浅析同步发电机励磁系统建模.docx

浅析同步发电机励磁系统建模摘要：励磁系统的建模是提高电力系统稳定分析水平的关键手段，对应于不同的电厂其建立励磁系统模型的过程也不尽相同，本文在励磁系统参数完备的基础上，通过对励磁系统调节器的参数实测和幅值实测来建立原始的模型参数，再通过固定模式转换和模型校验来得到最终的励磁系统的模型。关键词：励磁系统模型参数实测幅值实测固定模式转换发电机励磁系统在电力系统中起着非常重要的作用。其主要作用是维持发电机端电压恒定，控制并列运行发电机间无功功率合理分配，提高发电机及电力系统的稳定性，这些都是励磁系统的基本作用。在诸多改善发电机稳定性措施中，提高励磁系统的控制性能是最有效和经济的措施之一，随着大电网的互联，电力系统容量倍增，加上快速励磁装置的广泛应用，使得电力系统出现了许多新的问题。比如由于系统阻尼不足出现的低频振荡，远距离输电线路的串联补偿电容引起的次同步振荡及轴系扭振，系统无功不足、无功功率平衡破坏导致的电压崩溃，这些都威胁着电力系统的稳定运行。二、建立励磁系统原始模型参数1.调节器各个环节参数实测。频域辨识方法：在电压叠加点加上白噪声信号或正弦信号，进行频率特性测量，获得频率特性之后可以使用专用的拟合程序拟合获得传递函数。相频、幅频特性应与实际测得的特性进行比较，各个环节可以分开进行，也可以几个环节合起来进行。时域辨识方法：在电压叠加点加上阶跃信号，进行时域特性测量，获得时域响应之后可以使用专用的拟合程序拟合获得传递函数。2.调节器各限幅值实测。制造厂应提供AVR调节器的环节限幅值，主要是一些非线性环节限幅，如电压偏差值限幅、各运算放大器限幅、积分限幅、最大最小可控硅控制角限制等。在静态试验中，通过改变电压信号和电压给定值使各个环节输出达到其限幅值，然后测量该值。三、励磁原始模型向PSS/E和BPA固定模型转换发电机励磁系统按照励磁方式可分为3种基本型式：励磁机励磁系统（直流励磁机、交流励磁机）无刷励磁系统和自并励静止励磁系统。为了选择合适的励磁模型，必须了解电力系统分析软件励磁模型的特点，如PSS/E的励磁系统采用固定模型，其模型库丰富，常用的励磁系统模型有ESST1/一3A，ESAC1一6A；BPA最新励磁系统模型通用性较强，可适应超前滞后环节和纯积分环节，也可选择励磁电压或励磁机励磁电流用做稳定控制和顶值限制。模型转换一般采用如下方法：1.相同的模型结构进行转换，可直接引用原模型参数，注意引用时所用的计算基值是否相同。2.不同的模型结构进行转换，除了注意所用的计算基值是否相同外，还要进行结构和参数调整。主要采用的转换方法有PID环节转化为超前滞后环节，PSS叠加点改变，电压叠加点改变，励磁电压硬反馈转化为励磁机励磁电流反馈，压缩多环节等。四、校验励磁模型参数由于在模型转换中对模型结构和参数进行了必要的调整，这些调整是否正确、合理，必须通过各种校核性仿真计算予以。另外，当各环节模型参数确定后，还要检验总体特性是否符合励磁原型，对个别不确切参数需做进一步调整。全面反映励磁系统作用的仿真校核项目有：1.发电机空载阶跃响应能全面反映调节器参数，是校核计算的基础项目，进行其他校核计算之前先通过该核。但是，当发电机空载和负载响应不能兼顾时以负载响应为主。2.强励响应包括强励上升速度和强励顶值，励磁电压上升速度的檢验是在相同的条件下直接观察比较励磁电压上升速度。条件是：调节器开环，给定电压阶跃+15%，比较各励磁模型励磁电压上升速度应基本与励磁原型一致，同时检查调节器动态放大倍数是否足够大。3.有、无PSS的负载电压阶跃响应，检查工作点变动后的小扰动特性和PSS作用。分有、无PSS两种情况进行，比较各励磁模型的发电机有功功率波动（频率和阻尼比）应基本与励磁原型一致，励磁电压应无高频振荡产生。4.极限切除时间（CCT）和主变高压侧近端三相短路仿真计算，这是在闭环条件下比较大扰动的响应，各励磁模型的发电机有功功率和励磁电压波动应基本与原型励磁系统一致。五、结语发电机励磁系统的性能对电力系统稳定性有很大的影响，准确的励磁系统模型在分析电力系统稳定方面起着重要的作用；上述4个步骤是励磁实测建模的主要工作，只有经过上述步骤，得到的PSS/E和BPA软件的模型总体特性才能与励磁原型基本一致。