作，试验包括静态试验和动态试验。发电机励磁系统模型参数的静态试验应对励磁调节器模型中的各个环节进行测量和辨识。由于励磁系统受采样误差、算法误差、硬件非理想特性等因素影响，厂家提供的励磁系统原始模型和通过频域法实测得到的模型存在着较大的偏差。南方电网励磁系统数据库需要一个较为精确的计算模型，应用于工程实践中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种发电机励磁调节器系统静态建模方法，建立一个符合实际励磁系统的计算模型，以克服现有技术存在的偏差大等不足。

本发明的技术方案为：它包括以下过程：首先，利用动态信号分析仪在励磁调节器待测环节输入端加入扫频正弦信号，测量输出端的频率响应特性；然后，利用MATLAB仿真程序结合最小二乘法对实测的频率响应特性进行曲线拟合，建立实测模型。

最小二乘法利用实测模型和实测数据偏差的平方和最小可以保证每个偏差都不会很大，可以很好地拟合实测频率响应。而MATLAB自身集成了最小二乘法，只需函数调用即可实现曲线拟合，使用非常方便。

本发明的有益效果：通过此方法建立励磁系统各个环节的实测模型，比厂家提供的原始模型更加精确，更能反映励磁系统的实际情况。由于测试的发电机机组数量较多，采用此方法可以大大节约计算时间。适用于大范围的励磁系统静态建模计算，为南方电网建立励磁系统数据库提供了科学的依据。

附图说明

图1为纯积分环节Kd＝2的频率响应实测结果和原始模型频率响应示意图；

图2为纯积分环节Kd＝2的频率响应实测结果和实测模型频率响应示意图。

附图1、2中和表1、2中，P和Q分别表示表示频率响应实测结果的增益响应和相位响应，P1和Q1分别表示表示厂家提供的原始模型参数频率响应的增益响应和相位响应，P2和Q2分别表示表示实测模型参数频率响应的增益响应和相位响应。P、P1和P2的单位为(V/V)，相当于一个数值；Q、Q1和Q2的单位为度(°)。频率栏对应扫频信号的频率值，单位为Hz；(P-P1)/P和(P-P2)/P为增益相对误差，单位为百分值(％)。

具体实施方式

本发明的实施例：以某电厂励磁系统的纯微分环节为例。厂家提供的原始模型传递函数为KdS，其中定值Kd＝2。采用动态信号分析仪对纯积分环节进行0-8Hz正弦信号扫频，得到频率响应测量结果，与厂家提供的原始模型参数频率响应进行比较。

实际频率响应测量结果和原始模型计算结果如表1和图1所示。从表1可以看出，最大增益相对误差为12.79％，发生在0.09Hz；最大相位误差为-30.24°，发生在8.01Hz。说明原始模型参数的频率响应与实测数据相比，增益相对误差和相位误差较大，不能用于实际计算。

表1  纯积分环节Kd＝2的实测频率响应和原始模型频率响应比较

为了和厂家提供的原始模型进行比较，表2和图2的实际频率响应测量结果与表1和图1相同，通过动态信号分析仪实测得到。实测模型是通过matlab仿真程序对实测数据进行曲线拟合得到。实际频率响应测量结果和实测模型计算结果如表2和图2所示。经过计算得到实测计算模型为KdS/(1+T1S)，其中Kd＝2.22，T1＝0.01。从表2可以看出最大增益相对误差为6.12％，发生在0.50Hz；最大相位误差为2.89°，发生在频率1.01Hz。说明实测模型的增益相对误差和相位误差较小，都在误差允许范围内，可以用于工程实际应用。

表2  纯积分环节Kd＝2的实测频率响应和实测模型频率响应比较