同步发电机励磁系统建模技术分析.pdf

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1、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AnalysisofModelingTechnologyforSynchronousGeneratorExcitationSystem李梧桐1李福兴2乔冠伦1沈小军1(1．同济大学电气工程系，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】同步发电机励磁系统在电力系统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

2、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。[关键词】励磁系统；通用模型；面向对象模型；对比分析【中图分类号】TM31f文献标识码】A引言同步发电机励磁系统是指向同步发电机提供励磁电流的电源及其附属设备。励磁调节器根据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：控制功能通过维持机端电压和分配无功潮流来提高发电机运行的稳定性：保护功能通过低励限制、过励限制、灭磁动作来保护发电机和其

3、他设备不超过容量极限DI。随着电网规模的日益扩大，电网的安全稳定运行问题日益突出．励磁调节的重要性得到了更多的关注，对电力系统仿真计算的准确性也提出了更高的要求[“。励磁系统模型的准确程度是保证电力系统仿真计算精确程度的基础，开展励磁系统建模技术的相关研究具有重要的工程价值。目前。同步发电机励磁系统结构的研究已经比较成熟，可以通过数学方程进行描述[3-s]。根据励磁系统模型的精确度，可将励磁系统建模技术分为通用模型建模和面向对象个性化建模两种。1同步发电机励磁系统建模技术概况1．1通用模型建模技术通用模型建模是目前励磁系统建模的主流做法，其思路是：采用模块化建模的思想，按照实际

4、物理模型对励磁系统模型进行拆解及分部件建模．并根据仿真精确程度的需求把每个模型进行不同程度的简化处理。中国国家能源局已经发布了(DIdT1167—2012同步发电机励磁系统建模导则》(以下简称《导则》)，综合实际中各种类型的励磁系统，从中抽象得到励磁系统的标准模型。如图1所示。一1一《仪器仪表与分析监测》2017年第1期图l同步发电机励磁系统的调节原理框图《导则》标准规定励磁系统主要由励磁调节器和励磁电源两部分组成。励磁调节器包括测量单元、放大单元、励磁稳定器单元等；励磁电源有直流励磁机、交流励磁机、静止励磁电源等不同种类。目前国内外所用的系统计算程序已经给出了发电机、励磁系统

5、等标准模型。例如，IEEE等国际组织已经建立了丰富的标准化励磁系统模型数据库[61；中国电科院结合实际，构建了一组更为通用的新型励磁系统模型，即FM—FV共10种励磁系统通用模型。这些模型己被编进中国版的BPA暂态稳定程序和PSASP电力系统分析综合程序[7,81。成为电力系统分析计算的基础。实际工作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可能会有细微的差别。通用模型建模技术具备适用情况普遍、建模方法简便、符合《导则》标准、电力系统分析程序计算稳定等特点。但是，实际励磁系统种类繁多．编制电力系统稳定计算分析程序时很难将每一种拓扑结构的

6、模型都包括在内，因而很难使电力系统稳定计算程序中使用的励磁系统仿真模型与实际模型完全一致。针对某一实际机组来说，通用模型建模得到的标准模型与实际模型存在误差，且在参数优化时难以突出参数调节的重点。1．2面向对象的个性化建模技术面向对象的个性化建模是一种新型的建模技术。其思路是根据励磁系统生产厂家提供的励磁一2一系统模型及参数进行机组整体模型的搭建。励磁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[91，然后将其综合在一起得到集成的系统模型参数并写入产品技术手册。其提供的模型及数据与励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在电力系统分析程

7、序中进行联网计算，因此，在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，需要在标准模型库中找到与面向对象个性化模型最为接近的标准模型，并把面向对象个性化的参数转换成标准模型中的参数，实现机组整体外部性能在两种模型下的等效，用来进行性能评估与调度计算[10，l”。相比通用模型建模，面向对象的个性化建模更符合机组的实际情况，且在参数优化时可以更有针对性地调整系统参数。但是面向对象个性化建模也存在一定的缺陷，面向对象的模型在向标准模型转化的过程中不可能实现完全的等效，存