[发明专利]基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法，属于电力系统动态等值技术应用的创新技术。

背景技术

励磁系统聚合是发电机聚合的一项关键环节，会直接影响发电机的暂态性能。目前励磁系统聚合使用较多的是加权平均法，该方法过程简单且计算量小，适用于模型结构相同且参数不存在明显差异的励磁系统聚合。而实际系统中待聚合的发电机励磁系统往往存在模型与参数的差异，简单套用是千差万别的加权平均的方式无法适用这一现状。且加权平均法只能聚合模型相同的励磁系统，从而每个同调机群需被等值为若干台模型不同的等值机，使得化简规模受到极大的限制。

为解决不同模型励磁系统的聚合问题，电力工作者进行了大量的科学研究，取得了一些成果。不少学者使用了频域拟合及参数辨识方法进行聚合。频域方法可采用标准传递函数的方式，通过将高阶聚合传递函数降为低阶,并引入分段线性多项式函数对低阶标准传递函数模型进行参数辨识，但不能确定降低阶次，只能反复尝试对比。频域聚合方法具有过程复杂、计算量大、实施过程不易掌控、对信息具有较强依赖性等缺陷，难以应用于大规模电网励磁系统聚合。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能有效简化计算，提高等值精度的简单实用的基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法。本发明能适用于模型不同的发电机励磁系统，解决了传统加权平均法无法聚合模型不同的励磁系统的问题。本发明对工作点设置或寻优方向选取不具有依赖性，是一种时域非迭代的聚合参数解析求解方法，尤其适用于含有多种励磁模型的实际大电网。

本发明的技术方案是：本发明的基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法,包括如下步骤：

1)根据等值励磁模型选取方法选取等值机模型；

2)对各聚合发电机的励磁系统进行建模，建立其各自状态空间表达式，并推导出各聚合发电机的状态相量系数矩阵；

3)构造以各聚合机状态相量系数矩阵为主对角元的分块对角矩阵，该分块对角矩阵就是一个由型号不同的励磁系统组成的统一模型，其中的每一分块对角矩阵表示待聚合的励磁系统；

4)通过等值机模型状态相量系数矩阵与统一模型分块对角阵间的结构约束关系，推导出等值机参数解析表达式，获取聚合后发电机励磁系统解析参数；包括调压器稳定回路时间常数调压器放大时间常数调节器增益励磁机时间常数调压器稳定回路增益自励磁时间常数最大励磁电压调压器输出最大值最大励磁电压时励磁机饱和系数

5)用前一步得到的等值机参数进行时域仿真，观测对比聚合前后发电机转子角、母线电压、线路有功功率等动态性能，若误差超过一定范围则返回第一步重新选定等值机励磁系统模型；若误差在可接受的范围内则结束，输出结果。

本发明基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法，根据所提出的等值励磁模型选取方法选取等值机模型后，由解析推导构造出统一模型复合系数矩阵，利用模型系数矩阵聚合前后结构不变的特性，直接获得等值机励磁模型及参数。

本发明基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法，求解得到的发电机的参数是解析解，无须迭代、寻优过程，适应于大规模电网在线化简应用。

本发明基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法，能获取聚合后发电机包括调压器稳定回路时间常数调压器放大时间常数调节器增益励磁机时间常数调压器稳定回路增益自励磁时间常数最大励磁电压调压器输出最大值最大励磁电压时励磁机饱和系数这9项等值发电机参数。

本发明是一种基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法，本发明首先提出聚合后励磁系统模型的选取原则；然后通过励磁系统状态相量系数矩阵构建了统一结构模型；最后利用等值机模型系数矩阵与统一模型分块对角阵之间结构相似与等值前后电气特征相似的约束关系，可直接获取励磁系统的参数。与基于频域传递函数拟合和时域仿真优化的方法相比，本发明的方法对工作点设置或寻优方向选取不具有依赖性，是一种时域非迭代的聚合参数解析求解方法，尤其适用于含有多种励磁模型的实际大电网，能有效简化计算，提高等值精度。计算量小、等值精度高，无需迭代即可获取励磁模型及参数，适用于含多种励磁模型的复杂机群聚合。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为EA型励磁机传递函数框图。

图3为等值励磁电压的构成示意图。

图4为施加大阶跃输入的简化励磁机模型示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的基于统一模型的发电机励磁系统聚合方法,包括如下步骤：

1)根据等值励磁模型选取方法选取等值机模型；