Разработка и исследование методов определения параметров гидрогенераторов по синхронизированным векторным измерениям

И.Е. Иванов; В.Р. Рафиков; Владимир Фёдорович Лачугин

doi:10.34831/EP.2023.1104.7.006

Разработка и исследование методов определения параметров гидрогенераторов по синхронизированным векторным измерениям

И.Е. Иванов, В.Р. Рафиков, Владимир Фёдорович Лачугин

Аннотация

Синхронизированные векторные измерения (СВИ) напряжений и токов обеспечивают более качественную информацию о параметрах режимов электроэнергетических систем (ЭЭС). Одним из перспективных направлений применения СВИ является идентификация параметров расчётных схем замещения отдельных элементов ЭЭС. В настоящее время устройствами СВИ (УСВИ) оснащено большое число турбо- и гидрогенераторов Единой энергосистемы России, что открывает широкие возможности для развития методов верификации параметров генераторного оборудования по реальным данным измерений. Цель исследования -- разработка методов расчёта синхронных сопротивлений гидрогенераторов (ГГ) с использованием общепринятой математической модели синхронной машины в dq-координатах на основе СВИ. Описаны результаты разработки двух методов идентификации продольных и поперечных сопротивлений x_d и x_q генераторов. В ходе их тестирования на основе смоделированных данных использованы два различных подхода при анализе погрешностей измерений. Среднеквадратические отклонения погрешностей идентификации оказались равными 1% для x_d и 3,5% для x_q. Разработанные методы были протестированы с применением реальных данных от УСВИ, установленного на крупном ГГ одной из гидроэлектростанций России. Полученные результаты показывают, что при непосредственном, без предварительной обработки, применении архивов СВИ не обеспечивается необходимая точность идентификации x_d и x_q даже при достаточной вариативности режимных параметров. Выявлен один из факторов, оказывающих негативное влияние на погрешности идентификации x_d и x_q, и предложен простой способ его компенсации. В результате для синхронных сопротивлений рассматриваемого ГГ получены результаты, отличающиеся от соответствующих эталонных значений не более чем на 2 -- 4%.

Ключевые слова

гидрогенератор, идентификация, синхронизированные векторные измерения, синхронное сопротивление, установившийся режим.

Полный текст:

PDF

Литература

Жуков, А.В. Развитие технологии синхронизированных векторных измерений в ЕЭС России [Текст] / А.В. Жуков, Д.М. Дубинин // Цифровая подстанция. – 2017. – № 8. – С. 24 -- 33.

Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Система мониторинга переходных режимов. Устройства синхронизированных векторных измерений. Нормы и требования [Текст]: ГОСТ Р 59365-2021. -- Введ. 2021-04-14. – М., 2021.

Требования к оснащению линий электропередачи и оборудования объектов электроэнергетики классом напряжения 110_кВ и выше устройствами и комплексами релейной защиты и автоматики, а также к принципам функционирования устройств и комплексов релейной защиты и автоматики [Текст]: утв. приказом Министерства энергетики Российской Федерации № 101 от 13 февраля 2019. – М., 2019.

Чудинов, Ю.А. Сравнительный анализ паспортных данных синхронных генераторов на предмет разброса расчетных параметров их моделей [Текст] / Ю.А. Чудинов, И.Е. Иванов // Электроэнергетика: Семнадцатая Всероссийская (девятая международная) научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: материалы конференции. – Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2022. – 26 с.

Бердин, А.С. Обзор методов определения параметров моделей синхронных генераторов [Текст] / А.С. Бердин, А.Н. Мойсейченков, П.Ю. Коваленко, М.Д. Сенюк, В.И. Мухин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2020. – Т. 20, № 4. – С. 103 -- 111.

Marchi, P. Online tracking of sub-transient generator model variables using dynamic phasor measurements [Text] / P. Marchi, F. Messina, L.R. Vega, C.G. Galarza // Electric Power Systems Research. – 2020. -- Vol. 180, March.

Близнюк, Д.И. Идентификация параметров эквивалентов ЭЭС по данным синхронизированных векторных измерений [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02 / Близнюк Дмитрий Игоревич. – Екатеринбург, 2018.

Жуков, Д.А. Применение данных синхронизированных векторных измерений для мониторинга технического состояния гидрогенераторов [Текст] / Д.А. Жуков, А.С. Бердин, Д.И. Близнюк // Релейщик. – 2019. – № 3. – С. 38 -- 42.

Фролов, М.Ю. Идентификация параметров синхронных машин в эксплуатационных режимах электрической сети [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02 / Фролов Михаил Юрьевич. – Новосибирск, 2018.

Model Validation Using Phasor Measurement Unit Data [Text]: Technical Report. March 20 // North American Synchro Phasor Initiative (NASPI), 2015.

Li, Y. An innovative software tool suite for power plant model validation and parameter calibration using PMU measurements [Text] / Y. Li [et al.] // 2017 IEEE Power & Energy Society General Meeting. -- Chicago, IL, USA, 2017. -- P. 1 – 5. – (doi: 10.1109/PESGM.2017.8274654).

Chowdhury, S.D. PMU data based online parameter estimation of synchronous generator [Text] / S.D. Chowdhury, N. Senroy // 2016 IEEE 6th International Conference on Power Systems (ICPS). -- New Delhi, India, 2016. – P. 1 – 6. – (doi: 10.1109/ICPES.2016.7584050).

Коваленко, П.Ю. Методы анализа низкочастотных колебаний и синхронизирующего действия генератора на базе векторных измерений [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02 / Коваленко Павел Юрьевич. – Екатеринбург, 2016.

Kumar, V. Improvements in Synchronous Generator Parameter Tuning Using PMU Data [Text] / V. Kumar, M. Nagendran, V. Pandey, C. Kumar, S. Chitturi // 2018 20th National Power Systems Conference (NPSC). -- Tiruchirappalli, India. -- 2018. -- P. 1 – 5. – (doi: 10.1109/NPSC.2018.8771818).

Ghahremani, E. Parameter calculation of round rotor synchronous generators using phasor measurements signals [Text] / E. Ghahremani, W. Li, L.-A. Grégoire // IECON 2014 – 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. -- Dallas, TX, USA. – 2014. – P. 228 – 233. – (doi: 10.1109/IECON.2014.7048504).

Tran, V.P. Real-time modeling and model validation of synchronous generator using synchrophasor measurements [Text] / V.P. Tran, S. Kamalasadan, J. Enslin // 2013 North American Power Symposium (NAPS). -- Manhattan, KS, USA. – 2013. – P. 1 -- 5.

EPIC 2.15 – Synchrophasor Applications for Generator Dynamic Model Validation [Text]: Electric Program Investment Charge (EPIC) Final Report. -- Pacific Gas and Electric Company, 2018.

Measuring relays and protection equipment – Part 118–1: Synchrophasor for power systems – Measurements [Text]: IEEE/IEC International Standard 60255-118-1:2018. -- IEC/IEEE, 2018. – P. 1 -- 78.

Братолюбов, А.А. Расчетные параметры синхронных машин [Текст]: учеб. пособие / А.А. Братолюбов. – Иваново: Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина, 2008. – 116 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.1104.7.006