一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法与流程

技术特征：
1.一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：构建系统电压辨识的优化模型，包括目标函数和约束条件；步骤2：设置试验初始工况，电厂工作人员调整发电机组的运行状态以满足试验工况；步骤3：采集并存储发电机组运行数据，包括发电机端电压v
t
'、定子电流i'、励磁电压和励磁电流；步骤4：数据初步计算,根据发电机定子绕组的接线方式，由发电机端电压v
t
'、定子电流i'计算得到对应的线电压v
t
和线电流i以及输出无功功率q；步骤5：设置采样频率要求；步骤6：增加励磁电流扰动，利用励磁系统的“增/减磁功能”产生一个励磁电流的扰动，连续采集并存储扰动产生后规定时间内步骤3中要求的发电机组运行数据，并根据步骤4计算处各组数据对应的发电机输出无功功率q；步骤7：构建样本数据库，调取励磁电流扰动前后的v
t
、i和q的时间序列，构建发电机组动态信号样本数据库；步骤8：将发电机组动态信号样本数据输入系统电压辨识模型，计算得到系统电抗x
s
和系统电压v
s
，最后，使用matlab进行编程实现自动化流程。2.根据权利要求1所述的一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法，其特征在于：对于远距离、大容量输电系统中远离负荷中心的同步发电机而言，可将其外部等值为一个单机无穷大系统，在该单机无穷大系统模型中，机端电压、电流之间的关系公式如下：v
tq
＝v
sq
i
d
x
svtd
＝v
sd-i
q
x
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，v
tq
,v
td
分别为发电机端电压的交轴和直轴分量；v
sq
,v
sd
分别为系统电压的交轴和直轴分量；i
q
,i
d
分别为发电机定子电流的交轴和直轴分量。所述步骤1中，构建系统电压辨识的优化模型具体为建立目标函数，目标函数的具体建立步骤为：对式(1)进行移项，得到式(2)：对式(2)中的两个等式两边进行平方并相加，得到式(3)：v
s2
＝v
t2-2i
d
x
svtq
2i
q
x
svtd
i2x
s2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)考虑到q＝i
dvtq-i
qvtd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，q为发电机机端输出的无功功率；综合式(3)和式(4)，可得v
t2-2qx
s
i2x
s2-v
s2
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)于是，可获得系统电压辨识模型的目标函数，公式如下：考虑进相试验过程中发电机组的实际运行情况，设置的约束条件如公式(7)：
式(7)中，v
tn
为发电机额定电压，i
n
为发电机定子额定电流，t和t
max
分别为发电机定子铁芯和端部构件实际温度及其限值，δ和δ
max
分别为发电机实际功角及其限值。3.根据权利要求1所述的一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法，其特征在于：所述步骤3中，机端电压v
t
'是在pt的二次侧进行信号采集，然后根据pt变比计算一次电压值，定子电流i'是在ct的二次侧进行信号采集，然后根据ct变比计算一次电流值，励磁电压是在励磁调节器的励磁电压表计处进行信号采集，励磁电流是在励磁调节器的转子电流分流器二次侧进行信号采集，然后根据分流器变比计算一次电流值。4.根据权利要求1所述的一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法，其特征在于：在所述步骤5中，采样频率即数据采样的频率，采样频率要求≥50hz。5.根据权利要求2所述的一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法，其特征在于：在步骤7中，发电机组动态信号样本数据库包含n组样本，其中n＝1 10
×
采样频率。6.根据权利要求5所述的一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法，其特征在于：所述步骤8中系统电抗x
s
和系统电压v
s
通过二元二次方程的解法来求解式(5)得出，计算方法如下：步骤81，将式(5)看作关于x
s
和v
s2
的二元二次方程，具体如下：i2·
x
s2
(-2q)
·
x
s
(-1)
·vs2
v
t2
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)步骤82，利用“消元”原理将式(8)转化为一元二次方程，具体操作为从样本数据库中取第1和2组样本代入式(8)，可得公式(9)的联立方程式，将等号两边分别进行相减，消去v
s2
可以得到关于x
s
的一元二次方程，公式如下：(i
22-i
12
)x
s2-2(q
2-q1)x
s
(v
t22-v
t12
)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)步骤83，求解式(10)，求解结果如下：步骤84，以此类推，从样本数据库中取第i和i 1组样本，重复步骤82和步骤83计算得到对应的x
s
(i)和v
s
(i)，如下：
步骤85，重复步骤84直至i＝n-1，最后，由式(13)计算得到系统电抗x
s
和系统电压v
s
，即：

技术总结
本发明公开了一种用于同步发电机进相试验的系统电压获取方法，涉及网源协调领域，具体为：构建系统电压辨识的优化模型；设置试验初始工况；采集并存储发电机组运行数据；数据初步计算,根据发电机定子绕组的接线方式，由发电机端电压V


技术研发人员：李媛 李登峰 夏翰林 孙翌宸 刘育明 司萌 杨旼才 李寒江 徐瑞林 詹航 李小菊 刘霜 张同尊
受保护的技术使用者：国网重庆市电力公司 国家电网有限公司
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/11/11