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上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)昌吉路156弄49號
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發(fā)電機勵磁系統(tǒng)參數(shù)辨識方法綜述

2017-11-10  閱讀(169)

  隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,電力網(wǎng)絡(luò)的不斷擴大,電網(wǎng)已逐步成為高維度、非線性的復(fù)雜系統(tǒng),電網(wǎng)安全也成為當今的重要研究課題。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定起著十分重要的作用[1],它可以保持電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定,實現(xiàn)電壓控制,尤其對電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定起著更加重要的作用。
 
  勵磁系統(tǒng)的優(yōu)劣主要由其參數(shù)決定,良好的參數(shù)選擇可以增加系統(tǒng)的阻尼特性,提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定邊界;不當?shù)膮?shù)選擇不但不能穩(wěn)定系統(tǒng),還會起相反作用[2]。當前的模型軟件中已經(jīng)有多種常見的勵磁系統(tǒng)模型[3],而參數(shù)的確定是使用參數(shù)辨識的方法依據(jù)現(xiàn)場的實際試驗數(shù)據(jù)計算得來[4],是當今確定勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)的主要方法。
 
  勵磁系統(tǒng)中各參數(shù)數(shù)值的常見計算方法主要有解析法和參數(shù)靈敏度法兩種[5],其中解析法是用笛算法來計算勵磁系統(tǒng)參數(shù)的解析解,這種方法的優(yōu)點是計算出來的解析解是勵磁系統(tǒng)的參數(shù),但隨著系統(tǒng)的增大和辨識參數(shù)數(shù)量的增加,數(shù)學(xué)解析的難度大幅提高,導(dǎo)致解析速度大幅降低,嚴重影響了該方法的應(yīng)用范圍。因此,參數(shù)靈敏度法進入了人們的視野,它包括時域靈敏度法和頻域靈敏度法兩種。文獻[5]提出了一種辨識重點參數(shù)的方法。該方法首先分析了各參數(shù)靈敏度與各參數(shù)的關(guān)系,再提出重點參數(shù)評價指標,反復(fù)采用該指標進行計算,降低不同參數(shù)間的關(guān)聯(lián)程度,直到區(qū)分出重點參數(shù)為止。該方法可提高重點參數(shù)的準確性,提高辨識效率。
 
  1 系統(tǒng)辨識的理論基礎(chǔ)
 
  系統(tǒng)辨識指的是觀測系統(tǒng)輸入與輸出的關(guān)系,以明確系統(tǒng)特性的數(shù)學(xué)模型。用連續(xù)動態(tài)系統(tǒng)方程式表達為
 
  系統(tǒng)辨識的原理圖如圖1所示。
 
  系統(tǒng)辨識的原理是將輸入T(t)同時輸入到原型系統(tǒng)和模型系統(tǒng),分別得到輸出O1(t)和O2(t),偏差是△O(t)。通過辨識算法后,產(chǎn)生一個修正量d,將d反饋到模型系統(tǒng)中,補償原型系統(tǒng)與模型系統(tǒng)間偏差,如此反復(fù)上述過程,直到輸出偏差△O(t)滿足系統(tǒng)要求。
 
  2 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)參數(shù)辨識方法介紹
 
  2.1 時域靈敏度法
 
  首先介紹時域靈敏度的定義,所謂某個參數(shù)的時域靈敏度就是輸出量的變化量與該參數(shù)變化量的比值,用來體現(xiàn)該變量對于輸出量的影響程度[6],計算公式如下:
 
  其中,為待計算靈敏度的參數(shù),為的初值,為該參數(shù)的攝動量,為采樣點,為系統(tǒng)輸出,為系統(tǒng)輸出的初值。
 
  從公式可以看出,時域靈敏度法只是以時間為尺度,計算得到某參數(shù)的時域靈敏度特性,但若要采用總體時域靈敏度時,難以*將重要參數(shù)和非重要參數(shù)分開。若選取的時間尺度不同時,參數(shù)靈敏度在不同時間段內(nèi)的辨識結(jié)果有時會出現(xiàn)相左的結(jié)論,因此,文獻[7]提出了頻域靈敏度法。
 
  2.2 頻域靈敏度法
 
  首先介紹時域靈敏度的定義,所謂頻域靈敏度就是傳遞函數(shù)的變化量與某參數(shù)的變化量的比值,用來體現(xiàn)該變量對于傳遞函數(shù)的影響程度。其中,這里用傳遞函數(shù)對線性系統(tǒng)進行描述,采用中值法計算頻域靈敏度,計算公式如下:
 
  其中,為第個頻率采樣點,為該參數(shù)的傳遞函數(shù)靈敏度,為參數(shù)總量,為線性系統(tǒng)中的某個參數(shù)。
 
  對于頻域靈敏度,若某參數(shù)的頻域靈敏度大,表明該參數(shù)對于系統(tǒng)靈敏,它的變化會引起系統(tǒng)輸出更大的變化;反之,若某參數(shù)的頻域靈敏度小,表明該參數(shù)對于系統(tǒng)不靈敏,它的變化對系統(tǒng)輸出變化的影響很有限。
 
  3 結(jié)語
 
  文章對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)參數(shù)辨識的原理進行了介紹,并對常見的參數(shù)辨識方法――時域靈敏度、頻域靈敏度、遺傳算法、粒子群算法等方法進行了介紹。勵磁系統(tǒng)參數(shù)的確定對于勵磁系統(tǒng)本身,甚至對于電力系統(tǒng)有重要的作用,是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的重要保證。


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