第二十六章 參數(shù)估計

1、 第二十六章參數(shù)估計 (Parameter Estimation)ETAP參數(shù)估計程序為感應(yīng)電機和同步發(fā)電機在起動條件下計算等效電路模型參數(shù)。該計算基 于先進的數(shù)學(xué)估計和曲線擬合技術(shù)，它只需要電機特性的特征數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以從電機制造商或現(xiàn)場測試中簡單地獲得。估計的模型參數(shù)包括表示電機定子，轉(zhuǎn)子的電阻和電抗以及勵磁 支路特性，估計模型以及它的參數(shù)在電機起動和暫態(tài)穩(wěn)定分析期間可以用來表示電機動態(tài)模型。 本章描述可在運行參數(shù)估計程序是涉及到的界面、輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。所有相關(guān)的操作，包括數(shù)據(jù)更新、繪制和打印也將被闡述。提供關(guān)于計算算法的一個總體介紹供您參考。 本章按照以下 5 個部分進行組織。啟動

2、參數(shù)估計章節(jié)描述了如何啟動參數(shù)估計計算。參數(shù)估計編輯器章節(jié)闡述了用于計算的輸入數(shù)據(jù)和計算得到的數(shù)據(jù)，以及其它輸出信息。發(fā)電機參數(shù)更新編輯器章節(jié)闡述了采用了估計模型及其參數(shù)的電機編輯器的可更新的數(shù)據(jù)。計算方法章節(jié)提供了一些用于參數(shù)估計算法的技術(shù)背景。最后，輸出報告章節(jié)說明了可以提供的具有不同格式的輸出報告以及如何查看和打印輸出報告。 Start Parameter Estimation 啟動參數(shù)估計Parameter Estimation Editor 參數(shù)估計編輯器Curves Page 曲線屬性頁 Motor Parameter Update Editor 電機參數(shù)更新編輯器Calculat

3、ion Method 計算方法 Required Data 需求數(shù)據(jù) Output Reports 輸出報告 ETAP PowerStation Help IndexETAP PowerStation 幫助索引Operation Technology, Inc.26-1ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation啟動參數(shù)估計(Start Parameter Estimation)為了啟動參數(shù)估計，點擊位于感應(yīng)級器編輯器的模型頁中的參數(shù)估計啟動按鈕。 點擊該按鈕可以打開參數(shù)估計編輯器。 Start Parameter Estimation 啟動參數(shù)估計Pa

4、rameter Estimation Editor 參數(shù)估計編輯器Curves Page 曲線屬性頁 Motor Parameter Update Editor 電機參數(shù)更新編輯器Calculation Method 計算方法Required Data 需求數(shù)據(jù)Output Reports 輸出報告 Operation Technology, Inc.26-2ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation參數(shù)估計編輯器(Parameter Estimation Editor)參數(shù)估計編輯器包含一個參數(shù)屬性頁和一個曲線屬性頁。 參數(shù)頁(Parameters

5、Page)該屬性頁提供了一個運行參數(shù)估計計算所必需的所有數(shù)據(jù)的錄入字段。估計的參數(shù)和其它輸出數(shù)據(jù)也顯示在該屬性頁上。 需求(Requirement)在這個選項中，包括三個數(shù)據(jù)集合：輸入數(shù)據(jù)、計算得到的數(shù)據(jù)和偏差。輸入字段是用戶定義的，而其它剩余的字段由 ETAP計算得到。 輸入(Input)輸入部分包含電機運行特性數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以從電機制造商、電機銘牌值或現(xiàn)場測試中獲得。這些數(shù)據(jù)對于運行參數(shù)估計是必須提供的。當?shù)谝淮未蜷_該屬性頁時，輸入數(shù)據(jù)字段將會被包 含在電機編輯器銘牌值和模型屬性頁中的數(shù)據(jù)自動地填充。當然，您可以不依賴于電機編輯器 來修改任何輸入數(shù)據(jù)。 計算值(Calculated)如果

6、計算收斂，使用估計模型參數(shù)得到的電機運行特征數(shù)據(jù)將顯示在這里，該數(shù)據(jù)用于比較的目的。 Operation Technology, Inc.26-3ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation偏差(Deviation)偏差字段顯示輸入數(shù)據(jù)和計算得到的數(shù)據(jù)之間的以百分比表示的偏離程度。 堵轉(zhuǎn)電流(Locked Rotor I)電機堵轉(zhuǎn)電流 (在電動機的額定電壓kV下)。輸入數(shù)據(jù)和計算得到的數(shù)據(jù)按照電機額定的滿負荷電流的百分數(shù)表示，偏差數(shù)據(jù)也以百分比表示。 堵轉(zhuǎn)功率因素(Locked Rotor PF)以百分比表示的電機堵轉(zhuǎn)功率因素。 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(Locked

7、Rotor T)電機堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。輸入數(shù)據(jù)和計算得到的數(shù)據(jù)按照電機額定功率和同步速度的百分數(shù)表示的，偏差數(shù)據(jù)也是百分數(shù)表示。 最大轉(zhuǎn)矩(Tmax)電機最大轉(zhuǎn)矩。輸入數(shù)據(jù)和計算得到的數(shù)據(jù)按照電機額定功率和同步速度的百分數(shù)表示，偏差數(shù)據(jù)也是百分數(shù)表示。 滿負荷轉(zhuǎn)差(Full Load Slip)以百分比表示的電機滿負荷轉(zhuǎn)差。 滿負荷功率因素(Full Load PF)以百分數(shù)表示的電機滿負荷功率因素。 滿負荷效率(Full Load Eff)以百分數(shù)表示的電機的滿負荷效率。 刷新按鈕(Refresh Button)每當打開參數(shù)估計編輯器的參數(shù)頁時，輸入數(shù)據(jù)將與電機編輯器的數(shù)據(jù)相比較，如果存在偏差，該按

8、鈕將被激活，否則處于禁用 狀態(tài)（灰色的）。按下這個按鈕將會重新比較所有輸入數(shù)據(jù)和電機編輯器數(shù)據(jù)。 精度參數(shù)(Solution Parameters)這個區(qū)域定義和顯示了計算的精度參數(shù)。 最大偏差（Max Deviation） 顯示以百分數(shù)表示的在需求（Requirement）選項中的所有偏差中所允許的最大值。 精度值(Precision)輸入以百分數(shù)表示的精度值，它可以用來檢查計算的收斂性。當所有的偏差小于或等于設(shè)定的值時，計算將會停止。此設(shè)置的推薦取值為 1.0%到 5.0%之間，缺省值為 2%。 加速因子（Acceleration Factor） 在此輸入迭代計算時用于加速收斂的加速因子，

9、典型值界于0.1到0.5之間，缺省值為0.25。 估計參數(shù)(Estimated Parameters)該區(qū)域顯示估計（計算的）電機等效電路模型參數(shù)。 Operation Technology, Inc.26-4ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationXs顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的電機定子電抗。 Rs顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的電機定子電阻。 Xm顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的電機勵磁支路電抗。 Xr lr顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在堵轉(zhuǎn)情況下的電機轉(zhuǎn)子電抗。 Xr fl顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在滿負荷情況下的電機轉(zhuǎn)子電抗。 Rr lr

10、顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在堵轉(zhuǎn)情況下的電機轉(zhuǎn)子電阻。 Rr fl顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在滿負荷情況下的電機轉(zhuǎn)子電阻。 估計按鈕（Estimate Button） 按下該按鈕來運行參數(shù)估計。 更新按鈕（Update Button） 當一個計算成功完成時，更新按鈕將被激活。按下該按鈕將會打開電機參數(shù)更新編輯器，其功能將在以后的章節(jié)介紹。 參數(shù)估計報告選擇列表(Parameter Estimation Report Selection List)該列表包括在當前項目文件夾中的參數(shù)估計中的所有輸出文件。選擇一個文件來查看報告或運行一個新的計算。注意在后面一種情況中，現(xiàn)存的文件將被覆蓋，當

11、提示被選擇時，一個新文件將被創(chuàng)建。 參數(shù)估計報告管理器按鈕(Parameter Estimation Report Manager Button)參數(shù)估計報告管理器按鈕用于訪問各種輸出報告。參數(shù)估計報告管理器的功能將單獨描述。 幫助(Help)按下這個按鈕將打開關(guān)與參數(shù)估計的幫助文件。 Operation Technology, Inc.26-5ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation關(guān)閉(Close)按下這個按鈕將關(guān)閉參數(shù)估計編輯器并保存所有的數(shù)據(jù)。 取消(Cancel)按下這個按鈕將關(guān)閉參數(shù)估計編輯器并不保存任何被修改的數(shù)據(jù)。 Start Par

12、ameter Estimation 啟動參數(shù)估計Parameter Estimation Editor 參數(shù)估計編輯器Curves Page 曲線屬性頁 Motor Parameter Update Editor 電機參數(shù)更新編輯器Calculation Method 計算方法 Required Data 需求數(shù)據(jù) Output Reports 輸出報告 Operation Technology, Inc.26-6ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation曲線屬性頁(Curves Page)該屬性頁顯示電機等效電路模型，參數(shù)以及源于該模型的特征曲線。

13、更新按鈕(Update Button)當一個計算成功完成時，更新按鈕將被激活。按下該按鈕將打開電機參數(shù)更新編輯器，其功能將在以后的章節(jié)介紹。 參數(shù)估計報告選擇列表(Parameter Estimation Report Selection List)該列表包括在當前項目文件夾中的參數(shù)估計中的所有輸出文件。選擇一個文件來查看報告或運行一個新的計算。注意在后面一種情況中，現(xiàn)存在的文件將被覆蓋，當提示被選擇時，一個新文件將被創(chuàng)建。 參數(shù)估計報告管理器按鈕(Parameter Estimation Report Manager Button)參數(shù)估計報告管理器按鈕被用來訪問各種輸出報告。參數(shù)估計報告管

14、理器的功能將單獨描述。 幫助(Help)按下這個按鈕將打開關(guān)與參數(shù)估計的幫助文件。 關(guān)閉(Close)Operation Technology, Inc.26-7ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation按下這個按鈕將關(guān)閉參數(shù)估計編輯器并保存所有的數(shù)據(jù)。 取消(Cancel)按下這個按鈕將關(guān)閉參數(shù)估計編輯器并不保存任何被修改的數(shù)據(jù)。 Parameter Estimation 參數(shù)估計 Start Parameter Estimation 啟 動 參 數(shù) 估 計 Parameter Estimation Editor 參數(shù)估計編輯器Motor Param

15、eter Update Editor 電機參數(shù)更新編輯器Calculation Method 計算方法 Required Data 需求數(shù)據(jù) Output Reports 輸出數(shù)據(jù) Operation Technology, Inc.26-8ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation電機參數(shù)更新編輯器(Motor Parameter Update Editor)電機參數(shù)更新編輯器提供了一些選項基于計算得到的等效電路模型來更新部分電機數(shù)據(jù)。 模型數(shù)據(jù)(Model Data)位于較低部分的數(shù)據(jù)（不在方框內(nèi)的）來自模型選項下的電機模型頁。該數(shù)據(jù)將同來自估計模

16、型的數(shù)據(jù)進行比較（方框內(nèi)的）。 Xs顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的電機定子電抗。 Rs顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的電機定子電阻。 Xm顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的電機勵磁支路電抗。 Xr lr顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在堵轉(zhuǎn)情況下的電機轉(zhuǎn)子電抗。 Operation Technology, Inc.26-9ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationXr fl顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在滿負荷情況下的電機轉(zhuǎn)子電抗。 Rr lr顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在堵轉(zhuǎn)情況下的電機轉(zhuǎn)子電阻。 Rr fl顯示以電機基準值的百分數(shù)表示的在滿負荷情況下的電

17、機轉(zhuǎn)子電阻。 標示牌數(shù)據(jù)(Nameplate Data)現(xiàn)存的數(shù)據(jù)來自位于額定值選項下的電機銘牌值屬性頁，它將同來自估計模型（以上現(xiàn)存的數(shù)據(jù)）的計算得到的數(shù)據(jù)列表進行比較。 kVA電機額定容量kVA。 FLA以安培為單位的電機額定滿負荷電流。 PF以百分比表示的在100%負荷下的電機額定功率因素。 Eff以百分比表示的在100%負荷下的電機額定效率。 H以MW-Sec/MVA為單位表示的電機總的慣量。 轉(zhuǎn)矩(Torque)電機額定轉(zhuǎn)矩，在英制單位系統(tǒng)中的單位是ft-lb，在公制單位系統(tǒng)中的單位是N-m。 更新復(fù)選框(Update Check Box)如果想更新表示銘牌數(shù)據(jù)，您可以選中此復(fù)選框。

18、 負荷數(shù)據(jù)(Loading Data)現(xiàn)存的數(shù)據(jù)來自位于額定值選項下的電機銘牌頁，它將同來自估計模型（以上現(xiàn)存的數(shù)據(jù)） 的計算得到的數(shù)據(jù)列表進行比較。 PF 50%以百分比表示的在50%負荷下的電機額定的功率因素。 PF 75%以百分比表示的在75%負荷下的電機額定的功率因素。 Eff 50%以百分比表示的在50%負荷下的電機額定的效率。 Operation Technology, Inc.26-10ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationEff 75%以百分比表示的在75%負荷下的電機額定的效率。 更新復(fù)選框(Update Check Box)如果

19、您想更新負荷數(shù)據(jù)，可以選中此復(fù)選框。 短路數(shù)據(jù)(Short-Circuit Data)現(xiàn)存的數(shù)據(jù)分別來自位于堵轉(zhuǎn)選項、ANSI 短路阻抗Z選項和參數(shù)選項下的電機模型頁。它將同來自估計模型（以上現(xiàn)存的數(shù)據(jù)）的計算得到的數(shù)據(jù)列表進行比較。 LRC按照電機額定的滿負荷電流的百分數(shù)表示的電機堵轉(zhuǎn)電流 (在電機額定電壓kV下)。 PFlr以百分數(shù)表示的電機堵轉(zhuǎn)的功率因素。 cy X以電機基準值的百分數(shù)表示的電機短路阻抗，用于ANSI 周期故障計算。 1.5-4 cy X以電機基準值的百分數(shù)表示的電機短路阻抗，用于ANSI 1.5-4循環(huán)故障計算。 X/R電機的X/R比率(Xsc/Ra).Td以秒為單位的

20、電機暫態(tài)時間常數(shù)。 更新復(fù)選框(Update Check Box)如果您想更新短路數(shù)據(jù)，可以選中此復(fù)選框。 特征數(shù)據(jù)(Characteristic Data)現(xiàn)存的數(shù)據(jù)分別來自位于額定值選項的銘牌頁和位于轉(zhuǎn)矩選項下的模型頁。該數(shù)據(jù)將同來自估計模型（以上現(xiàn)存的數(shù)據(jù)）的計算得到的數(shù)據(jù)列表進行比較。 LRT以百分數(shù)表示的電機堵轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。 MaxT以百分數(shù)表示的電機的最大轉(zhuǎn)矩。 FLT以百分數(shù)表示的電機的滿負荷轉(zhuǎn)矩。 Operation Technology, Inc.26-11ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationSMaxT以百分數(shù)表示的電機在最大轉(zhuǎn)矩下

21、的轉(zhuǎn)差。 Sr以百分數(shù)表示的電機的額定轉(zhuǎn)差。 更新復(fù)選框(Update Check Box)如果您想更新特征數(shù)據(jù)，可以選中此復(fù)選框。 幫助按鈕(Help Button)按下次按鈕將打開參數(shù)估計選項的幫助文件。 更新按鈕(Update Button)按下按鈕將更新已經(jīng)選中更新復(fù)選框的任何選項中的數(shù)據(jù)。 取消按鈕(Cancel Button)按下按鈕將關(guān)閉電機參數(shù)更新編輯器而不會更新任何數(shù)據(jù)。 Parameter Estimation 參數(shù)估計 Start Parameter Estimation 啟動參數(shù)估計Parameter Estimation Editor參數(shù)估計編輯器Curves Pag

22、e 曲線屬性頁 Calculation Method 計算方法Required Data 需求數(shù)據(jù) Output Reports 輸出報告 Operation Technology, Inc.26-12ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation計算方法(Calculation Method)參考論文(Reference Paper)電機等效電路模型參數(shù)估計算法方法使用一個基于有限可用數(shù)據(jù)集的算法，該算法在下面列出的參考論文中被詳細的描述： Sonchai Ansuj，F(xiàn)arrokh Shokooh和Roland Schinzinger，“基于靈敏度分析

23、的感應(yīng)電機參數(shù)估計”（“Parameter Estimation for Induction Machines Based on Sensitivity Analysis”），IEEE學(xué)會軟件工業(yè)應(yīng)用，IAS卷 25頁，1035-1040，1989年11月/12月 等效電路模型（Equivalent Circuit Model） 該算法估計出下面等效感應(yīng)電機回路模型中的參數(shù)。 這種模型所需的參數(shù)包括： Rs 定子電阻Xs 定子電抗Xm 勵磁電抗 Rr lr 堵轉(zhuǎn)下轉(zhuǎn)子電阻 Rr fl 滿負荷下的轉(zhuǎn)子電阻 Xr lr 堵轉(zhuǎn)下轉(zhuǎn)子電抗 Xr fl 滿負荷下的轉(zhuǎn)子電抗 yyyyyyy算法從一個忽略了

24、勵磁支路的簡化等效電路入手。采用這種簡化模型，首先估計模型參數(shù)。然后使用更加細化的等效電路模型根據(jù)這些估計的參數(shù)來得到更加準確的值。在這個階段，使 用一個迭代過程來實施靈敏度分析，該迭代過程連續(xù)地調(diào)整估計參數(shù)直到偏差百分數(shù)降到根據(jù) 輸入?yún)?shù)計算的值和實際輸入的值之間規(guī)定的容許偏差值之內(nèi)。 轉(zhuǎn)子參數(shù)Rr和Xr都是轉(zhuǎn)差和它們各自的鼠籠因子的函數(shù)。因此，Rr和Xr的兩組值集合將被估計，同時使用Rr lr和Xr lr來表示在堵轉(zhuǎn)條件下的值，使用Rr fl和Xr fl表示在滿負荷條件下的值。以上描述的感應(yīng)電機等效電路實際上可以表任何類型的轉(zhuǎn)子設(shè)計。Rr和Xr兩個參數(shù)集實際上考慮了單籠、雙籠甚至繞線轉(zhuǎn)子類

25、型。 Operation Technology, Inc.26-13ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation該程序要求知道電機銘牌數(shù)據(jù)以及來自電機特性曲線的兩個指定點。這些數(shù)值點，包括堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)電流，堵轉(zhuǎn)功率因素以及破壞轉(zhuǎn)矩，可以從實際的電機測試或由制造商提供的曲線中獲得。實際上，這些數(shù)值點經(jīng)常是特性曲線可以提供的唯一可靠的信息，因為曲線的其余部分通常只是作為電機通用行為的指示而被提供。 在下面給出的電機穩(wěn)態(tài)性能曲線中標示出這些數(shù)據(jù)： Parameter Estimation 參數(shù)估計 Start Parameter Estimation 啟動參

26、數(shù)估計Parameter Estimation Editor參數(shù)估計編輯器Curves Page 曲線屬性頁 Motor Parameter Update Editor 電機參數(shù)更新編輯器Required Data 需求數(shù)據(jù) Output Reports 輸出報告 Operation Technology, Inc.26-14ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation需求數(shù)據(jù)(Required Data)用于此算法的輸入數(shù)據(jù)是指電機性能特征數(shù)據(jù)，通常按照電機所規(guī)定的三個負荷條件來分組，如下所示： 堵轉(zhuǎn)(Locked-Rotor)IlrIPFlrlrTl

27、r滿負荷(Full Load)SrPFfl額定滿負荷轉(zhuǎn)差滿負荷功率因素滿負荷效率 Eff fl最大轉(zhuǎn)矩(Maximum Torque)Tmax最大轉(zhuǎn)矩Parameter Estimation 參數(shù)估計 Start Parameter Estimation 啟動參數(shù)估計Parameter Estimation Editor 參數(shù)估計編輯器Curves Page 曲線屬性頁 Motor Parameter Update Editor 電機參數(shù)更新編輯器Calculation Method 計算方法 Output Reports 輸出報告 Operation Technology, Inc.26-1

28、5ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation輸出報告(Output Reports)如果當前的計算成功完成或者從參數(shù)估計報告選擇列表中選擇了一個有效的輸出文件，可以通過按下參數(shù)估計報告管理器按鈕來 訪問輸出報告。參數(shù)估計報告管理器按鈕的位置緊挨著參數(shù)估計報告選擇列表，如下圖所示。 參數(shù)估計管理器(Parameter Estimation Report Manager)按下參數(shù)估計報告管理器按鈕來打開參數(shù)估計報告管理器。參數(shù)估計報告管理器提供了各種不同的報告格式，并且包含四頁。 完整屬性頁(Complete Page)從該屬性頁您可以選擇報告格式，從而可以提供一份完整的輸出報告。 完整報告的第一頁給出了輸入數(shù)據(jù)、估計的模型參數(shù)以及輸入數(shù)據(jù)和通過統(tǒng)計模型產(chǎn)生的相同數(shù)據(jù)的比