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同步机器模型参数化的方法

问题

在俄罗斯电力工业中，传统上使用参考书Neklepaev B.N.，Kryuchkov I.P."车站和变电站的电气部分"。 除其他事项外，它包含了国内水轮发电机和涡轮发电机的主要参数。

软件包中的现代数学模型（Engee，RSDAD，PSCAD，PowerFactory，PSS/E，MATLAB/Simulink）需要比参考中指出的更大的参数集。 虽然有像[块参数化管理器]这样的工具（https://fr.mathworks.com/help/simscape/ref/blockparameterizationmanager.html 但是，对于各种预设块模型，它们有许多缺点，例如，如果参数不在目录中，则它仍然是默认值。

因此，工程师每次构建模型时，都面临着根据参考书数据不足对模型块进行参数化的任务，以实现仿真结果的一定精度。

我们决定更接近解决这项艰巨的任务，并创建了一种参数化同步机器的方法，以使建模工程师的生活更轻松一点。

方法说明

用[неявнополшсным]参数化同步机器的数学模型所需的参数表（https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-electricity-synchronous/synchronous-machine-round-rotor.html ）（T）和[бвнополшсным]（https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-electricity-synchronous/synchronous-machine-salient-pole.html )(D)转子，表示求法:

|№/参数/指定/如何查找？|
|:---|:---|:---|:---|
/1/额定全功率||[1]|
/2/额定电压||[1]|
/3/额定电气频率||[1]|
/4/额定转速||[1]|
/5/励磁电路电流||[1]|
/6/励磁电路的电压||[1]|
/7/定子的有源电阻|/[1]或 对于G[2,p.40]|
/8/定子散射电抗|/[1]或 对于G[2,p.40]|
|9/D轴上的同步电抗||[1]|
/10/沿q轴的同步电抗|/[1]或 对于T[2,第29页], 对于G[2,p.40]|
/11/零序电抗|/[1]或 对于G[2,p.40]|
/12/沿d轴的瞬态电抗||[1]|
/13/沿q轴的瞬态电抗|| 对于T[2,p.34]|
/14/沿d轴的超变频电抗||[1]|
/15/沿q轴的超变频电抗|| 对于T[2,第34页], 对于G[2,p.40]|
/16/定子绕组开路时沿d轴的瞬态时间常数|/[1]或 对于G[2,p.40]|
/17/定子绕组开路时沿d轴的超变频时间常数|| [3,第48页]或 对于G[2,p.39]|
|18/定子绕组开路时沿q轴的瞬态时间常数|| 对于T[4,p.125]|
/19/定子绕组短路时沿d轴的瞬态时间常数|/[1]或 [3,第48页]|
/20/定子绕组短路时沿d轴的超转换时间常数|/[1]或 [3,第48页]|
|21/定子绕组短路时沿q轴的瞬态时间常数|| 对于T[2,p.39]|
/22/定子绕组短路时沿q轴的超转换时间常数|| 对于T[2,第39页], 对于G[2,p.39]|

文学资料来源一览表

[1]Neklepaev B.N.，Kryuchkov I.P.车站和变电站的电气部分：课程和文凭设计的参考资料。 莫斯科：Energoatomizdat，1989。

[2]Kimbark E.W.电力系统稳定性。 第三卷：同步机器。 -John Wiley＆Sons，1956。

[3]GOST10169-77. 转速的电动同步三相发电机3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 和375rpm。 一般技术条件。 莫斯科：标准出版社，1977年。

[4]安德森下午，Fouad A.A.电力系统控制和稳定。 第2版。 -IEEE出版社，2003年。

同步机器参数化脚本

接下来，让我们考虑一个脚本，该脚本使用目录数据解析JSON文件中的数据并计算所描述的方法。 JSON文件由Neklepayev目录中的同步机器数据库组成。 目前，只有两个水力发电和两个涡轮机组被添加到它。 在未来，计划将所有关于汽车的数据从Neklepayev参考书转移到它（或者好人将在评论中与我们分享数字化参考书，为此我们将非常感激）。

从Neklepayev目录导入带有同步机器数据库的json文件:

In [ ]: 
using JSON
db = JSON.parsefile("synchronous_machines.json")["SynchronousMachines"];

从可用机器列表中选择同步机器:

In [ ]: 
println("同步机器列表:")
for (i, m) in enumerate(db)
    println("[$i] $(m["machine_model"]) ($(m["machine_type"]))")
end

print("\输入所选车号: ")
idx = parse(Int, readline())
m = db[idx]

println("\选择:$(m["machine_model"])")
println("类型:$(m["machine_type"])\n")

Список синхронных машин:

[1] Т-6-2у3 (Turbo)
[2] Т-12-2у3 (Turbo)
[3] ВГС260/99-10 (Hydro)
[4] ВГС325/89-14 (Hydro)

Введите номер выбранной машниы: stdin>  1

Выбрана: Т-6-2у3
Тип: Turbo

我们根据所描述的同步机器块的方法连接并执行计算参数的函数

In [ ]: 
include("convert_parameters.jl");
calculated_parameters = convert_parameters(m)
Out[0]:
Dict{Symbol, Float64} with 25 entries:
  :V_rated      => 6.3
  :S_rated      => 7.5
  :T_p_d        => 0.77
  :X_d          => 1.651
  :X_q          => 1.651
  :T_pp_q0      => 0.0063
  :machine_type => 1.0
  :V_fd_base    => 140.0
  :w_rated      => 3000.0
  :T_pp_d       => 0.0063
  :X_l          => 0.147
  :X_p_q        => 0.9109
  :X_0          => 0.057
  :T_p_q        => 1.155
  :I_fd_base    => 249.0
  :X_pp_q       => 0.9109
  :R_a          => 0.0124
  :X_pp_d       => 0.1208
  :T_p_q0       => 2.09343
  :f_rated      => 50.0
  :T_p_d0       => 7.45
  :T_pp_q       => 0.0063
  :T_pp_d0      => 0.00890762
  :N_pole_pairs => 1.0
  :X_p_d        => 0.1708

我们连接并执行函数来输出同步机器的块的参数

In [ ]: 
include("print_parameters.jl");
printed_parameters = print_parameters(calculated_parameters);

============================================================
ПАРАМЕТРЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ
Тип: Турбогенератор (RoundRotor)
============================================================

1. Номинальные параметры:
   S_rated      = 7.5 МВА
   V_rated      = 6.3 кВ
   f_rated      = 50.0 Гц
   N_pole_pairs = 1.0

2. Параметры цепи возбуждения:
   I_fd_base = 249.0 А
   V_fd_base = 140.0 В

3. Основные сопротивления:
   R_a = 0.0124 о.е.
   X_l = 0.147 о.е.
   X_d = 1.651 о.е.
   X_q = 1.651 о.е.
   X_0 = 0.057 о.е.

4. Переходные и сверхпереходные сопротивления:
   X_p_d  = 0.1708 о.е.
   X_pp_d = 0.1208 о.е.
   X_p_q  = 0.9109 о.е.
   X_pp_q = 0.9109 о.е.

5. Постоянные времени по оси d:
   T_p_d0  = 7.45 с (ХХ)
   T_p_d   = 0.77 с (КЗ)
   T_pp_d0 = 0.008907615894039735 с (ХХ)
   T_pp_d  = 0.0063 с (КЗ)

6. Постоянные времени по оси q:
   T_p_q0  = 2.0934295751454606 с (ХХ)
   T_p_q   = 1.155 с (КЗ)
   T_pp_q0 = 0.0063 с (ХХ)
   T_pp_q  = 0.0063 с (КЗ)
============================================================

结论

用[неявнополшсным]对同步机器的块进行参数化的方法(https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-electricity-synchronous/synchronous-machine-round-rotor.html ）和[бвнополшсным]（https://engee.com/helpcenter/stable/ru/fmod-electricity-synchronous/synchronous-machine-salient-pole.html )由转子基于有限的参考数据。 该方法通过提供系统的方法来计算缺失的参数，解决了过时的参考书和现代建模要求之间不一致的问题。 该方法是一个"活文件"-它将随着经验的积累和建设性意见的到来而发展。

给出了一个关于Julia的脚本，它自动化了块的参数化过程，集成了来自不同来源的数据，并提供了一个处理涡轮和水轮发电机的单一接口。

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