一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法，該方法包括如下步驟：(1)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)輸出信號(hào)；(2)搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型，確立標(biāo)幺化導(dǎo)則約束；(3)修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù)；(4)對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào)，獲取仿真輸出信號(hào)；(5)計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)和仿真輸出信號(hào)的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差，分別判斷每個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差是否均滿足標(biāo)幺化導(dǎo)則約束，若是則執(zhí)行步驟(6)，否則返回步驟(3)；(6)根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，獲取優(yōu)化的最優(yōu)模型參數(shù)并輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)利于獲取勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)的最優(yōu)解。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種模型參數(shù)辨識(shí)方法，尤其是涉及一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法。
技術(shù)介紹
隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大及大量波動(dòng)性可再生能源的并網(wǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。當(dāng)前電力系統(tǒng)仿真計(jì)算中一般采用標(biāo)準(zhǔn)化的勵(lì)磁系統(tǒng)模型，通過(guò)提高勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)精確度以保證電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性已成為共識(shí)。調(diào)研結(jié)果表明，目前勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)方法以仿真波形與實(shí)際波形的相似度作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)不斷調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)對(duì)實(shí)際波形進(jìn)行擬合，最終通過(guò)人工判斷選擇擬合效果較好且各項(xiàng)誤差指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的系統(tǒng)參數(shù)作為辨識(shí)結(jié)果。但研究者認(rèn)為，傳統(tǒng)的勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)方法存在過(guò)于粗放、不便于獲取最優(yōu)解的局限性，影響了勵(lì)磁系統(tǒng)仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性，其辨識(shí)結(jié)果的精確度有待進(jìn)一步提升。當(dāng)前勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)的過(guò)程如下：第一步，對(duì)停機(jī)發(fā)電機(jī)施加給定空載電壓階躍試驗(yàn)(階躍量不應(yīng)使調(diào)節(jié)器進(jìn)入限幅區(qū)域)，獲取機(jī)端階躍響應(yīng)電壓數(shù)據(jù)；第二步，搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型給定系統(tǒng)參數(shù)，并分別計(jì)算實(shí)測(cè)曲線與仿真曲線的階躍響應(yīng)指標(biāo)；第三步，判斷仿真與實(shí)測(cè)的偏差允許值是否在《DL/T 1167-2012同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》)規(guī)定的允許范圍內(nèi)，若在，則輸出系統(tǒng)參數(shù)，辨識(shí)過(guò)程結(jié)束；否則返回修改系統(tǒng)參數(shù)，重復(fù)第二步的操作。實(shí)際操作中，當(dāng)選定的參數(shù)調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差時(shí)，即認(rèn)為該組參數(shù)已能代表機(jī)組的實(shí)際參數(shù)，但該組參數(shù)可能只是解集簇中的一個(gè)解，不一定是最優(yōu)解，可能存在另一組參數(shù)可以使仿真誤差更小。根據(jù)自動(dòng)控制原理的有關(guān)知識(shí)，階躍響應(yīng)指標(biāo)主要包括上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、振蕩次數(shù)等?！秾?dǎo)則》規(guī)定必須校驗(yàn)的階躍響應(yīng)指標(biāo)包含上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量等。其中，上升時(shí)間Tup是指從起始時(shí)間到被控量的變化值初次達(dá)到90％階躍量的時(shí)間，峰值時(shí)間Tp是指從起始時(shí)間到被控量的變化值達(dá)到最大值的時(shí)間，超調(diào)量Mp是指被控量的最大值與最終穩(wěn)態(tài)值之差相對(duì)于階躍量的百分?jǐn)?shù)。以角標(biāo)R代表實(shí)測(cè)值，角標(biāo)I代表仿真值，計(jì)算仿真與實(shí)測(cè)的偏差值εi，其中i＝1,2,3分別代表上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量： ϵ 1 = T u p R - T u p I ϵ 2 = T p R - T p I ϵ 3 = M p R - M p I ]]>其偏差允許值如表1所示。表1 勵(lì)磁系統(tǒng)仿真與實(shí)測(cè)的偏差允許值可見(jiàn)，理論上峰值時(shí)間、上升時(shí)間、超調(diào)量三項(xiàng)誤差指標(biāo)越接近零，模型參數(shù)越優(yōu)。但實(shí)際辨識(shí)過(guò)程表明，上述三項(xiàng)指標(biāo)互相制約、互相耦合，例如超調(diào)量在一定程度上受上升時(shí)間的影響，上升時(shí)間越小，越容易出現(xiàn)超調(diào)。在尋優(yōu)操作中，需要對(duì)三項(xiàng)誤差指標(biāo)進(jìn)行綜合比較和平衡。一般采用的方法是將三項(xiàng)誤差指標(biāo)的和作為判定準(zhǔn)則，然而由表1可知，三項(xiàng)誤差指標(biāo)的量綱和數(shù)量級(jí)都有著一定的差距，且在數(shù)值上有著正負(fù)值的區(qū)別，無(wú)法直接進(jìn)行求和操作，不利于獲取勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)的最優(yōu)解。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法。本專利技術(shù)的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法，該方法包括如下步驟：(1)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)輸出信號(hào)YR；(2)搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型，確立標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J；(3)修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù)θI；(4)對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào)，獲取仿真輸出信號(hào)YI；(5)計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)YR和仿真輸出信號(hào)YI的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差，分別判斷第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差εi*是否滿足標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J，若是則執(zhí)行步驟(6)，否則返回步驟(3)；(6)根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)θI進(jìn)行優(yōu)化，獲取優(yōu)化的最優(yōu)模型參數(shù)并輸出。所述的性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差包括上升時(shí)間的標(biāo)幺化誤差、峰值時(shí)間的標(biāo)幺化誤差和超調(diào)量的標(biāo)幺化誤差。步驟(5)中標(biāo)幺化誤差εi*計(jì)算方式如下：(501)求取各性能指標(biāo)的誤差值εi，i＝1,2,3，其中ε1為上升時(shí)間誤差值，ε2為峰值時(shí)間誤差值，ε3為超調(diào)量誤差值： ϵ 1 = T u p R - T 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：(1)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)輸出信號(hào)YR；(2)搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型，確立標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J；(3)修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù)θI；(4)對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào)，獲取仿真輸出信號(hào)YI；(5)計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)YR和仿真輸出信號(hào)YI的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差，分別判斷第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差εi*是否滿足標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J，若是則執(zhí)行步驟(6)，否則返回步驟(3)；(6)根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)θI進(jìn)行優(yōu)化，獲取優(yōu)化的最優(yōu)模型參數(shù)并輸出。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：(1)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)輸出信號(hào)YR；(2)搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型，確立標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J；(3)修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù)θI；(4)對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào)，獲取仿真輸出信號(hào)YI；(5)計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)YR和仿真輸出信號(hào)YI的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差，分別判斷第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差εi*是否滿足標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J，若是則執(zhí)行步驟(6)，否則返回步驟(3)；(6)根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)θI進(jìn)行優(yōu)化，獲取優(yōu)化的最優(yōu)模型參數(shù)并輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法，其特征在于，所述的性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差包括上升時(shí)間的標(biāo)幺化誤差、峰值時(shí)間的標(biāo)幺化誤差和超調(diào)量的標(biāo)幺化誤差。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法，其特征在于，步驟(5)中標(biāo)幺化誤差εi*計(jì)算方式如下：(501)求取各性能指標(biāo)的誤差值εi，i＝1,2,3，其中ε1為上升時(shí)間誤差值，ε2為峰值時(shí)間誤差值，ε3為超調(diào)量誤差值： ϵ 1 = T u p R - T u p I ϵ 2 = T p R - T p I ϵ 3 = M p R - M p I , ]]>其中，TupR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間，TpR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間，MpR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的超調(diào)量，TupI為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間，TpI為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間，MpI為仿真輸出信號(hào)的超調(diào)量；(502)對(duì)各性能指標(biāo)的誤差值εi進(jìn)行標(biāo)幺化處理： ϵ 1 * = | ϵ 1 ϵ 1 b | ϵ 1 b = 0.1 s , ]]> ϵ 2 * = | ϵ 2 ϵ 2 b | ϵ 2 b = 0.1 s , ( 0 < T p R ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈小軍，李梧桐，喬冠倫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31