Обзор методов определения параметров моделей синхронных генераторов
Автор: Бердин Александр Сергеевич, Мойсейченков Александр Николаевич, Коваленко Павел Юрьевич, Сенюк Михаил Дмитриевич, Мухин Валентин Иванович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электромеханические системы
Статья в выпуске: 4 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
Синхронный генератор является одним из основных элементов электроэнергетической системы, оказывающих существенное влияние на устойчивость и надёжность электроснабжения потребителей. В настоящее время задачи противоаварийного и режимного управления энергосистемами решаются на основе математических моделей, параметры которых задаются с помощью паспортных данных или данных, полученных при испытаниях. Высокая зависимость значений параметров математических моделей от внешних факторов ведёт к значительному снижению точности анализируемых процессов. Для повышения точности параметров математических моделей энергосистем применяются идентификация на основе измерений, полученных с помощью традиционных систем телеметрии или векторных измерений. Целью данной статьи является проведение метаанализа существующих исследований, направленных на разработку методики определения параметров синхронного генератора по данным измерений. Для достижения поставленной цели были проанализированы и сгруппированы как российские, так и зарубежные исследования. Затем для каждой группы были выявлены достоинства, недостатки, а также область применения. В результате было показано, что существующие методики определения параметров синхронных генераторов по данным измерений не способны подстраиваться к набору исходных данных, а также требуют значительных вычислительных мощностей. В качестве способа преодоления указанных недостатков предлагается адаптивная модель синхронной машины.
Синхронный генератор, параметры схемы замещения, обзор исследований
Короткий адрес: https://sciup.org/147234072
IDR: 147234072 | DOI: 10.14529/power200412
Список литературы Обзор методов определения параметров моделей синхронных генераторов
- Kilgore L.A. Calculation of synchronous machine constants. AIEE Trans., 1931, vol. 50, pp. 1201–1214.
- Wright S.H. Determination of synchronous machine constants by test. AIEE Trans., 1931, vol. 50,
- pp. 1331–1351.
- IEEE Guide: Test Procedures for Synchronous Machines Part I – Acceptance and Performance Testing
- Part II – Test Procedures and Parameter Determination for Dynamic Analysis. IEEE Std 115-1995, 12 April 1996, pp. 1–198.
- Chow J.H., Chakrabortty A., Vanfretti L., Arcak M. Estimation of Radial Power System Transfer Path Dy-namic Parameters Using Synchronized Phasor Data. IEEE Transactions on Power Systems, 2008, vol. 23, no. 2, pp. 564–571. DOI: 10.1109/tpwrs.2008.919315
- Fan L., Miao Z., Wehbe Y. Application of Dynamic State and Parameter Estimation Techniques on Real-World Data. IEEE Transactions on Smart Grid, 2013, vol. 4, no. 2, pp. 1133–1141. DOI: 10.1109/pes.2009.5275423
- Huang Z., Du P., Kosterev D., Yang B. Application of extended Kalman filter techniques for dynamic model parameter calibration. 2009 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Calgary, AB, 2009, pp. 1–8. DOI: 10.1109/pes.2009.5275423
- Shakouri H., Malik O.P. Estimation of synchronous generator parameters using an adaptive parameter es-timator. IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2005, San Francisco, CA, 2005, vol. 3, pp. 2253–2258. DOI: 10.1109/pes.2005.1489096
- Wehbe Y., Lingling Fan. UKF based estimation of synchronous generator electromechanical parameters from phasor measurements. 2012 North American Power Symposium (NAPS), Champaign, IL, 2012, pp. 1–6. DOI: 10.1109/naps.2012.6336347
- Nadarajan S., Bhangu B., Panda S.K., Gupta A.K. Comparing Extended Kalman Filter and Particle Filter for estimating field and damper bar currents in Brushless Wound Field Synchronous Generator for stator winding fault detection and diagnosis. 2016 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Long Beach, CA, 2016, pp. 715–719. DOI: 10.1109/apec.2016.7467950
- Miles A.G., Johnson B.K., Fischer N. Online Characterization of a Synchronous Generator Using
- an Unscented Kalman Filter. 2019 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), San Diego, CA, USA, 2019, pp. 1485–1492. DOI: 10.1109/iemdc.2019.8785153
- Valverde G., Kyriakides E., Heydt G.T., Terzija V. Nonlinear Estimation of Synchronous Machine Param-eters Using Operating Data. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2011, vol. 26, no. 3, pp. 831–839, Sept. 2011. DOI: 10.1109/tec.2011.2141136
- Wall P., Terzija V. Simultaneous Estimation of the Time of Disturbance and Inertia in Power Systems. IEEE Transactions on Power Delivery, 2014, vol. 29, no. 4, pp. 2018–2031. DOI: 10.1109/tpwrd.2014.2306062
- Melgoza J.J.R., Heydt G.T., Keyhani A., Agrawal B.L., Selin D. Synchronous machine parameter estima-tion using the Hartley series. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2001, vol. 16, no. 1, pp. 49–54. DOI: 10.1109/60.911403
- Sun L., Meliopoulos A.P.S., Liu Y., Xie B. Dynamic state estimation based synchronous generator model calibration using PMU data. 2017 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Chicago, IL, 2017, pp. 1–5. DOI: 10.1109/pesgm.2017.8274647
- Xu Y., Li Y., Miao Z. Nonlinear least-square estimation (LSE)-based parameter identification of a syn-chronous generator. 2017 North American Power Symposium (NAPS), Morgantown, WV, 2017, pp. 1–6. DOI: 10.1109/naps.2017.8107385
- Mogharbel B., Fan L., Miao Z. Least squares estimation-based synchronous generator parameter estima-tion using PMU data. 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Denver, CO, 2015, pp. 1–5. DOI: 10.1109/pesgm.2015.7286559
- Ning Kang, Liao Y. Some experiences in estimation of synchronous generator parameters.
- 41st Southeastern Symposium on System Theory, Tullahoma, TN, 2009, pp. 133–138. DOI: 10.1109/ssst.2009.4806784
- Wehbe Y., Lingling Fan, Zhixin Miao. Least squares based estimation of synchronous generator states and parameters with phasor measurement units. 2012 North American Power Symposium (NAPS), Champaign, IL, 2012, pp. 1–6. DOI: 10.1109/naps.2012.6336346
- Guo S., Norris S., Bialek J. Adaptive Parameter Estimation of Power System Dynamic Model Using Modal Information. IEEE Transactions on Power Systems, 2014, vol. 29, no. 6, pp. 2854–2861. DOI: 10.1109/tpwrs.2014.2316916
- Wei Chen, Qingwu Gong, Tao Wang, Chuanye Yin, Jingsong Yao. A real-parameter genetic algorithm ap-plication in parameters identification for synchronous generator. 2009 IEEE International Conference on Intelli-gent Computing and Intelligent Systems, Shanghai, 2009, pp. 762–766. DOI: 10.1109/icicisys.2009.5358021
- Guodong Liao, Mengjiao Li, Shuai Xiao, Q. Shao, Longyuan Li, Bowei Hu. Measurement-based dynamic equivalent modeling for small and medium hydropower generator group. 2016 International Conference on Smart Grid and Clean Energy Technologies (ICSGCE), 2016, pp. 348–353. DOI: 10.1109/ICSGCE.2016.7876082
- Jahromi M.E., Firouzi B., Ranjbar A.M. Possibility of large synchronous generator parameters estimation via on-line field tests using genetic algorithm. 2006 IEEE Power India Conference, New Delhi, 2006, pp. 6–14. DOI: 10.1109/poweri.2006.1632629
- Arjona M.A., Cisneros-González M., Hernández C. Parameter Estimation of a Synchronous Generator Using a Sine Cardinal Perturbation and Mixed Stochastic-Deterministic Algorithms. IEEE Transactions on Indus-trial Electronics, 2011, vol. 58, no. 2, pp. 486–493. DOI: 10.1109/tie.2010.2047833
- Talebi M.A., Rahimpour M., Gholami A., Vahedi A., Shayanfar H.A. A Genetic Algorithm Approach for Identifying Synchronous Generator Parameters from Excitation Disturbance Test. 2007 IEEE Power Engineering Society General Meeting, Tampa, FL, 2007, pp. 1–8. DOI: 10.1109/pes.2007.385552
- Huang J., Corzine K.A., Belkhayat M. Online Synchronous Machine Parameter Extraction From Small-Signal Injection Techniques. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009, vol. 24, no. 1, pp. 43–51. DOI: 10.1109/tec.2008.2008953
- Zhang J., Xue A., Bi T., Wang Z., Tang W. On-Line Synchronous Generator's Parameters Identification with Dynamic PMU Data. 2012 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, Shanghai, 2012, pp. 1–4. DOI: 10.1109/appeec.2012.6307734
- Rahimpour M., Talebi M.A., Shayanfar H.A., Azad Hosseini M.R. On line synchronous generator param-eters estimation based on applying small disturbance on excitation system using ANN. 2009 IEEE/PES Power Systems Conference and Exposition, Seattle, WA, 2009, pp. 1–4. DOI: 10.1109/psce.2009.4840154
- Shafighi A., Chahkandi H., Jahani R., Fazli M., Shayanfar H.A. ANN observer for on-line estimation of synchronous generator dynamic parameters. 2011 IEEE 3rd International Conference on Communication Soft-ware and Networks, Xi'an, 2011, pp. 674–677. DOI: 10.1109/iccsn.2011.6014179
- Sun L., Qu P., Huang Q., Ju P. Parameter Identification of Synchronous Generator by Using Ant Colony Optimization Algorithm. 2007 2-nd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, Harbin, 2007, pp. 2834–2838. DOI: 10.1109/iciea.2007.4318929
- Hutchison G., Zahawi B., Giaouris D., Harmer K., Stedall B. Parameter estimation of synchronous ma-chines using particle swarm optimization. 2010 IEEE 11th International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, Singapore, 2010, pp. 348–351. DOI: 10.1109/pmaps.2010.5528898
- J. Noel Hernandez Perez, O. Sandre Hernandez, R. Morales Caporal, J. d.J. Rangel Magdaleno, H. Pere-grina Barreto. Parameter Identification of a Permanent Magnet Synchronous Machine based on Current Decay Test and Particle Swarm Optimization. IEEE Latin America Transactions, 2013, vol. 11, no. 5, pp. 1176–1181. DOI: 10.1109/tla.2013.6684392
- Vermeulen H.J., Strauss J.M., Shikoana V. On-line estimation of synchronous generator parameters using PRBS perturbations. IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, Chicago, IL, USA, 2002, pp. 996–1001. DOI: 10.1109/pess.2002.1043543
- Karrari M., Malik O.P. Identification of physical parameters of a synchronous Generator from online measurements. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2004, vol. 19, no. 2, pp. 407–415. DOI: 10.1109/tec.2003.822296
- Berhausen S., Paszek S. Calculation of Selected Parameters of Synchronous Generators of Different Con-struction Based on the Analysis of the Waveforms for a Two-Phase Short-Circuit. 2018 International Symposium on Electrical Machines (SME), Andrychów, 2018, pp. 1–5. DOI: 10.1109/isem.2018.8442677
- Frolov M.Y., Fishov A.G. Electric parameters identification of synchronous generator connecting to
- the grid. 2016 11th International Forum on Strategic Technology (IFOST), Novosibirsk, 2016, pp. 243–246. DOI: 10.1109/ifost.2016.7884238
- Cari E.P.T., Alberto L.F.C. Parameter estimation of synchronous generators from different types of dis-turbances. 2011 IEEE Power and Energy Society General Meeting, Detroit, MI, USA, 2011, pp. 1–7. DOI: 10.1109/pes.2011.6039592
- Huang R., Farantatos E., Cokkinides G.J., Meliopoulos A.P. Physical parameters identification of syn-chronous generators by a dynamic state estimator. 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Van-couver, BC, 2013, pp. 1–5. DOI: 10.1109/pesmg.2013.6672882
- Cisneros-Gonzalez M., Hernandez C., Morales-Caporal R., Bonilla Huerta E., Arjona M. Parameter esti-mation of a synchronous generator two-axis model based on the standstill chirp test, Energy Conversion.
- IEEE Transactions on, 2013, vol. 28, no. 1, pp. 44–51. DOI: 10.1109/tec.2012.2236433
- Agahi H., Karrari M., Mahmoodzadeh A. Two New Methods for Synchronous Generator Parameter Esti-mation. 2007 IEEE Lausanne Power Tech, Lausanne, 2007, pp. 1061–1066. DOI: 10.1109/pct.2007.4538462
- Guo S., Bialek J. Synchronous machine inertia constants updating using Wide Area Measurements.
- 3-rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe), Berlin, 2012, pp. 1–7. DOI: 10.1109/isgteurope.2012.6465659
- Agahi H., Karrari M., Rosehart W., Malik O.P. Application of active identification method to synchronous generator parameter estimation. 2006 IEEE Power Engineering Society General Meeting, Montreal, Que., 2006, pp. 7– 15. DOI: 10.1109/pes.2006.1709158
- Geraldi E.L., Fernandes T.C.C., Ramos R.A. Estimation of synchronous generator model parameters op-erating under unbalanced three-phase conditions. 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Denver, CO, 2015, pp. 1–5. DOI: 10.1109/pesgm.2015.7286271
- Tang L., McCalley J. Trajectory sensitivities: Applications in power systems and estimation accuracy refinement. Power and Energy Society General Meeting (PES), 2013 IEEE, July 2013, pp. 1–5. DOI: 10.1109/pesmg.2013.6672533
- Cari E., Alberto L., Martins A., Bretas N. A methodology for the estimation of synchronous generator and excitation system parameters. Power Tech, 2005 IEEE Russia, June 2005, pp. 1–6. DOI: 10.1109/ptc.2005.4524677
- Bliznyuk D.I., Berdin A.S., Gerasimov A.S. Defining the Equivalent Inertia Constant of Generating Unit Based on Electromechanical Transient Measurements. 2016 57th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia, 2016. – pp. 1–5. DOI: 10.1109/rtucon.2016.7763098
- Bliznyuk D.I., Berdin A.S., Gerasimov A.S., Kovalenko P.Y., Dekhtiar S.A. Defining the Damping Proper-ties of Synchronous Generator Using Disturbance Measurements. 2017 9-th International Conference on Infor-mation Technology and Electrical Engineering (ICITEE), 2017, pp. 1–5. DOI: 10.1109/iciteed.2017.8250472
Статья научная
