励磁参数辨识试验方案

技术报告项目名称：#3机励磁系统模型参数现场测试试验方案委托单位：大唐国际龙马电站云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院二○○七年六月工作人员：编写：校核：审定：批准：目录励磁系统模型参数现场测试试验组织措施......................................................................................................11概述................................................................................................................................................................12发电机励磁系统设备参数及试验准备工作................................................................................................12.1发电机规范...................................................................12.2励磁变压器规范................................................................22.3PT、CT值.....................................................................22.4试验准备工作.................................................................22.5试验使用仪器.................................................................32.6录波量测点配置................................................................33励磁系统数学模型测辨................................................................................................................................33.1PID和PSS数学模型测辨静态试验................................................43.1.1AVR及PSS模型....................................................................................................................43.1.2PID和PSS模型频谱分析辨识............................................................................................43.1.3PID模型静态时域分析辨识....................................................................错误!未定义书签。3.2.1发电机空载特性试验.................................................................................................................73.2.2发电机空载时间常数试验.........................................................................................................73.2.3AVR比例放大倍数测量.........................................................................................................83.2.420%大干扰阶跃试验...............................................................................................................83.2.5发电机空载5%—10%小干扰阶跃响应试验...........................................................................93.3发电机负载时动态试验........................................................93.3.1调差极性校核..........................................................................................................................93.3.2调差系数校核........................................................................................................................103.3.3静差率校核............................................................................................................................104安全措施及安全注意事项..........................................................................................................................10云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院1励磁系统模型参数现场测试试验组织措施试验总协调：试验总指挥：试验副总指挥：当值值长安全负责：现场协调：工作负责人：技术负责：试验人员：电力试验研究院人员运行当值人员继保班人员试验设备：频谱分析仪、WFLC电量记录分析仪，三相继电保护测试仪。1概述发电机励磁控制系统对电力系统的静态稳定、动态稳定和暂态稳定性都有显著的影响。在电力系统稳定计算中采用不同的励磁系统模型和参数，其计算结果会产生较大的差异。因此需要能正确反映实际运行设备运行状态的数学模型和参数，使得计算结果真实可靠。以前大部分电网采用E′q恒定的发电机模型或与实际相差甚远的励磁系统模型和参数进行计算，随着我国电力系统全国联网和西电东送工程的实施，对电力系统稳定计算提出了更高的要求。新的稳定导则要求发电机采用精确模型，也要求在计算中采用实际的励磁系统模型和参数。通过对电网典型主力机组的发电机、励磁和调速系统模型和参数进行调查和测试，为系统稳定分析及电网日常生产调度提供准确的计算数据，是保证电网安全运行和提高劳动生产率的有效措施，具有重要的社会意义和经济效益。2发电机励磁系统设备参数及试验准备工作2.1发电机规范云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院2表1发电机规范型号制造厂家额定容量额定功率额定功率因数额定转速额定定子电压额定定子电流额定频率转子额定电压转子额定电流定子直流电阻Td0转子绕组直流电阻Td0’定子漏阻Tq0’转动惯量Td0”惯性时间常数Tq0”负序阻抗Td零序电抗Td”直轴同步电抗XdTq”交轴同步电抗Xq直轴超瞬变电抗Xd”直轴瞬变电抗Xd’交轴次暂态电抗Xq”交轴暂态电抗Xq’短路比2.2励磁变压器规范表2励磁变压器规范型号保护等级额定容量额定电压额定电流联结组别冷却方式绝缘等级空载损耗空载电流负载损耗短路阻抗分接电压(V)ⅠⅡⅢⅣⅤ生产厂家出厂日期注：现励磁变压器分接头档位运行在“Ⅲ”档。2.3PT、CT值表3PT、CT值1机端PT变比2机端CT变比3励磁变副边CT变比4分流器变比2.4试验准备工作将励磁调节器监视用计算机与被试调节器联接，以便试验时修改定值，并实时监视试验过程中调节器各参数的变化情况。云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院3集控室设专人监视各参数，准备两对对讲机，用于试验时通讯联络。现场安全措施由电厂负责安排。2.5试验使用仪器表1型号备注HP3562A频谱仪频谱分析WFLC电量分析仪录波FLC-1测试仪变换、加直流信号三相继电保护校验仪三相调压器其它常规仪器2.6录波量测点配置试验时对下列各电气量进行测量或录波1)发电机定子三相电压：频率响应特性测试时，经FLC-1测试仪变换为直流电压后送至频谱分析仪；阶跃响应试验时，接入WFLC分析仪。2)发电机A、C相电流：取自调节器屏上，接入WFLC分析仪。3)发电机转子电压Ufd：取自发电机转子，接入WFLC分析仪。4)发电机转子电流Ifd：取自发电机转子（分流器信号），接入WFLC分析仪。3励磁系统数学模型测辨发电机励磁系统的模型和参数测试现场试验包括发电机空载试验和发电机负载试验两部分，其中空载试验包括励磁机空载特性测量试验、励磁机空载时间常数测量试验、比例放大倍数测量试验、发电机20%大干扰阶跃试验、发电机饱和时间常数测量试验，发电机阶跃响应试验以及负载试验云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院43.1PID和PSS数学模型测辨静态试验3.1.1AVR及PSS模型龙马电站3号发电机SAVR2000型双微机励磁调节器的控制规律为PID+PSS，数学模型见图1。图1SAVR-2000型调节器传递函数框图AVR：主励磁调节环采用PID校正，调节参数见图1，此组AVR参数在机组投运试验时已调整好，主环调节是稳定的，符合PSS投运条件。PSS：励磁调节器采用的电力系统稳定器为ω和P双输入信号的电力系统稳定器，ω和Pe输入信号是通过对发电机机端电压和定子电流采样，软件计算得到的。3.1.2PID和PSS模型频谱分析辨识3.1.2.1PID的采样环节频谱辨识1)励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院52）PID比例积分微分全部推出，测量PID的AD－DA采样环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。3.1.2.2PID的比例放大环节频谱辨识1）励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道。2）PID的两级超前/滞后环节设为0(KI=KD=0)，比例放大倍数分别设为5，20，用频谱分析仪测量该环节输入和输出信号的幅频特性和相频特性。3）根据厂家提供的模型和测量结果用辨识的方法计算出参数，如与该环节给定的参数一致，说明模型是正确的。4）用给定的模型和参数计算该环节的幅频特性和相频特性，如果与频谱仪测量的结果一致，说明模型是正确的特别要注意的是，由于频谱仪输出的白噪声信号是经过励磁调节器采样后作为被测量环节的输入，所以在计算时要考虑白噪声是经过一个时延环节再加到输入点，同时还要考虑输出环节D/A、A/D的时延环节(下同)。3.1.2.3PID的超前/滞后环节频谱辨识1)励磁调节器采集频谱分析仪输出的白噪声信号并作为被测量环节的输入信号，该环节的输出（实际为离散计算结果）用D/A输出到频谱分析仪的B通道