91
I.
О
БОЗНАЧЕНИЯ
H
– постоянные инерции
i
,
i
а
– полный и апериодический ток статора
I
пm∞
,
I
пm
′
,
I
пm
′′
– синхронная, переходная и
сверхпереходная составляющей периодического тока
статора
K, C – количество сигналов и сэмплов
MSE
– среднеквадратичная ошибка
M
m
,
M
e
,
M
f
– момент механический, момент
электрический, момент потерь
N
,
N
n
,
ω
,
ω
n
– мгновенные и номинальные скорости
вращения турбины и угловые частоты
T
– полное время события
T
q
′
,
T
d
′′
,
T
q
′′
– постоянные времени обмоток ротора по оси
d и q при короткозамкнутой обмотке статора
SSE
– суммарная квадратичная ошибка
S
i
meas
,
S
i
sim
– измеренный сигнал и сигнал реакции
модели в момент времени t
δ
– механический угол ротора
II.
В
ВЕДЕНИЕ
Контроль качества математических имитационных
моделей элементов электроэнергетической системы
(ЭЭС) осуществляется с помощью их верификации.
Качество моделей влияет на точность выполнения
расчетных задач по определению допустимых режимов и
обеспечению надежного функционирования ЭЭС,
повышает эффективность контроля и управления в
нормальных и аварийных режимах, а также позволяет
приблизиться к решению задачи диагностики
эксплуатационного состояния электрооборудования в
реальном времени. Традиционный подход заключается в
актуализации
параметров
моделей
посредством
проведения соответствующих испытаний [1,2]. Это
достаточно трудоемкое и затратное, а потому редкое
явление. К тому же оно не лишено недостатков, главным
из которых является человеческий фактор. Поэтому
актуальной задачей развития в данном направлении
является разработка «on-line» методов с использованием
данных синхронизированных векторных измерений
(СВИ) [3,4]. Важно отметить, что порой приходится
актуализировать также саму структуру модели, которая
может иметь обобщенный вид и тем самым вносить
существенную погрешность в некоторых режимах. Эти
стимулы
определяют
тенденцию
к
созданию
автоматического
инструмента
непрерывной
верификации математических моделей элементов ЭЭС
[5]. Для этого необходимо:
•
создать модель элемента и выполнить ее
параметрирование;
•
создать фреймворк для проигрывания событий,
зарегистрированных устройством СВИ (УСВИ);
•
определить целевую функцию как показателя
качества модели.
Исследование, представленное в данной статье,
произведено в рамках проекта по разработке
инструмента автоматической верификации модели
турбоагрегата [5] и посвящено методу верификации
параметров модели синхронного генератора (СГ) по
сигналам
векторов
тока
и
напряжения,
зарегистрированных с помощью УСВИ. За основу
метода, предложенного в данной статье, были взяты
исследования [6,7,8]. Все три исследования объединяют
следующие характерные особенности: рассматривается
модель турбоагрегата, которая состоит из СГ, турбины и
ее системы управления (СУ), системы возбуждения (СВ);
используются измерения электрических параметров,
выполненные только на стороне статора СГ; делается
допущение о симметричности режимов работы СГ.
В данном же исследовании объектом является только
СГ. Для этого модель турбоагрегата следует разделить на
составные элементы, а именно: модель СГ, модель
турбины и ее СУ, модель СВ. Кроме параметров
электрического режима работы статора необходимо
иметь записанные сигналы механической скорость
вращения ротора и напряжения возбуждения. Стоит
отметить, что практика измерения параметров режима
работы возбуждения регламентируется ГОСТом [9] и
внедряется повсеместно. В свою очередь, измерение
скорости вращения применяется на практике, однако, не
относится к перечню обязательных сигналов для
мониторинга. СВИ скорости вращения ротора имеют
место, например, на Ванкорской станции. Это формирует
прецедент, издержки от которого могут быть оправданы
в том числе результатами данной статьи и
заинтересованностью в вопросах верификации и
идентификации
моделей
СГ
и
турбоагрегата,
мониторинга текущего состояния оборудования.
III.
М
ЕТОД
Объектом верификации в данном исследовании
выступает модель генератора 8-го порядка [10] на основе
уравнениях Парка-Горева, которая учитывает:
•
переходные процессы (ПП) в демпферных
контурах (ДК);
•
ПП в обмотке возбуждения (ОВ);
•
нелинейность насыщения магнитной системы
СГ, заданного характеристикой холостого хода.
Из модели исключается уравнение движения (1)
ввиду использования измерений механической скорости.
Приращение скорости и угол нагрузки рассчитывается в
соответствии с (2).
2 ∙ H
d∆ω
∗
dt
= M
m
∗
− M
e
∗
− M
f
∗
,
(1)
{
∆ω
∗
= 1 −
N
N
n
d∆δ
dt
= ∆ω
∗
∙ ω
n
.
(2)
Для верификации модели СГ и идентификации его
параметров по данным СВИ в [6,7,8] предлагается три
парадигмы:
•
PQ
–
подразумевает
воспроизведение
трехфазной активной и реактивной мощностей, при этом
верифицируются модель по частоте и напряжению
статора;
