电厂励磁系统稳态启动参数估计

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本例以发电厂发电机励磁系统模型为例，说明如何在稳定状态下启动系统时进行参数估计。

电力系统参数估计的需要

参数估计是电力系统运行的一个强大的工具，其中模型的准确性是至关重要的，可能是由法规要求的。有几个原因可能需要在电力系统中进行参数估计，包括:

系统参数可能从一开始就是未知的。例如，如果供应商没有提供部分或全部参数。
即使系统参数在过去是已知的，这些参数也可能随着时间的推移而漂移，这是由于系统中组件的磨损。
系统的某些设置可能会被更改，对系统参数造成未知的影响。参数估计可用于解释这些设置更改。
该系统可能需要适合某些标准化模型。例如，在本例中，我们将励磁系统的IEEE DC1A标准模型拟合到我们的系统中。

励磁系统模型描述

发电机通过旋转磁场和相互相对的线圈来产生电流来发电。对于使用电磁铁的发电机，励磁系统为发电机的磁场线圈提供电流以产生磁场。励磁系统通过控制发电机内部磁场的强度来控制发电机的输出电压。

Simulink®模型spe_exciter在脱机步进试验中模拟励磁系统。在该测试中，发电机脱机，然后对励磁机施加步进电压输入，并测量输出电压用于系统表征。该模型包括标记为“DC1A励磁系统”的子系统，该子系统遵循IEEE DC1A标准中概述的励磁系统模型结构。该块包含几个参数，如增益和时间常数，它们定义了系统的行为，需要适合我们的系统。电压输入和输出单位为p.u(单位)。

您可以使用以下命令打开模型:

open_system (“spe_exciter”）;

打开参数估计应用程序

双击标记的橙色块预加载数据的参数估计在模型的左下角。这将启动一个参数估计会话，该会话预先加载了该项目的数据，包括来自脱机步骤测试的实验数据。

参数估计会话装载了由于前面提到的任何原因而确定需要调优的系统参数。这些参数包括增益卡，柯,Kf；还有时间常数助教，结核病，Tc，Te，特遣部队,Tr．在估计过程中，这些参数只能使用正值。

要绘制模型对实验数据的响应，请单击地块模型响应按钮。请注意，我们的模型中状态的初始条件目前是不正确的，这导致了模拟响应中的初始动态以及模拟响应与测量响应之间的偏移。中的选项将在下一步中更新参数估计量应用程序来求解我们模型中的正确初始条件。

计算参数估计时的稳态工作点

在产生测量响应的实验步骤测试中，在测试测量开始之前，励磁系统处于稳定状态，输出约1.1 p.u.。为了在我们的参数估计中匹配这些条件，我们将指定模型在参数估计期间应该从稳态工作点开始。点击更多的选择并选择工作点选项．

这将显示一个对话框，您可以在其中指定在参数估计期间应如何计算稳态工作点。打开对话框并选择复选框稳态估计所以参数估计量每次改变参数并运行模型时，都会将模型置于稳态。在这个模型中有七个状态，默认情况下，它们将被设置为未知，并标记为要设置为稳态的状态。这与我们的系统相匹配，因此我们将保持这些选项不变。

模型的输入(终端电压和参考电压)从脱机步进测试中已知。切换到输入选项卡下规范，我们可以指定这些条件。我们可以看到，在默认情况下，输入被标记为已知，值为1。这些来自测量数据中的起始值，我们将保持这些值不变。

切换到输出选项卡下规范，我们通过“已知”复选框将我们系统的输出(现场电压)标记为已知，并将其“值”设置为1.1028，这是我们实测的现场电压测试数据的第一个值。

使用我们现在设置的选项，在运行每个模型模拟之前，参数估计将求解一组初始条件，将所有指定的状态置于指定的输入和输出水平的稳态。要查看这些更改的结果，请单击地块模型响应再一次看到模拟的响应在预期的初始输出处处于稳定状态。

设置参数估计视图

在估计参数之前，我们可以使用工具栏自定义Parameter estimate视图，以显示我们感兴趣的信息。使用添加图单击工具栏上的参数轨迹图和估计成本情节。您可以使用视图选项卡调整布局，使所有的情节可见。

进行参数估计

现在我们准备执行参数估计。在参数估计选项卡上,单击估计. .由于本例中估计了大量的参数，这个过程可能需要几分钟。

一旦估计过程收敛，新的模型响应显示在实验图．我们看到模型和测量数据之间有更好的匹配，误差在ExpCost地块显著减少。这表明我们找到了一组很好的参数。的EstimatedParams图中显示了每个参数在每次迭代中的变化情况。若要更清楚地查看每个参数相对于其初始值更改了多少，请右键单击EstimatedParams绘制和选择显示缩放值．