(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111630184.6 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 国家电网公司西南分部 地址 610041 四川省成 都市高新区蜀绣西 路299号 (72)发明人 余锐　卿泉　蒋航　张宇栋　 杜继成　刘佳钰　罗卫华　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 代理人 代维凡 (51)Int.Cl. H02P 9/14(2006.01) G06F 30/27(2020.01) H02P 101/10(2015.01) (54)发明名称 一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的 分析方法 (57)摘要 本发明提供了一种水电机组励磁系统影响 超低频振荡的分析方法， 根据多机系统构建分析 超低频振荡模式的等值单机单负荷模 型， 构建并 训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改 进型四机两区系统模型， 利用训练后的改进型四 机两区系统模型求解等值单机单负荷模型中传 递函数， 得到传递函数的极点， 分析励磁系统影 响超频振荡的机理； 本发明通过 获取改进型四机 两区系统振 荡模式对应的特征值， 从而分析励磁 系统影响超频振荡的机理， 为研究励磁系统影 响 超频振荡的机理提供依据， 并针对忽略网损和考 虑负荷的电压调节效应情况进行传递函数和阻 尼转矩分析， 较为详细地分析了水电机组励磁系 统影响超低频振 荡的机理， 弥补了励磁系统抑制 超低频振荡的空缺。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114268255 A 2022.04.01 CN 114268255 A 1.一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 根据多机系统构建 分析超低频振荡模式的等 值单机单负荷模型； S2、 构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机 两区系统模型； S3、 利用训练后的改进型四机两区系统模型根据等值单机单负荷模型分析励磁系统影 响超频振荡的机理。 2.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法， 其特征在于， 步骤S1具体包括以下分步骤： S11、 构建多机系统中各发电机的转子运动方程； S12、 根据各发电机的转子运动方程计算发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏 差量间传递 函数； S13、 根据传递函数构建调速器与原动机构成的调速系统传递函数， 得到等值单机单负 荷模型。 3.根据权利要求2所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法， 其特征在于， 步骤S12具体包括以下分步骤： S121、 计算多机系统中各发电机 输出电磁功率的偏差之和， 表示 为： 其中， Δω为发电机转速偏差量， PL0j为第j个负载有功负荷额定值， Δf为多机系统频 率的偏差量， KL为频率调节效应系数， ΔPei为第i个发电机输出电磁功率的偏差， ΔPLj为第j 个实际的有功负荷偏差量； S122、 根据各发电机输出电磁功率的偏差之和计算多机系统中各发电机的转子运动方 程之和， 表示 为： 其中， Di为第i个发电机的阻尼系数， TJi为第i个发电机的惯性时间常数， t为时间， ΔPmi 为第i个发电机的输入机 械功率偏差； ； S123、 对多机系统中各发电机的转子运动方程之和进行拉普拉斯变换， 得到发电机输 出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递 函数。 4.根据权利要求3所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法， 其特征在于， 步骤S123中传递 函数表示 为： 其中， Ggen(s)为等值发电机的传递函数， TJi为频率调节效应系数， KL为频率调节效应系 数， PL0j为第j个负 载的有功负荷 额定值， Di为第i个发电机的阻尼系数， Δω(s)为发电机转 速偏差量， ΔPm(s)为等值发电机总的输入机 械功率偏差， s为复参变量。 5.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法， 其特征在于， 步骤S2具体为： 利用基于电力系统稳定器的励磁控制系统的四阶模型的发电机替换基础的四机两区权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114268255 A 2系统中发电机， 得到改进 型四机两区系统模型， 并对改进型四机两区系统模型进 行调参， 得 到改进型四机 两区系统模型。 6.根据权利要求5所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法， 其特征在于， 步骤S2中带电力系统稳定器的励磁控制系统的控制策略包括以下分步骤： A1、 构建电力系统稳定器的传递 函数， 表示 为： 其中， GPSS(s)为电力系统稳定器的传递函数， KSTAB为电力系统稳定器PSS的增益， TW为隔 直环节的时间常数， T1为超前环 节的时间常数， T2为滞后环 节的时间常数， s为复参变量； A2、 构建励磁控制系统的传递 函数， 表示 为： 其中， GEX(s)为励磁控制系统的传递 函数， KA和TA分别为励磁控制的增益和时间常数。 7.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法， 其特征在于， 步骤S3具体包括以下分步骤： S31、 在忽略电压调节效应的条件下， 利用训练后的改进型四机两区系统模型求解等值 单机单负荷模型对应的闭环系统传递 函数， 得到求 解结果； S32、 根据求 解结果分析励磁系统影响超频振荡的机理。 8.根据权利要求7所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法， 其特征在于， 步骤S32具体包括以下分步骤： S321、 构建系统频率偏差与负荷功率偏差的传递 函数， 表示 为： 其中， GL(s)为系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数值， Δf为系统频率偏差， ΔPe 为发电机输出电磁功率的偏差， 即负荷功率偏差， GPSS(s)、 GEX(s)分别为励磁控制和电力系 统稳定器环节传递函数， GF(s)为励磁绕组部 分传递函数， K1为发电机暂态电势ΔEq′与端电 压ΔUi的比例系数； K2为发电机电压ΔUi与负荷电压ΔUj的比例系数， K3为发电机电压ΔUi 与负荷功率偏差 ΔPe的比例系数； S322、 利用阻尼转矩法分析系统频率偏差与负荷功率偏差的传递函数， 得到励磁系统 影响超频振荡的机理。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114268255 A 3