一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,該方法包括如下步驟:(1)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行空載階躍響應(yīng)試驗(yàn),獲取試驗(yàn)輸出信號(hào);(2)搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型,確立標(biāo)幺化導(dǎo)則約束;(3)修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù);(4)對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào),獲取仿真輸出信號(hào);(5)計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)和仿真輸出信號(hào)的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差,分別判斷每個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差是否均滿足標(biāo)幺化導(dǎo)則約束,若是則執(zhí)行步驟(6),否則返回步驟(3);(6)根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,獲取優(yōu)化的最優(yōu)模型參數(shù)并輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明利于獲取勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)的最優(yōu)解。
【專利說明】
一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種模型參數(shù)辨識(shí)方法,尤其是涉及一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參 數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大及大量波動(dòng)性可再生能源的并網(wǎng),對(duì)電力系統(tǒng)仿真計(jì)算 的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。當(dāng)前電力系統(tǒng)仿真計(jì)算中一般采用標(biāo)準(zhǔn)化的勵(lì)磁系統(tǒng)模型, 通過提高勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)精確度以保證電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性已成為共識(shí)。
[0003] 調(diào)研結(jié)果表明,目前勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)方法以仿真波形與實(shí)際波形的相似度 作為判斷標(biāo)準(zhǔn),通過不斷調(diào)整勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)對(duì)實(shí)際波形進(jìn)行擬合,最終通過人工判斷 選擇擬合效果較好且各項(xiàng)誤差指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的系統(tǒng)參數(shù)作為辨識(shí)結(jié)果。但研究者認(rèn) 為,傳統(tǒng)的勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)方法存在過于粗放、不便于獲取最優(yōu)解的局限性,影響了 勵(lì)磁系統(tǒng)仿真計(jì)算的準(zhǔn)確性,其辨識(shí)結(jié)果的精確度有待進(jìn)一步提升。
[0004] 當(dāng)前勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)的過程如下:第一步,對(duì)停機(jī)發(fā)電機(jī)施加給定空載電 壓階躍試驗(yàn)(階躍量不應(yīng)使調(diào)節(jié)器進(jìn)入限幅區(qū)域),獲取機(jī)端階躍響應(yīng)電壓數(shù)據(jù);第二步,搭 建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型給定系統(tǒng)參數(shù),并分別計(jì)算實(shí)測(cè)曲線與仿真曲線的階躍響應(yīng)指標(biāo);第 三步,判斷仿真與實(shí)測(cè)的偏差允許值是否在《DL/T 1167-2012同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)建模導(dǎo) 則》(以下簡稱《導(dǎo)則》)規(guī)定的允許范圍內(nèi),若在,則輸出系統(tǒng)參數(shù),辨識(shí)過程結(jié)束;否則返回 修改系統(tǒng)參數(shù),重復(fù)第二步的操作。
[0005] 實(shí)際操作中,當(dāng)選定的參數(shù)調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差時(shí),即認(rèn)為該組參數(shù)已能 代表機(jī)組的實(shí)際參數(shù),但該組參數(shù)可能只是解集簇中的一個(gè)解,不一定是最優(yōu)解,可能存在 另一組參數(shù)可以使仿真誤差更小。
[0006] 根據(jù)自動(dòng)控制原理的有關(guān)知識(shí),階躍響應(yīng)指標(biāo)主要包括上升時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí) 間、穩(wěn)定時(shí)間、振蕩次數(shù)等?!秾?dǎo)則》規(guī)定必須校驗(yàn)的階躍響應(yīng)指標(biāo)包含上升時(shí)間、峰值時(shí)間、 超調(diào)量等。其中,上升時(shí)間T up是指從起始時(shí)間到被控量的變化值初次達(dá)到90 %階躍量的時(shí) 間,峰值時(shí)間TP是指從起始時(shí)間到被控量的變化值達(dá)到最大值的時(shí)間,超調(diào)量^是指被控量 的最大值與最終穩(wěn)態(tài)值之差相對(duì)于階躍量的百分?jǐn)?shù)。
[0007] 以角標(biāo)R代表實(shí)測(cè)值,角標(biāo)I代表仿真值,計(jì)算仿真與實(shí)測(cè)的偏差值^,其中i = 1, 2,3分別代表上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量:
[0009] 其偏差允許值如表1所示。
[0010] 表1勵(lì)磁系統(tǒng)仿真與實(shí)測(cè)的偏差允許值
[0012] 可見,理論上峰值時(shí)間、上升時(shí)間、超調(diào)量三項(xiàng)誤差指標(biāo)越接近零,模型參數(shù)越優(yōu)。 但實(shí)際辨識(shí)過程表明,上述三項(xiàng)指標(biāo)互相制約、互相耦合,例如超調(diào)量在一定程度上受上升 時(shí)間的影響,上升時(shí)間越小,越容易出現(xiàn)超調(diào)。在尋優(yōu)操作中,需要對(duì)三項(xiàng)誤差指標(biāo)進(jìn)行綜 合比較和平衡。一般采用的方法是將三項(xiàng)誤差指標(biāo)的和作為判定準(zhǔn)則,然而由表1可知,三 項(xiàng)誤差指標(biāo)的量綱和數(shù)量級(jí)都有著一定的差距,且在數(shù)值上有著正負(fù)值的區(qū)別,無法直接 進(jìn)行求和操作,不利于獲取勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)的最優(yōu)解。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì) 磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法。
[0014] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0015] -種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,該方法包括如下步驟:
[0016] (1)對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行空載階躍響應(yīng)試驗(yàn),獲取試驗(yàn)輸出信號(hào)Yr;
[0017 ] (2)搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型,確立標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J;
[0018] (3)修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù)ΘΙ;
[0019] (4)對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào),獲取仿真輸出信號(hào)ΥΙ;
[0020] (5)計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)YR和仿真輸出信號(hào)心的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差,分別判斷 第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差ε,是否滿足標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J,若是則執(zhí)行步驟(6),否則返回 步驟(3);
[0021] (6)根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)0:進(jìn)行優(yōu)化,獲取優(yōu)化的最優(yōu) 模型參數(shù)并輸出。
[0022] 所述的性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差包括上升時(shí)間的標(biāo)幺化誤差、峰值時(shí)間的標(biāo)幺化誤 差和超調(diào)量的標(biāo)么化誤差。
[0023] 步驟(5)中標(biāo)幺化誤差εΛ十算方式如下:
[0024] (501)求取各性能指標(biāo)的誤差值h,i = 1,2,3,其中ει為上升時(shí)間誤差值,ε2為峰值 時(shí)間誤差值,ε3為超調(diào)量誤差值:
[0026]其中,TupR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,TpR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,MpR為試驗(yàn) 輸出信號(hào)的超調(diào)量,TupI為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,TPI為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,M PI為 仿真輸出信號(hào)的超調(diào)量;
[0027] (502)對(duì)各性能指標(biāo)的誤差值£ i進(jìn)行標(biāo)幺化處理:
[0031 ]其中,ε,為對(duì)應(yīng)的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差,elb為各性能指標(biāo)的標(biāo)幺基值,i = 1, 2,3〇
[0032] 所述的步驟(6)采用根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)01進(jìn)行優(yōu)化具 體為:
[0033] (601)確定各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重,記第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤 差優(yōu)先級(jí)權(quán)重為Wi;
[0034] (602)根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重計(jì)算各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差 的標(biāo)么化加權(quán)均值εΛ
[0035] (603)判斷標(biāo)幺化加權(quán)均值ε/是否達(dá)到設(shè)定的最小值若是則相應(yīng)的系統(tǒng)模 型參數(shù)9:為最優(yōu)模型參數(shù)并輸出,否則返回步驟(3)。
[0036] 各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重按照對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)的優(yōu)先排序進(jìn)行確 定,且滿足:
[0038]其中,η為性能指標(biāo)的總個(gè)數(shù)。
[0039]步驟(602)標(biāo)幺化加權(quán)均值ε/計(jì)算公式為:
[0041 ]其中,η為性能指標(biāo)的總個(gè)數(shù)。
[0042] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0043] (1)本發(fā)明提出了勵(lì)磁系統(tǒng)性能誤差指標(biāo)的標(biāo)么化誤差計(jì)算方法,通過標(biāo)么化將 勵(lì)磁系統(tǒng)性能誤差指標(biāo)的尺度范圍縮放在同一數(shù)量級(jí)下,消除了不同量綱及正負(fù)值的影 響,有利于獲取勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)的最優(yōu)解;
[0044] (2)本發(fā)明進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)結(jié)合輸出信號(hào)各性能指標(biāo)優(yōu)先級(jí)權(quán)重I,從而對(duì)于不 同的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定,從而可以準(zhǔn)確獲取勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)的 最優(yōu)解,為提升勵(lì)磁系統(tǒng)建模仿真的準(zhǔn)確性奠定基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法的流程圖;
[0046] 圖2為實(shí)施例中勵(lì)磁系統(tǒng)模型框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0048] 實(shí)施例
[0049] 如圖1所示,一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,該方法包括以下步 驟:
[0050] 步驟1:進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的空載階躍響應(yīng)試驗(yàn),獲取試驗(yàn)輸出信號(hào) Yr,執(zhí)行步驟2。
[0051] 步驟2:搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型尬,根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度的要求確定輸出信號(hào)各性能 指標(biāo)優(yōu)先級(jí)權(quán)重,從而得到各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重,記第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo) 幺化誤差優(yōu)先級(jí)權(quán)重為1,通過《導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)確立標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J,標(biāo)幺化導(dǎo)則約束J為具 體的數(shù)值范圍,輸出信號(hào)的性能指標(biāo)包括輸出信號(hào)的上升時(shí)間、峰值時(shí)間和超調(diào)量,各性能 指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重按照對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)的優(yōu)先排序進(jìn)行確定,且滿足:
[0053]其中,η為性能指標(biāo)的總個(gè)數(shù);繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
[0054]步驟3:修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù)01,執(zhí)行步驟4。
[0055] 步驟4:對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào),獲取仿真輸出信號(hào)Υ:,執(zhí)行步驟 5〇
[0056] 步驟5:計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)YR和仿真輸出信號(hào)¥:的各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差,判斷 第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差ε,是否滿足標(biāo)么化導(dǎo)則約束J,若是則執(zhí)行步驟6,否則返回步 驟3。
[0057] 步驟6:根據(jù)各性能指標(biāo)優(yōu)先級(jí)權(quán)重計(jì)算各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的標(biāo)么化加權(quán) 均值ε/,執(zhí)行步驟7。
[0058] 步驟7:判斷標(biāo)幺化加權(quán)均值ε/是否達(dá)到設(shè)定的最小值ewmin'若是則執(zhí)行步驟8, 否則返回步驟3。
[0059] 步驟8:相應(yīng)的系統(tǒng)模型參數(shù)0:為最優(yōu)模型參數(shù),將該系統(tǒng)模型參數(shù)Θ:輸出。
[0060] 標(biāo)么值是電力系統(tǒng)分析和工程計(jì)算中常用的數(shù)值標(biāo)記方法,具有簡化計(jì)算、沒有 量綱、易于比較等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明應(yīng)用《導(dǎo)則》中規(guī)定的誤差指標(biāo),建立了勵(lì)磁系統(tǒng)性能誤差指 標(biāo)的標(biāo)么化規(guī)則,具體計(jì)算方法如下:
[0061 ]設(shè)各性能指標(biāo)的誤差值為εi,i = 1,2,3,其中ε i為上升時(shí)間誤差值,ε2為峰值時(shí)間 誤差值,ε3為超調(diào)量誤差值。選取《導(dǎo)則》規(guī)定的誤差范圍臨界值作為各性能指標(biāo)的標(biāo)幺基 值£^,對(duì)誤差指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)么化去量綱處理,并取其絕對(duì)值得到勵(lì)磁系統(tǒng)性能誤差指標(biāo)的標(biāo) 幺值 εΛ具體地:
[0062] (a)求取各性能指標(biāo)的誤差值h,i = 1,2,3,其中ει為上升時(shí)間誤差值,£2為峰值時(shí) 間誤差值,ε3為超調(diào)量誤差值:
[0064]其中,TupR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,TpR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,MpR為試驗(yàn) 輸出信號(hào)的超調(diào)量,TupI為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,TPI為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,M PI為 仿真輸出信號(hào)的超調(diào)量;
[0065] (b)對(duì)各性能指標(biāo)的誤差值£ i進(jìn)行標(biāo)么化處理:
[0069]其中,ε,為對(duì)應(yīng)的各性能指標(biāo)的標(biāo)幺化誤差,elb為各性能指標(biāo)的標(biāo)幺基值,i = l, 2,3〇
[0070]進(jìn)行標(biāo)么化處理后,勵(lì)磁系統(tǒng)仿真與實(shí)測(cè)的偏差允許標(biāo)么值如表2所示。
[0071]表2勵(lì)磁系統(tǒng)仿真與實(shí)測(cè)的偏差允許標(biāo)幺值
[0073] 勵(lì)磁系統(tǒng)階躍響應(yīng)指標(biāo)的誤差反映了勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)的誤差。勵(lì)磁系統(tǒng)模型參 數(shù)辨識(shí)優(yōu)化算法以上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量三項(xiàng)誤差指標(biāo)的標(biāo)么值作為計(jì)算對(duì)象,通過 數(shù)學(xué)分析得到最優(yōu)解約束條件,進(jìn)而在符合導(dǎo)則約束的解集簇中選擇出最優(yōu)解。
[0074] 本發(fā)明選擇優(yōu)先級(jí)排序模型來確定最優(yōu)解約束條件?;诙鄬傩詻Q策的需求優(yōu)先 級(jí)排序是一項(xiàng)重要的思想,能夠在有限資源的情況下確保重要的緊迫的需求得以優(yōu)先實(shí) 現(xiàn),在項(xiàng)目開發(fā)、目標(biāo)優(yōu)化、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面有著廣泛的應(yīng)用。其原理是:判斷各屬性對(duì)最終 決策結(jié)果產(chǎn)生的影響,并根據(jù)影響的重要程度對(duì)屬性進(jìn)行排序;在制定決策時(shí),優(yōu)先滿足優(yōu) 先級(jí)較高的屬性。統(tǒng)計(jì)學(xué)認(rèn)為,在計(jì)算若干個(gè)數(shù)量的平均數(shù)等指標(biāo)時(shí),為了考慮到每個(gè)數(shù)量 在總量中所具有的重要性不同可以給予不同的權(quán)重,故本發(fā)明采用加權(quán)的思想反映在數(shù)學(xué) 模型上,優(yōu)先級(jí)越高,權(quán)值越大。勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)的優(yōu)先級(jí)排序模型的元素如表3所 不。
[0075] 表3勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)的優(yōu)先級(jí)排序模型
[0077]根據(jù)優(yōu)先級(jí)排序的模型,提出勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,思路是:針對(duì)電力 系統(tǒng)各類運(yùn)行工況差異化的調(diào)節(jié)要求,若某一性能誤差指標(biāo)在當(dāng)前運(yùn)行工況下更為重要, 則指定該指標(biāo)作為優(yōu)先評(píng)估指標(biāo),并賦予該指標(biāo)較大的權(quán)重。對(duì)三項(xiàng)性能誤差指標(biāo)進(jìn)行加 權(quán)求和計(jì)算,加權(quán)均值處于最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)即為當(dāng)前運(yùn)行工況下的最優(yōu)解。其數(shù) 學(xué)模型如下。
[0078]設(shè)勵(lì)磁系統(tǒng)模型真實(shí)參數(shù)為0R,當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)模型仿真參數(shù)為,各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的 仿真值與真實(shí)值之間的誤差為^,其中i = l,2,3分別代表上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量。每 一組0:均可計(jì)算得到相對(duì)應(yīng)的£1,8卩£1是01的函數(shù):
[0079] ei = F(0i)
[0080] ει$首先應(yīng)該滿足《導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許范圍。根據(jù)基于標(biāo)幺化規(guī)則的勵(lì)磁系統(tǒng)性 能誤差指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,誤差指標(biāo)應(yīng)滿足:
[0081] ei*e[0,l]
[0082] 然后在符合導(dǎo)則約束的解集中進(jìn)行尋優(yōu)操作。設(shè)定各項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)先權(quán)重為1,其 中i = 1,2,3分別代表上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量。Wi值位于0和1之間,且Wi值越大,代表該 項(xiàng)指標(biāo)具有越高的優(yōu)先級(jí)。根據(jù)加權(quán)的相關(guān)理論,三項(xiàng)^值的和為1。計(jì)算各性能指標(biāo)誤差 值的標(biāo)么化加權(quán)均值 <,計(jì)算公式為:
[0084]其中,η為性能指標(biāo)的總個(gè)數(shù)。
[0085]以上述方程作為最優(yōu)解判定函數(shù),尋找判定函數(shù)達(dá)到最小值時(shí)的系統(tǒng)模型參 數(shù)
[0087]此時(shí)得到的仿真參數(shù)0_最接近實(shí)際參數(shù)0R,即為相應(yīng)優(yōu)先級(jí)權(quán)重下的最優(yōu)解。 [0088]本發(fā)明以某發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)空載階躍響應(yīng)試驗(yàn)為例,考慮三項(xiàng)指標(biāo)等價(jià)最優(yōu)運(yùn) 行工況,應(yīng)用提出的參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法進(jìn)行勵(lì)磁系統(tǒng)模型的參數(shù)辨識(shí)。首先在MATLAB/ Simulink中搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型,進(jìn)行勵(lì)磁系統(tǒng)空載電壓階躍仿真;再依據(jù)傳統(tǒng)BPA校核 的流程,搭建單機(jī)無窮大系統(tǒng),完成潮流計(jì)算和負(fù)荷切除擾動(dòng)試驗(yàn)的校核。該發(fā)電機(jī)組選取 交流無刷勵(lì)磁機(jī)作為勵(lì)磁功率源,采用Alstom勵(lì)磁控制器進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié),其勵(lì)磁系統(tǒng)模型 框圖如圖2所示,圖中al為階躍輸入信號(hào),a2為控制環(huán)節(jié),采用PID控制器,a3為放大單元,a4 為勵(lì)磁單元,a5為發(fā)電機(jī)模型單元,a6為輸出單元,a7為勵(lì)磁穩(wěn)定反饋單元,a8為測(cè)量單元。 系統(tǒng)模型待辨識(shí)參數(shù)為控制環(huán)節(jié)PID參數(shù),實(shí)際上該模型中的控制環(huán)節(jié)采用的是PI控制器 上述四種運(yùn)行工況最優(yōu)解約束的優(yōu)先級(jí)權(quán)重取值如表4所示。
[0089]表4最優(yōu)解約束的優(yōu)先級(jí)權(quán)重
[0091]勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)結(jié)果如表5所示,誤差指標(biāo)及其標(biāo)么值如表6所示。可知,仿 真實(shí)測(cè)對(duì)比曲線均具有一定的形狀相似性,對(duì)應(yīng)運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)要求,其調(diào)節(jié)效果具有不 同的傾向性;由表1、表2和表6可知四組辨識(shí)結(jié)果均符合《導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差范圍,在不 涉及到綜合評(píng)估時(shí),是否進(jìn)行指標(biāo)標(biāo)么化的計(jì)算并不影響判斷結(jié)果;但需要進(jìn)行綜合評(píng)估 時(shí),標(biāo)么化后的誤差指標(biāo)處在同一數(shù)量級(jí)下,消除了不同量綱的影響,實(shí)現(xiàn)了對(duì)三項(xiàng)誤差指 標(biāo)的綜合考慮。
[0092]表5勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)結(jié)果
[0094]表6勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)誤差指標(biāo)及其標(biāo)幺值
[0096] 按四種運(yùn)行工況導(dǎo)則約束進(jìn)行加權(quán)均值計(jì)算的結(jié)果如表7為所示。表7為不同判定 準(zhǔn)則下誤差指標(biāo)加權(quán)均值。
[0097] 表7不同判定準(zhǔn)則下誤差指標(biāo)加權(quán)均值
[0099]由表7可知,在同一導(dǎo)則約束下,當(dāng)特定的運(yùn)行工況和對(duì)應(yīng)的導(dǎo)則約束相互匹配 時(shí),通過該組辨識(shí)參數(shù)計(jì)算出的指標(biāo)誤差加權(quán)均值最小,即應(yīng)用優(yōu)化辨識(shí)算法得到的系統(tǒng) 參數(shù)在指定約束條件下的精確性最高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,其特征在于,該方法包括如下步 驟: (1) 對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行空載階躍響應(yīng)試驗(yàn),獲取試驗(yàn)輸出信號(hào)化; (2) 搭建勵(lì)磁系統(tǒng)仿真模型,確立標(biāo)么化導(dǎo)則約束J; (3) 修改仿真模型的系統(tǒng)模型參數(shù)θι; (4) 對(duì)仿真模型施加與試驗(yàn)相同的激勵(lì)信號(hào),獲取仿真輸出信號(hào)Υι; (5) 計(jì)算試驗(yàn)輸出信號(hào)化和仿真輸出信號(hào)Υι的各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差,分別判斷第i 個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差61^是否滿足標(biāo)么化導(dǎo)則約束1,若是則執(zhí)行步驟(6),否則返回步 驟(3); (6) 根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)θι進(jìn)行優(yōu)化,獲取優(yōu)化的最優(yōu)模型參 數(shù)并輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,其特征在 于,所述的性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差包括上升時(shí)間的標(biāo)么化誤差、峰值時(shí)間的標(biāo)么化誤差和 超調(diào)量的標(biāo)么化誤差。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,其特征在 于,步驟(5)中標(biāo)么化誤差ει氣十算方式如下: (501) 求取各性能指標(biāo)的誤差值61,1 = 1,2,3,其中61為上升時(shí)間誤差值,62為峰值時(shí)間 誤差值,63為超調(diào)量誤差值:其中,TupR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,TpR為試驗(yàn)輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,MpR為試驗(yàn)輸出 信號(hào)的超調(diào)量,Tupl為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,Τρ?為仿真輸出信號(hào)的峰值時(shí)間,Mpl為仿真 輸出信號(hào)的超調(diào)量; (502) 對(duì)各性能指標(biāo)的誤差值ει進(jìn)行標(biāo)么化處理:其中,ει%對(duì)應(yīng)的各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差,Eib為各性能指標(biāo)的標(biāo)么基值,i = l,2,3。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,其特征在 于,所述的步驟(6)采用根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差對(duì)系統(tǒng)模型參數(shù)θι進(jìn)行優(yōu)化具體為: (601) 確定各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重,記第i個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差優(yōu) 先級(jí)權(quán)重為Wi; (602) 根據(jù)各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重計(jì)算各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的標(biāo) 么化加權(quán)均值εΛ (603) 判斷標(biāo)么化加權(quán)均值ε/是否達(dá)到設(shè)定的最小值ε^ιΛ若是則相應(yīng)的系統(tǒng)模型參 數(shù)9i為最優(yōu)模型參數(shù)并輸出,否則返回步驟(3)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,其特征在 于,各性能指標(biāo)的標(biāo)么化誤差的優(yōu)先級(jí)權(quán)重按照對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)的優(yōu)先排序進(jìn)行確定,且 滿足: 其中,η為性能指標(biāo)的總個(gè)數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)優(yōu)化方法,其特征在 于,步驟(602)標(biāo)么化加權(quán)均值ε/計(jì)算公式為: 其中,η為性能指標(biāo)的總個(gè)數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK106097157SQ201610583686
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月22日 公開號(hào)201610583686.0, CN 106097157 A, CN 106097157A, CN 201610583686, CN-A-106097157, CN106097157 A, CN106097157A, CN201610583686, CN201610583686.0
【發(fā)明人】沈小軍, 李梧桐, 喬冠倫
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)