D轴暂态开路时间常数辨识及应用研究
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摘要
随着现代电力技术在电力系统中的应用，越来越多的过程需要通过辨识来为电力系统的运行、控制和预报等决策提供依据。因此，不管从理论意义，还是实际应用价值方面来讲，研究电力系统辨识就变得非常必要。
本文对电力系统核心部件同步发电机的d轴暂态开路时间常数的辨识进行了研究，并探讨了相应辨识模型在同步发电机停机过程电气制动中的应用。首先简单介绍了d轴暂态开路时间常数辨识方法的研究现状，针对如何准确高效地辨识出该参数的问题，本文通过分析同步发电机空载状况下的电磁和电压方程，推导出了同步发电机在起励试验时的以机端电压、励磁电压、励磁电流、d轴暂态开路时间常数T'_(d0)和起励时间t等为主要参数和变量的数学模型，运用MATLABSIMULINK仿真平台搭建同步发电机起励试验仿真模型测得实际量测数据，通过采用最小二乘法进行d轴暂态开路时间常数T_(d0)的参数辨识，仿真结果证明了该数学模型的科学性和最小二乘辨识算法的适用性。
此外，针对如何确定同步机定子绕组三相短路电气制动中的制动电流大小的问题，本文基于前文辨识出的同步发电机空载时的数学模型，通过MATLAB与VB混合编程开发了一款电气制动特性分析软件，探讨了由该模型确定的制动电流在电气制动中的应用效果，证明了由该模型确定制动电流的有效性。
With the application of modern power technology used in the power system,more and more process of the power system needs to be identified to provide areference for operation, control and forecasting and so on. Therefore, it is verynecessary to research the power system identification in both theoretical significanceand practical value.
This paper researched the identification of the d-axis transient open circuit timeconstant of synchronous generator, which is the core components of the powersystem , With the identified model used in the electrical braking of shut downprocess of the synchronous generator sets. This paper briefly introduced theapplication and development of the identification of the d-axis transient open-circuittime constant. In order to identify the parameters accurately and efficiently, Theelectromagnetic and voltage equation of synchronous generator in no-load conditionswas analyzed and the mathematical model of the synchronous generator, whichcontained the main parameters and variables such as the terminal voltage, theexcitation voltage, the excitation current，the d-axis transient open circuit timeconstant and the excitation time t in the excitation test, was derived. It got the actualmeasured data by the MATLAB SIMULINK simulation platform to build synchronousmotor excitation test simulation model and the parameter identification of d-axistransient open circuit time constantT'_(d0)was done by the least square method,simulation results show that the mathematical model derived scientific and the leastsquare identification method affection.
In addition, according to the problem of how to determine the size of the brakingcurrent of the synchronous machine stator of the winding three-phase short-circuitelectrical braking，The electrical braking time-tested platform was developed by thehybrid programming between MATLAB and VB to investigate the application of thebraking current of the excitation in the electric braking，which was obtained by theidenfied mathematical model of synchronous generator above.
本文对电力系统核心部件同步发电机的d轴暂态开路时间常数的辨识进行了研究，并探讨了相应辨识模型在同步发电机停机过程电气制动中的应用。首先简单介绍了d轴暂态开路时间常数辨识方法的研究现状，针对如何准确高效地辨识出该参数的问题，本文通过分析同步发电机空载状况下的电磁和电压方程，推导出了同步发电机在起励试验时的以机端电压、励磁电压、励磁电流、d轴暂态开路时间常数T'_(d0)和起励时间t等为主要参数和变量的数学模型，运用MATLABSIMULINK仿真平台搭建同步发电机起励试验仿真模型测得实际量测数据，通过采用最小二乘法进行d轴暂态开路时间常数T_(d0)的参数辨识，仿真结果证明了该数学模型的科学性和最小二乘辨识算法的适用性。
此外，针对如何确定同步机定子绕组三相短路电气制动中的制动电流大小的问题，本文基于前文辨识出的同步发电机空载时的数学模型，通过MATLAB与VB混合编程开发了一款电气制动特性分析软件，探讨了由该模型确定的制动电流在电气制动中的应用效果，证明了由该模型确定制动电流的有效性。
With the application of modern power technology used in the power system,more and more process of the power system needs to be identified to provide areference for operation, control and forecasting and so on. Therefore, it is verynecessary to research the power system identification in both theoretical significanceand practical value.
This paper researched the identification of the d-axis transient open circuit timeconstant of synchronous generator, which is the core components of the powersystem , With the identified model used in the electrical braking of shut downprocess of the synchronous generator sets. This paper briefly introduced theapplication and development of the identification of the d-axis transient open-circuittime constant. In order to identify the parameters accurately and efficiently, Theelectromagnetic and voltage equation of synchronous generator in no-load conditionswas analyzed and the mathematical model of the synchronous generator, whichcontained the main parameters and variables such as the terminal voltage, theexcitation voltage, the excitation current，the d-axis transient open circuit timeconstant and the excitation time t in the excitation test, was derived. It got the actualmeasured data by the MATLAB SIMULINK simulation platform to build synchronousmotor excitation test simulation model and the parameter identification of d-axistransient open circuit time constantT'_(d0)was done by the least square method,simulation results show that the mathematical model derived scientific and the leastsquare identification method affection.
In addition, according to the problem of how to determine the size of the brakingcurrent of the synchronous machine stator of the winding three-phase short-circuitelectrical braking，The electrical braking time-tested platform was developed by thehybrid programming between MATLAB and VB to investigate the application of thebraking current of the excitation in the electric braking，which was obtained by theidenfied mathematical model of synchronous generator above.
引文
[1]房大中.电力系统分析.北京：科学出版社，2010.
[2]倪以信，陈寿孙，张宝霖.动态电力系统的理论和分析.北京：清华大学出版社，2002. 1
[3]申健，金钧.电力系统仿真分析中几种同步发电机数学模型的比选.电气技术,2007，（9）：48-51
[4] GB/ T1029―2005,三相同步电机试验方法.
[5]许晓芳,楼伯良.发电机空载环节时间常数的辨识.华东电力, 1996( 1) : 27- 28.
[6]曹亚龙.采用定子电压恢复法测试发电机直轴暂态开路时间常数.广东电力,2010(1):74-76
[7] Yazdan Najafi Sarem, Javad Poshtan, Mohamad Ghomi,et al. SynchronousGenerator Parameters Estimation. International Conference on Intelligent andAdvanced Systems .2007:870-875
[8] F.S. Sellschopp,M.A. Arjona. DC decay test for estimating d-axis synchronousmachine parameters: a two-transfer-function approach. IEE Proc.-Electr PowerAppl., Vol. 153, No. 1, January 2006:123-128
[9] Emile Mouni, Slim Tnani, Gérard Champenois. Synchronous machine direct axisparameters estimation module from an iterative strategy. 13th InternationalPower Electronics and Motion Control Conference. 2008:2015-2021
[10]庞中华，催红.系统辨识与自适应控制MATLAB仿真.北京：北京航空航天大学出版社，2009.8
[11]沈善德.电力系统辨识.北京，清华大学出版社，1993.2
[12] Lee C C, Owen T T. A weighted-least-square parameter estimator forsynchronous machines. IEEE Transon PA S, 1977, 96 (1) : 97- 101
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[14] S.Pillutla，I.Kilgore. Neural Network observers for on-line Traeking ofSynchronous Generator Parameters.IEEE Transactions on EnergyConversion.1999，14(l):23-30
[15] L.A.Kilgore.Calculation of Synchronous Machine constants.AIEE Trans. 1931，50(12):1201-1214
[16] S.H.Wright.Determination of Synchronous Machine constants by test.AIEETrans. 1931，50(12):1331-1351
[17] Allan Walton.A Systematic Method for the Determination of the Parameters ofSynchronous Machines from the Results of Frequency Response Tests. IEEETransaetionsonEnergyConversion.2000，15(2):218-223
[18] E.S.Boje，J.C. Balda，R.G. Harley，et al. Time-domain Identification ofSynchronous Machine Parameters from simple Standstill tests. IEEETransactions On Energy Conversion.1990，5(l):164-170
[19] A.Keyhani，S.Hao，G. Dayal. The Effects of Noise on Frenquency-DomainParameter Estimation of Synchronous Machine Models. IEEE Transactions onEnergy Conversion.1990，5(l):164-170
[20]陈新琪，竺士章，袁斌，等.同步发电机参数与工况关系初探.中国电力，2001，34(10):31-34
[21]李靖霞，倪腊琴，鞠平，等.同步电机参数的可辨识性研究.电力系统自动化，1998，22(3):9-12.
[22]陈允平，刘育权，张承学，等.同步发电机参数在线辨识研究.中国电力，1997，30(12):13-16
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[25]虞芹婕.同步相量测量技术及其在状态估计中的应用研究：[硕士学位论文],成都：西南交通大学，2007
[26]蒋超.电力系统同步相量测量算法的研究：[硕士学位论文],济南：山东大学，2011
[27]张宁.基于相量测量的同步发电机参数辨识研究：[硕士学位论文],保定：华北电力大学，2006
[28]岳陈熙.基于GPS-PMU的同步发电机参数辨识研究：[硕士学位论文]，南京：河海大学，2005
[29]吴天明，谢小竹，彭彬.MATLAB电力系统设计与分析.北京：国防工业出版社，2004
[30]沈辉.精通SIMULINK的系统仿真与控制.北京：北京大学出版社，2003.1
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[41]李林,张立异.水轮发电机组电制动改造方案比较.四川电力技术,2007,30(3):61-63
[42]徐青山,乐秀,陈俊,等.水轮发电机组电气制动技术分析.电力自动化设备,2002,22(8):32-34
[43]梁勇,宋自灵,黄海琪,等.电气制动停机技术在我区水轮发电机组上的应用.广西电力技术,2000 , (1) :43- 45.
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[46]陈列，朱逸苏.电制动技术在50MW水轮发电机组的应用.水电站机电技术，2009，32（3）：85-86
[47]张红.水轮发电机组的电气制动在水电站自动化上的研究和应用：[硕士学位论文],南宁：广西大学，2004
[48]杨秀杰，王芳.小浪底电站电气制动系统的设计及应用.大电机技术，2002.(1):60-63.
[49]严新祥.PC在水轮发电机电气制动停机技术上的应用.小水电，2002.(1):34-36.
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[59]冯莉，李巨，邓云华，等.VB与Matlab混合编程探讨.爆轰波与冲击波，2005,（3）：107-110
[60]汤红梅,张军.基于Active X的Matlab与VB接口技术在仿真软件设计中的应用.煤矿机械,2004,(12):86-88
[61]冯旭.在VB开发环境中调用由MATLAB函数转化的DLL.西北民族大学学报(自然科学版),2004,25(53):65-67
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