基于PMU的励磁系统参数辨识研究

摘要

同步发电机的励磁系统对电力系统的安全稳定及经济运行至关重要，其模型及参数是否准确关系到电力系统仿真计算的可信度，进而影响到以此为依据的实际工程应用。传统的励磁系统离线建模及参数测试方法已越来越不能适应电力系统发展的要求，而随着相量测量单元(PMU)和广域测量系统(WAMS)的发展，实时获取电力系统的同步相量数据已十分便捷，这为电力系统元件的在线建模及参数辨识提供了一个有效的平台和数据来源。 本文利用相量测量单元PMU记录的电网扰动激励下励磁系统的动态同步数据，开展了励磁系统模型参数辨识的可行性研究。首先，从模型及激励的频域特征的角度，分析了励磁模型可降阶或转换的频域条件，并结合常见电网扰动激励的频率特征，深入研究了电网扰动激励下常用励磁模型及其参数的数值可辨识性，并用时域分析方法验证了所得结论，且所述分析方法有别于现有的可辨识性的理论分析和数值判断法。其次，分析了动态PMU同步数据质量对参数辨识的影响，一定程度上理论阐释了随机量测误差及系统输入输出数据的不同步对参数辨识影响的机理。再次，考虑到PMU数据会存在坏数据且实际量测误差难以确定，提出了基于输出误差准则的自适应抗差参数辨识方法，仿真表明所提方法是有效的且基于IGG权函数的抗差方法具有更好的抑制噪声和抗差能力。最后，归纳提出了计及非线性环节的参数分类辨识策略，并从励磁电压曲线拟合效果的角度初步仿真研究了基于大扰动PMU数据整体辨识计及非线性环节的励磁参数的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 参数辨识的基本原理

1．2．2 励磁系统的常用模型

1．2．3 参数辨识方法

1．2．4 参数辨识算法

1．3 论文的主要工作

第2章 励磁模型及其参数的数值可辨识性分析

2．1 引言

2．2 模型及其参数的数值可辨识性的频域分析

2．2．1 励磁模型常见环节可降阶或转换的频域条件

2．2．2 电网扰动激励下模型及其参数的数值可辨识性分析

2．3 模型及其参数可辨识性的时域分析方法

2．3．1 基于PLPF法的高阶微分方程的模型辨识

2．3．2 基于轨迹灵敏度的参数可辨识性的数值判断方法

2．4 时域仿真验证

2．4．1 BPA-FV模型的数值可辨识性

2．4．2 BPA-FM模型的数值可辨识性

2．5 小结

第3章 动态PMU同步数据质量对参数辨识的影响

3．1 引言

3．2 非线性最小二乘法

3．3 量测误差的影响

3．3．1 理论分析

3．3．2 基于统计的仿真验证

3．4 PMU数据不同步的影响

3．4．1 理论分析

3．4．2 仿真验证

3．5 小结

第4章 基于输出误差准则的励磁参数抗差辨识

4．1 引言

4．2 抗差辨识原理

4．2．1 时域辨识方法的基本原理

4．2．2 抗差准则函数

4．3 等价权函数及残差序列的自适应估计

4．3．1 不同的等价权函数和极值函数

4．3．2 残差序列的自适应分布估计

4．4 仿真分析

4．4．1 不同噪声水平下的辨识效果

4．4．2 坏数据存在下的辨识效果

4．5 小结

第5章 计及非线性环节的励磁模型参数辨识

5．1 引言

5．2 励磁模型的非线性环节简介

5．2．1 BPA-FV自并励励磁模型

5．2．2 BPA-FM三机励磁模型

5．3 参数分类辨识策略

5．4 参数整体辨识的仿真分析

5．5 小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢