[发明专利]一种基于量测数据质量检验的发电机动态特性激发程度评估方法

权利要求书

1.一种基于量测数据质量检验的发电机动态特性激发程度评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：建立同步发电机六阶实用模型；

步骤S2：对发电机次暂态参数可辨识性进行分析；判断量测数据采样频率是否满足辨识发电机次暂态参数的要求，若不满足要求，则步骤S3中仅建立量测扰动数据与暂态信息间联系的敏感度方程；若满足要求则不用量测数据辨识次暂态参数；

步骤S3：通过建立量测扰动数据与暂态及次暂态信息间联系的敏感度方程，构造发电机动态特性激发程度的评估体系，用以实现辨识扰动数据带的选取；

所述步骤S1中同步发电机六阶实用模型表示为：

式中，X_q,X′_q,X″_q,T′_q0,T″_q0分别为交轴同步电抗、交轴暂态和次暂态电抗、交轴暂态和次暂态开路时间常数；X_d,X'_d,X″_d,T′_d0,T″_d0分别为直轴同步电抗、直轴暂态和次暂态电抗、直轴暂态和次暂态开路时间常数；u_d,i_d,u_q,i_q分别为发电机机端电压电流在d、q轴的分量；e_f为励磁感应电动势；e′_q,e″_q,e′_d,e″_d分别为发电机交、直轴暂态及次暂态电动势，均为状态变量；δ,ω,T_J,T_m,T_e,D依次为发电机功角、角速度、转动惯量、机械转矩、电磁转矩和阻尼系数；p为微分算子；d轴待辨识参数有X_d,X'_d,X″_d,T′_d0,T″_d0，q轴待辨识参数有X_q,X′_q,X″_q,T′_q0,T″_q0；

所述步骤S3具体包括以下内容：

步骤S31：选取d、q轴电流i_d,i_q为发电机方程的输出变量，选择发电机的暂态、次暂态开路时间常数为参数变量，则发电机动态特性激发程度表示为：

式(3)中，S_d1(t),S_d2(t),S_q1(t),S_q2(t)表示某一时刻的d、q轴电流i_d,i_q对暂态、次暂态参数的敏感度，用以反映发电机动态特性的激发程度；设定敏感度衰减系数k_s以度量敏感度总体衰减程度；所述k_s定义为：以扰动数据某一区间内各时刻敏感度绝对值和的平均值与该区间内敏感度的最大值的比值；

步骤S32：对于既定时间段内的总共N_t个PMU量测点，计算每一量测点的敏感度绝对值，即|S_d1(t_i)|,|S_q1(t_i)|,|S_d2(t_i)|,|S_q2(t_i)|，i＝1,2,...,N_t；

步骤S33：以扰动前的稳态采样点为辨识数据区间起点t₀＝0，设量测点数初始值n＝1，设定衰减系数k_s的槛值为

步骤S34：计算S_d1(t),S_d2(t),S_q1(t),S_q2(t)从区间起点到第n个量测点的敏感度平均值S_n,d1,S_n,d2,S_n,q1,S_n,q2：

步骤S35：记敏感度平均值中最大值分别为S_max,d1＝max{S_i,d1},S_max,d2＝max{S_i,d2},S_max,q1＝max{S_i,q1},S_max,q2＝max{S_i,q2},(i＝2…n)；

若或则以t₀时刻至第n个量测点时刻为d轴参数辨识扰动数据带；

若或则以t₀时刻至第n个量测点时刻为q轴参数辨识扰动数据带；

若d、q轴参数辨识数据区间都已计算得到，则停止计算，否则令n＝n+1，转至步骤S34；所述，的取值范围为4.5-5.5；

步骤S36：将在步骤S35中选取的扰动辨识带代入式(1)，采用内点法算法求解公式(1)，辨识得到发电机实用参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于量测数据质量检验的发电机动态特性激发程度评估方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下内容：发电机受到瞬时性扰动时，在理想状态下其电气量呈指数衰减形式，即A(t)＝A₀e^-t/τ，τ为时间常数，用以反映函数的衰减速度，由公式可知，τ值越小，函数衰减越快；数据采样间隔应与τ成正比，用以确保辨识的准确性；实际同步发电机τ值为次暂态过程与次暂态短路时间常数T″_d,T″_q；令采样周期不大于次暂态短路时间常数的1/e，即采样频率不小于e/T″_d或e/T″_q，用以确保有充足的采样点反映发电机次暂态过程；则得到次暂态参数可辨识度的补充判据为：

量测数据由同步相量量测装置PMU采集得到，其量测数据采样间隔时，则其包含次暂态参数信息，用于次暂态参数的辨识；若不满足判别条件，则不用量测数据辨识次暂态参数；

发电机的次暂态短路时间常数T″_d,T″_q不低于0.03s，根据公式(2)得量测数据的采样频率为f_sample≥90.6Hz，即PMU相邻采样点时间间隔不大于11ms；以WAMS主动召测子站数据的形式，速率达到100帧/s，采样间隔10ms；因此，PMU装置用于发电机次暂态参数辨识时，应采用10ms采样间隔的主站召测数据。