范满元1 蒋铁铮2 李益华2
1.华能岳阳电厂 湖南岳阳414000 2.长沙电力学院 湖南长沙410077
1 问题的提出
各国的国家电工标准及国际IEC标准对同步电机的参数已规定了众多的测量方法，但大多数是采用离线实验的办法，即电机在试验时并不是真正的实际工作状态，而是处于物理上相似的模拟状态。对于与饱和和涡流密切相关的电机参数来讲，原理上是较难做到精确的。利用汽轮发电机并网带负载运行时，在励磁系统上加一阶跃扰动，根据电机的暂态行为，用最小二乘法在线辩识出汽轮发电机的参数是一个有效的方法。
2 试验原理及方法
2．1 试验接线（如图1）
实验开始时，使发电机带上有功功率P，并在实验过程中维持不变，AVR在自动位置上。其中需测量的uab，ucb，ia，ib，ic各物理量由主控室的FS型变送器输出端接入励磁参数辩识器FJY后，进入XR－510C14线磁带记录仪的相应通道，功角Δδ经功角仪输出端接至XR－510C，励磁电流ifd，ufd由主励开关引出经直流变送器后进XR－510C。
2．2 试验步骤
a．切换开关1K在ugk位置，调节R4，使带进相无功功率为10 Mvar。
b．将切换开关1K切换至ugb位置，调节R4，使带滞相无功功率为50 Mvar。
c．启动XR－510C的14线磁带记录仪，以记录uab，ucb，ia，ib，ic，ufd，ifd，δ共8个量的前稳态值。（见表1）。
d．将切换开关1K自ugb突然切换至ugb位置，汽轮发电机由滞相至进相运行。用XR－510C记录以上8个量的暂态响应，时间约12～15 s。
e．记录各物理量的后稳态值，见表1。
3 数据的处理
3．1 剔除直流偏移量
由于测量仪器的误差及采集系统的零点漂移，致使正弦交流分量uab，ucb，ia，ib，ic包含有直流偏移量，为剔除之，求出交流周期T及每个周期里的采 样点个数NT，则直流偏移量为：
式中 x＊i为实测数据；xi为剔除直流偏移量后的数据值。对于直流分量ufd，ifd，δ中的直流偏移量可在求各量的变化量中剔除。
3．2 abc系统转化为dq0系统，并求其变化量
ud，uq，id，iq可由下列关系准确求出：
ua，ub，uc为相电压，由线电压uab和ucb根据向量关系求出。
同时，计算有功功率
因此，可将abc系统的电压电流量转换为dq0系统下的ud，uq，id，iq。
3．3 数据的滤波处理
由于各量中含有高频噪声，采用移动平滑法，将其滤掉，即：
式中 N为平滑段点数；L为数据序列总点数；
x＊（j）为滤波前数据值；x（i）为滤波后数据值。
3．4 求各物理量的变化量
令M为采集数据序列前稳态数据个数，Y为数据序列稳态平均值，Y＊i为前稳态数据值，y（k）为 过程采集值，Δy（k）为过程变化量，则：
这一过程同时将直流分量中的直流偏移量剔除。实测数据处理后，名物理量的变化量见图2中实线所示。
4 同步电机的增量方程
由于最小二乘辨识方法要求状态矢量初始值为已知，而电机模型中瞬变电势及超瞬变电势等不易直接量测。为此，可利用大扰动同步电机数学模型的增量方程，则各增量的起始值均为0。
a．d轴增量方程：
式中 K＝xad／Rfd；Δuq，Δufd为输入量；Δid为观测量；xd，x′d，x″d，Tdo，T″do，K为待辨识参数。
b．q轴增量方程：
式中 ΔMe，Δωt为输入量；Δδt为观测量；H，D为待测量。
5 辨识结果及结论
5．1 辨识结果
本文利用最小二乘辨识法（详见文献〔1〕）。其辨识结果见表2。
用厂家提供的参数设计值计算同步发电机扰动后的暂态过程与实测过程比较见图2，用参数辨识值计算的同步发电机暂态过程的见图3。由图2、图3可明显看出：用辨识后的参数值来计算同步发电的暂态行为更接近于实测过程（注：虚线为用参数计算值，实线为实测值）。
5．2 结论
5．2．1 辨识所得参数值与设计值相比较参数xd的辨识值小于设计值。这是由饱和的原因所致，约减少10％左右，参数x′d，x″d的辨识值均大于设计值，说明励磁绕组及阻尼绕组漏抗的设计值偏小，Tdo的辨识值相应较小。
5．2．2 q轴参数有xq＜xd，x″q＞x″d，Tqo较大，与一般认为d，q参数近似相等有较大差异。
5．2．3 用辨识的参数计算同步电机扰动后的暂态过程，较用厂家提供的设计值来计算更接近实例过程。证明本文测取同步发电机的参数是成功的。
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