一种基于PMU测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法与流程

本发明涉及水轮机调速系统的控制方法，尤其涉及基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法。

背景技术：

1、在电力系统中，水轮机调速器系统是关键的调节设备，其动态特性直接影响到电力系统的频率稳定性。特别是在以水力发电为主导的地区，水轮机调速器系统的性能尤为重要。然而，现有的水轮机调速器系统传递函数估计方法往往存在精度不足、操作复杂等问题，难以满足现代电力系统的需求。

2、因此，本发明提出了一种基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法及系统，旨在通过pmu测量数据，准确估计水轮机调速器系统的传递函数，提高电力系统的频率稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，旨在解决现有传递函数估计存在的技术问题。

2、本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：

3、依据本发明提供的一种基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，其特征在于，包括：

4、步骤一：数据准备；在一段时间内实时连续测量发电机的电网频率和有功功率，在此期间，不得对设定点的有功功率设定值进行任何调整，以便有功功率的变化完全由电网频率驱动；

5、步骤二：计算输入和输出；由于设定点的有功功率设定值是未知的，首先，根据测量的有功功率和电网频率来估计该设定值，其次，识别出传递函数系统，最后，根据输入和最近的估计模型来模拟输出，通过比较测量和模拟的功率输出，逐渐调整该设定值，直到它与实际设定点相匹配；

6、步骤三：模型选择；对于arx模型，需要设置的参数为阶数n和m，从低阶开始逐渐增加阶数，直到估计值收敛；对于srivc模型，需要设置的参数为极点和零点，与arx模型的情况类似，极点和零点的设置从低阶开始逐渐增加阶数，直到估计值收敛；

7、步骤四：传递函数估计；使用matlab的系统辨识工具箱来实现，系统辨识工具箱提供的辨识函数为arx()，其使用方法是：如果输入信号的列向量为u，输出信号的列向量为y，并选定了系统的分子多项式阶次m-1，分母多项式的阶次n及系统的纯滞后d，则可以通过下面的指令辨识出系统的数学模型：t＝arx([y,u],[n,m,d])；

8、步骤五：模型验证；首先，使用测量得到的输入来激励估计模型，以产生模拟输出；然后，将该输出与测量的有功功率进行比较；为了评估模型的估计效果，拟合标准被定义为：

9、

10、其中，和y(t)分别表示模拟值输出和测量值输出；

11、步骤六：迭代优化；从低阶到高阶逐渐增加阶数，拟合变得越来越好，直到系统得到最佳估计，此时终止识别过程。

12、优选地，为了使arx和srivc模型能正确估计系统，应去除每个输入和输出信号的均值。

13、优选地，所述的步骤三中，初始阶数设置为n＝10，m＝10。

14、优选地，所述的步骤四中，还可以使用contsid和captain工具箱进行传递函数的估计。

15、优选地，所述的步骤五中，在matlab中使用命令compare来完成输出与测量的有功功率的比较。

16、与传统的传递函数估计方法相比，本发明具有以下优点：

17、1.通过pmu测量数据，能够实时获取水轮机调速器系统的运行状态，提高了传递函数估计的准确性和实时性；

18、2.利用先进的系统识别方法，能够准确估计水轮机调速器系统的传递函数，为电力系统的频率稳定性提供了有力保障；

19、3.本发明的方法及系统操作简便，易于实施，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，其特征在于，在步骤三中，arx和srivc模型去除了每个输入和输出信号的均值。

3.根据权利要求1所述的基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，其特征在于，在步骤三中，初始阶数设置为n＝10，m＝10。

4.根据权利要求1所述的基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，其特征在于，在步骤四中，所述工具箱为matlab的系统辨识工具箱、contsid工具箱或captain工具箱。

5.根据权利要求4所述的基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，其特征在于，在步骤五中，使用matlab的系统辨识工具箱中compare命令来完成输出与测量的有功功率的比较。

6.根据权利要求4所述的基于pmu测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，其特征在于，包括：在步骤四中，使用matlab的系统辨识工具箱来提供辨识函数arx()的方法包括：如果输入信号的列向量为u，输出信号的列向量为y，并选定了系统的分子多项式阶次m-1，分母多项式的阶次n及系统的纯滞后d，则可以通过下面的指令辨识出系统的数学模型：t＝arx([y,u],[n,m,d])。

技术总结一种基于PMU测量的水轮机调速器系统传递函数估计方法，解决了水力发电中频率质量难以控制的问题。该方法包括：步骤一：数据准备；步骤二：计算输入和输出；步骤三：模型选择；步骤四：传递函数估计；步骤五：模型验证；步骤六：迭代优化。本发明通过PMU测量数据，能够实时获取水轮机调速器系统的运行状态，提高了传递函数估计的准确性和实时性。技术研发人员：王本红,王瑞清,朱斌,赵伟,余志强,张鹏,翟玉杰,严玉明,陈浩,周立成,吴礼贵受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29