[00138463]基于时频变换与灵敏度分析的水轮发电机参数辨识技术

技术背景 特高压直流输电的大规模发展及电网结构的日趋复杂使得局部地区（如特高压直流弱送端及直流多馈入地区）的稳定裕度下降,为此,特高压直流输电的大规模发展及电网结构的日趋复杂使得局部地区（如特高压直流弱送端及直流多馈入地区）的稳定裕度下降,为此,电网规划设计和运行调度部门对电力系统的仿真精度提出了更高要求。然而,目前对水轮发电机参数尤其是暂态电抗及次暂态时间常数的准确辨识仍未得到很好的解决。同时,工程实测中普遍存在辨识结果不稳定的问题,严重影响了实测参数的可信度和实测工作的进一步开展。 本项目提出了一种基于时频变换的同步发电机参数直接辨识技术,通过时频变换将描述发电机模型的微分方程组整体线性化为线性积分方程,能同时适用于小扰动试验大扰动试验,较好地克服环境噪音和数值计算噪声对辨识的干扰。提出一种基于实测数据的发电机参数轨迹灵敏度评估方法,解决了目标函数构建过程中圈函数的选择问题,大幅提高了辨识结果的稳定性。利用概率统计的方法构建参数误差和实际可辨识的定量评估体系,解决了辨识结果准确性和可信度的量化评价。同时结合机组投运前的甩负荷试验开展参数辨识,极大地缩短了试验时间,为电厂尽早投入商业运行节省了大量时间和人力投入。 关键技术 （1）利用时频变换将发电机的微分方程组模型转化为线性积分方程; （2）饱和问题的处理和功角测试关键技术; （3）基于灵敏度评估的权函数选择及目标函数构建; （4）参数辨识评价体系的构建。 项目技术指标 （1）功角刷新率：5ms; （2）辨识稳定性：其中d轴次暂态时间常数的方差可控制在10%以内,其它参数方差基本在3%以内; （3）试验时间：4小时。 技术价值度评价 （1）综合利用齿盘测速信号和键相信号,将传统的水轮发电机功角刷新周期从200~600ms缩短到5ms,提高了大扰动过程中功角测量的准确度。 （2）通过时频变换将描述发电机模型的微分方程组整体线性化为线性积分方程,能同时适用于小扰动试验大扰动试验,较好地克服环境噪音和数值计算噪声对辨识的干扰,优于只适用小扰动试验的传统时频变换方法。 （3）提出了一种基于轨迹灵敏度估算的权函数选择方法进行参数辨识,并开发了相应软件,使不同辨识条件下d轴次暂态时间常数的方差可控制在10%以内,其它参数方差基本在3%以内,提高了辨识参数的稳定性。 （4）利用概率统计构建了参数误差和实际可辨识性的定量评价体系,获得了辨识参数在一定置信水平下的误差范围（置信区间）,实现了对参数辨识结果准确性和可信度的量化评价,为试验方案的优化提供依据。 （5）通过上述技术,增加了水轮发电机参数辨识的准确性和稳定性,同时结合机组投运前的甩负荷试验开展参数辨识,将试验周期从1个月缩短到4小时,极大地节省了时间和人力成本,项目整体达到国际先进水平。