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同步发电机励磁系统建模技术分析李梧桐,等
同步发电机励磁系统建模技术分析
Analysis of Modeling Technology for
Synchronous Generator Excitation System
李橋桐1李兴2乔冠伦沈小军1
(1.同济大学电气エ程系,上海200092:2.国网上海市电力公司电力科学研究院,上海200437)
[摘要]同步发电机励磁系統在电力系統的电压控制与稳定运行方面有着十分重要的作
用,励磁系统仿真模型与实际模型的接近程度直接关系到励磁系统参数辨识的准确性,
对励磁系统建模技术的研究是很有意义的。励磁系统建模方法有两种主要的技术:通用
模型建模技术和面向对象的个性化建模技术,面向对象的个性化建模技术作为一种新型
建模技术,将其应用在实际生产中仍有一定的挑战。在介绍两种建模技术的基础上,对
两种建模技术进行了性能对比与分析,对个性化建模技术进行了初步研究,并提出了相
应的解决办法。
[关鍵词]励磁系统;通用模型;画向对象模型;对比分析
中图分类号]TM31
文献标识码]A
目前,同步发电机励磁系统结构的研究已经
引言
比较成熟,可以通过数学方程进行描述(35。根
同步发电机励磁系统是指向同步发电机提供据励磁系统模型的精确度,可将励磁系统建模技
励磁电流的电源及其附属设备。励磁调节器根据术分为通用模型建模和面向对象个性化建模两种。
输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的
输出,实现控制和保护功能:控制功能通过维持1同步发电机励磁系统建模技术概况
机端电压和分配无功潮流来提高发电机运行的稳1.1通用模型建模技术
定性;保抑功能通过低励限制、过励限制、灭
通用模型建模是目前励磁系统建模的主流做
磁动作来保护发电机和其他设备不超过容量极法,其思路是:采用模块化建模的思想,按照实
限以。随着电网规模的日益扩大,电网的安全际物理模型对励磁系统模型进行拆解及分部件建
稳定运行问题日益突出,励磁调节的重要性得到模,并根据仿真精确程度的需求把每个模型进行
了更多的关注,对电力系统仿真计算的准确性也不同程度的简化处理。中国国家能源局已经发布
提出了更高的要求[到。励磁系统模型的准确程了《DLT1167-2012同步发电机励磁系统建模导
度是保证电力系统仿真计算精确程度的基础,开则》(以下简称《导则》),综合实际中各种类型
展励磁系统建模技术的相关研究具有重要的工程的励磁系统,从中抽象得到励磁系统的标准模型,
价值。
如图1所示。
万方数括
《仪器仪表与分析监测》2017年第1期
系统模型及参数进行机组整体模型的搭建。励磁
补偿及调差环节
系统制造厂家在离线试验的条件下,分别对每个
元件进行测试得到该元件的参数?,然后将其综
合在一起得到集成的系统模型参数并写人产品技
调节器
励磁机
同步发电机
术手册,其提供的模型及数据与劤磁系统实际模
型及数据完全一致。电网调度机构要求机组能够
励磁稳定器
在电力系统分析程序中进行联网计算,因此,在
系统稳定器
小范围指导现场作业时可以使用面向对象的模
型及参数,但是在大规模电网计算时,需要在
图1同步发电机励磁系统的调节原理框图
标准模型库中找到与面向对象个性化模型最为
《导则》标准规定励磁系统主要由励磁调节器接近的标准模型,并把面向对象个性化的参数
和励磁电源两部分组成。励磁调节器包括测量单转换成标准模型中的参数,实现机组整体外部性
元、放大单元、励磁稳定器单元等;励磁电源有能在两种模型下的等效,用来进行性能评估与调
直流励磁机、交流励磁机、静止励薇电源等不同度计算10u
种类。目前国内外所用的系统计算程序已经给出
相比通用模型建模,面向对象的个性化建模
了发电机、励磁系统等标准模型。例如,IE等更符合机组的实际情况,且在参数优化时可以
国际组织已经建立了丰富的标准化励磁系统模型更有针对性地调整系统参数。但是面向对象个
数据库?;中国电科院结合实际,构建了一组更性化建模也存在一定的缺陷,面向对象的模型
为通用的新型励磁系统模型,即FM-FV共10种在向标准模型转化的过程中不可能实现完全的
励磁系统通用模型。这些模型己被编进中国版的等效,存在一定的误差,可能造成调度计算数
BPA暂态稳定程序和 PSASP电力系统分析综合程据与实际不符,当误差过大时会影响电网的安
序悶,成为电力系统分析计算的基础。实际工作全运行。
中某个特定的励磁系统实际模型与模型库中的标
准模型结构一致,只是某个环节的具体模块框图2同步发电机励磁系统建模技术应用实践
可能会有细微的差别。
为了对比两种建模技术的性能,以某汽轮发
通用模型建模技术具备适用情况普遍、建模电机组励磁系统为例,分别通过两种建模方法进
方法简便、符合《导则》标准、电力系统分析程行励磁系统仿真模型的搭建。
序计算稳定等特点。但是,实际励磁系统种类繁2.1通用模型建模技术应用实践
多,编制电力系统稳定计算分析程序时很难将每
该励磁系统的模型拓扑与BPA标准模型库中
一种拓扑结构的模型都包括在内,因而很难使的FV型自并励静止励磁系统模型一致,其模型
电力系统稳定计算程序中使用的励磁系统仿真结构如图2所示。若不考虑励磁系统的低励限制
模型与实际模型完全一致。针对某一实际机组和过励限制,系统模型可简化如图3所示。
来说,通用模型建模得到的标准模型与实际模
通过现场试验及参数辩识,模型中各项参数
型存在误差,且在参数优化时难以突出参数调计算结果汇总如表1所示。
节的重点。
2.2面向对象的个性化建模技术应用实践
1.2面向对象的个性化建模技术
由产品技术手册可知,励磁系统生产厂商提
面向对象的个性化建模是一种新型的建模技供的励磁系统模型结枃如图4所示,模型中参数
术,其思路是根据励磁系统生产厂家提供的励磁配置如表2所示。
万方数据