[00138463]基于時頻變換與靈敏度分析的水輪發電機參數辨識技術

技術背景 特高壓直流輸電的大規模發展及電網結構的日趨復雜使得局部地區（如特高壓直流弱送端及直流多饋入地區）的穩定裕度下降,為此,特高壓直流輸電的大規模發展及電網結構的日趨復雜使得局部地區（如特高壓直流弱送端及直流多饋入地區）的穩定裕度下降,為此,電網規劃設計和運行調度部門對電力系統的仿真精度提出了更高要求。然而,目前對水輪發電機參數尤其是暫態電抗及次暫態時間常數的準確辨識仍未得到很好的解決。同時,工程實測中普遍存在辨識結果不穩定的問題,嚴重影響了實測參數的可信度和實測工作的進一步開展。 本項目提出了一種基于時頻變換的同步發電機參數直接辨識技術,通過時頻變換將描述發電機模型的微分方程組整體線性化為線性積分方程,能同時適用于小擾動試驗大擾動試驗,較好地克服環境噪音和數值計算噪聲對辨識的干擾。提出一種基于實測數據的發電機參數軌跡靈敏度評估方法,解決了目標函數構建過程中圈函數的選擇問題,大幅提高了辨識結果的穩定性。利用概率統計的方法構建參數誤差和實際可辨識的定量評估體系,解決了辨識結果準確性和可信度的量化評價。同時結合機組投運前的甩負荷試驗開展參數辨識,極大地縮短了試驗時間,為電廠盡早投入商業運行節省了大量時間和人力投入。 關鍵技術 （1）利用時頻變換將發電機的微分方程組模型轉化為線性積分方程; （2）飽和問題的處理和功角測試關鍵技術; （3）基于靈敏度評估的權函數選擇及目標函數構建; （4）參數辨識評價體系的構建。 項目技術指標 （1）功角刷新率：5ms; （2）辨識穩定性：其中d軸次暫態時間常數的方差可控制在10%以內,其它參數方差基本在3%以內; （3）試驗時間：4小時。 技術價值度評價 （1）綜合利用齒盤測速信號和鍵相信號,將傳統的水輪發電機功角刷新周期從200~600ms縮短到5ms,提高了大擾動過程中功角測量的準確度。 （2）通過時頻變換將描述發電機模型的微分方程組整體線性化為線性積分方程,能同時適用于小擾動試驗大擾動試驗,較好地克服環境噪音和數值計算噪聲對辨識的干擾,優于只適用小擾動試驗的傳統時頻變換方法。 （3）提出了一種基于軌跡靈敏度估算的權函數選擇方法進行參數辨識,并開發了相應軟件,使不同辨識條件下d軸次暫態時間常數的方差可控制在10%以內,其它參數方差基本在3%以內,提高了辨識參數的穩定性。 （4）利用概率統計構建了參數誤差和實際可辨識性的定量評價體系,獲得了辨識參數在一定置信水平下的誤差范圍（置信區間）,實現了對參數辨識結果準確性和可信度的量化評價,為試驗方案的優化提供依據。 （5）通過上述技術,增加了水輪發電機參數辨識的準確性和穩定性,同時結合機組投運前的甩負荷試驗開展參數辨識,將試驗周期從1個月縮短到4小時,極大地節省了時間和人力成本,項目整體達到國際先進水平。