第二十六章 参数估计

1、 第二十六章参数估计 (Parameter Estimation)ETAP参数估计程序为感应电机和同步发电机在起动条件下计算等效电路模型参数。该计算基 于先进的数学估计和曲线拟合技术，它只需要电机特性的特征数据。这些数据可以从电机制造商或现场测试中简单地获得。估计的模型参数包括表示电机定子，转子的电阻和电抗以及励磁 支路特性，估计模型以及它的参数在电机起动和暂态稳定分析期间可以用来表示电机动态模型。 本章描述可在运行参数估计程序是涉及到的界面、输入数据和输出数据。所有相关的操作，包括数据更新、绘制和打印也将被阐述。提供关于计算算法的一个总体介绍供您参考。 本章按照以下 5 个部分进行组织。启动

2、参数估计章节描述了如何启动参数估计计算。参数估计编辑器章节阐述了用于计算的输入数据和计算得到的数据，以及其它输出信息。发电机参数更新编辑器章节阐述了采用了估计模型及其参数的电机编辑器的可更新的数据。计算方法章节提供了一些用于参数估计算法的技术背景。最后，输出报告章节说明了可以提供的具有不同格式的输出报告以及如何查看和打印输出报告。 Start Parameter Estimation 启动参数估计Parameter Estimation Editor 参数估计编辑器Curves Page 曲线属性页 Motor Parameter Update Editor 电机参数更新编辑器Calculat

3、ion Method 计算方法 Required Data 需求数据 Output Reports 输出报告 ETAP PowerStation Help IndexETAP PowerStation 帮助索引Operation Technology, Inc.26-1ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation启动参数估计(Start Parameter Estimation)为了启动参数估计，点击位于感应级器编辑器的模型页中的参数估计启动按钮。 点击该按钮可以打开参数估计编辑器。 Start Parameter Estimation 启动参数估计Pa

4、rameter Estimation Editor 参数估计编辑器Curves Page 曲线属性页 Motor Parameter Update Editor 电机参数更新编辑器Calculation Method 计算方法Required Data 需求数据Output Reports 输出报告 Operation Technology, Inc.26-2ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation参数估计编辑器(Parameter Estimation Editor)参数估计编辑器包含一个参数属性页和一个曲线属性页。 参数页(Parameters

5、Page)该属性页提供了一个运行参数估计计算所必需的所有数据的录入字段。估计的参数和其它输出数据也显示在该属性页上。 需求(Requirement)在这个选项中，包括三个数据集合：输入数据、计算得到的数据和偏差。输入字段是用户定义的，而其它剩余的字段由 ETAP计算得到。 输入(Input)输入部分包含电机运行特性数据，这些数据可以从电机制造商、电机铭牌值或现场测试中获得。这些数据对于运行参数估计是必须提供的。当第一次打开该属性页时，输入数据字段将会被包 含在电机编辑器铭牌值和模型属性页中的数据自动地填充。当然，您可以不依赖于电机编辑器 来修改任何输入数据。 计算值(Calculated)如果

6、计算收敛，使用估计模型参数得到的电机运行特征数据将显示在这里，该数据用于比较的目的。 Operation Technology, Inc.26-3ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation偏差(Deviation)偏差字段显示输入数据和计算得到的数据之间的以百分比表示的偏离程度。 堵转电流(Locked Rotor I)电机堵转电流 (在电动机的额定电压kV下)。输入数据和计算得到的数据按照电机额定的满负荷电流的百分数表示，偏差数据也以百分比表示。 堵转功率因素(Locked Rotor PF)以百分比表示的电机堵转功率因素。 堵转转矩(Locked

7、Rotor T)电机堵转转矩。输入数据和计算得到的数据按照电机额定功率和同步速度的百分数表示的，偏差数据也是百分数表示。 最大转矩(Tmax)电机最大转矩。输入数据和计算得到的数据按照电机额定功率和同步速度的百分数表示，偏差数据也是百分数表示。 满负荷转差(Full Load Slip)以百分比表示的电机满负荷转差。 满负荷功率因素(Full Load PF)以百分数表示的电机满负荷功率因素。 满负荷效率(Full Load Eff)以百分数表示的电机的满负荷效率。 刷新按钮(Refresh Button)每当打开参数估计编辑器的参数页时，输入数据将与电机编辑器的数据相比较，如果存在偏差，该按

8、钮将被激活，否则处于禁用 状态（灰色的）。按下这个按钮将会重新比较所有输入数据和电机编辑器数据。 精度参数(Solution Parameters)这个区域定义和显示了计算的精度参数。 最大偏差（Max Deviation） 显示以百分数表示的在需求（Requirement）选项中的所有偏差中所允许的最大值。 精度值(Precision)输入以百分数表示的精度值，它可以用来检查计算的收敛性。当所有的偏差小于或等于设定的值时，计算将会停止。此设置的推荐取值为 1.0%到 5.0%之间，缺省值为 2%。 加速因子（Acceleration Factor） 在此输入迭代计算时用于加速收敛的加速因子，

9、典型值界于0.1到0.5之间，缺省值为0.25。 估计参数(Estimated Parameters)该区域显示估计（计算的）电机等效电路模型参数。 Operation Technology, Inc.26-4ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationXs显示以电机基准值的百分数表示的电机定子电抗。 Rs显示以电机基准值的百分数表示的电机定子电阻。 Xm显示以电机基准值的百分数表示的电机励磁支路电抗。 Xr lr显示以电机基准值的百分数表示的在堵转情况下的电机转子电抗。 Xr fl显示以电机基准值的百分数表示的在满负荷情况下的电机转子电抗。 Rr lr

10、显示以电机基准值的百分数表示的在堵转情况下的电机转子电阻。 Rr fl显示以电机基准值的百分数表示的在满负荷情况下的电机转子电阻。 估计按钮（Estimate Button） 按下该按钮来运行参数估计。 更新按钮（Update Button） 当一个计算成功完成时，更新按钮将被激活。按下该按钮将会打开电机参数更新编辑器，其功能将在以后的章节介绍。 参数估计报告选择列表(Parameter Estimation Report Selection List)该列表包括在当前项目文件夹中的参数估计中的所有输出文件。选择一个文件来查看报告或运行一个新的计算。注意在后面一种情况中，现存的文件将被覆盖，当

11、提示被选择时，一个新文件将被创建。 参数估计报告管理器按钮(Parameter Estimation Report Manager Button)参数估计报告管理器按钮用于访问各种输出报告。参数估计报告管理器的功能将单独描述。 帮助(Help)按下这个按钮将打开关与参数估计的帮助文件。 Operation Technology, Inc.26-5ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation关闭(Close)按下这个按钮将关闭参数估计编辑器并保存所有的数据。 取消(Cancel)按下这个按钮将关闭参数估计编辑器并不保存任何被修改的数据。 Start Par

12、ameter Estimation 启动参数估计Parameter Estimation Editor 参数估计编辑器Curves Page 曲线属性页 Motor Parameter Update Editor 电机参数更新编辑器Calculation Method 计算方法 Required Data 需求数据 Output Reports 输出报告 Operation Technology, Inc.26-6ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation曲线属性页(Curves Page)该属性页显示电机等效电路模型，参数以及源于该模型的特征曲线。

13、更新按钮(Update Button)当一个计算成功完成时，更新按钮将被激活。按下该按钮将打开电机参数更新编辑器，其功能将在以后的章节介绍。 参数估计报告选择列表(Parameter Estimation Report Selection List)该列表包括在当前项目文件夹中的参数估计中的所有输出文件。选择一个文件来查看报告或运行一个新的计算。注意在后面一种情况中，现存在的文件将被覆盖，当提示被选择时，一个新文件将被创建。 参数估计报告管理器按钮(Parameter Estimation Report Manager Button)参数估计报告管理器按钮被用来访问各种输出报告。参数估计报告管

14、理器的功能将单独描述。 帮助(Help)按下这个按钮将打开关与参数估计的帮助文件。 关闭(Close)Operation Technology, Inc.26-7ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation按下这个按钮将关闭参数估计编辑器并保存所有的数据。 取消(Cancel)按下这个按钮将关闭参数估计编辑器并不保存任何被修改的数据。 Parameter Estimation 参数估计 Start Parameter Estimation 启 动 参 数 估 计 Parameter Estimation Editor 参数估计编辑器Motor Param

15、eter Update Editor 电机参数更新编辑器Calculation Method 计算方法 Required Data 需求数据 Output Reports 输出数据 Operation Technology, Inc.26-8ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation电机参数更新编辑器(Motor Parameter Update Editor)电机参数更新编辑器提供了一些选项基于计算得到的等效电路模型来更新部分电机数据。 模型数据(Model Data)位于较低部分的数据（不在方框内的）来自模型选项下的电机模型页。该数据将同来自估计模

16、型的数据进行比较（方框内的）。 Xs显示以电机基准值的百分数表示的电机定子电抗。 Rs显示以电机基准值的百分数表示的电机定子电阻。 Xm显示以电机基准值的百分数表示的电机励磁支路电抗。 Xr lr显示以电机基准值的百分数表示的在堵转情况下的电机转子电抗。 Operation Technology, Inc.26-9ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationXr fl显示以电机基准值的百分数表示的在满负荷情况下的电机转子电抗。 Rr lr显示以电机基准值的百分数表示的在堵转情况下的电机转子电阻。 Rr fl显示以电机基准值的百分数表示的在满负荷情况下的电

17、机转子电阻。 标示牌数据(Nameplate Data)现存的数据来自位于额定值选项下的电机铭牌值属性页，它将同来自估计模型（以上现存的数据）的计算得到的数据列表进行比较。 kVA电机额定容量kVA。 FLA以安培为单位的电机额定满负荷电流。 PF以百分比表示的在100%负荷下的电机额定功率因素。 Eff以百分比表示的在100%负荷下的电机额定效率。 H以MW-Sec/MVA为单位表示的电机总的惯量。 转矩(Torque)电机额定转矩，在英制单位系统中的单位是ft-lb，在公制单位系统中的单位是N-m。 更新复选框(Update Check Box)如果想更新表示铭牌数据，您可以选中此复选框。

18、 负荷数据(Loading Data)现存的数据来自位于额定值选项下的电机铭牌页，它将同来自估计模型（以上现存的数据） 的计算得到的数据列表进行比较。 PF 50%以百分比表示的在50%负荷下的电机额定的功率因素。 PF 75%以百分比表示的在75%负荷下的电机额定的功率因素。 Eff 50%以百分比表示的在50%负荷下的电机额定的效率。 Operation Technology, Inc.26-10ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationEff 75%以百分比表示的在75%负荷下的电机额定的效率。 更新复选框(Update Check Box)如果

19、您想更新负荷数据，可以选中此复选框。 短路数据(Short-Circuit Data)现存的数据分别来自位于堵转选项、ANSI 短路阻抗Z选项和参数选项下的电机模型页。它将同来自估计模型（以上现存的数据）的计算得到的数据列表进行比较。 LRC按照电机额定的满负荷电流的百分数表示的电机堵转电流 (在电机额定电压kV下)。 PFlr以百分数表示的电机堵转的功率因素。 cy X以电机基准值的百分数表示的电机短路阻抗，用于ANSI 周期故障计算。 1.5-4 cy X以电机基准值的百分数表示的电机短路阻抗，用于ANSI 1.5-4循环故障计算。 X/R电机的X/R比率(Xsc/Ra).Td以秒为单位的

20、电机暂态时间常数。 更新复选框(Update Check Box)如果您想更新短路数据，可以选中此复选框。 特征数据(Characteristic Data)现存的数据分别来自位于额定值选项的铭牌页和位于转矩选项下的模型页。该数据将同来自估计模型（以上现存的数据）的计算得到的数据列表进行比较。 LRT以百分数表示的电机堵转的转矩。 MaxT以百分数表示的电机的最大转矩。 FLT以百分数表示的电机的满负荷转矩。 Operation Technology, Inc.26-11ETAP 7.5.0 User Guide Parameter EstimationSMaxT以百分数表示的电机在最大转矩下

21、的转差。 Sr以百分数表示的电机的额定转差。 更新复选框(Update Check Box)如果您想更新特征数据，可以选中此复选框。 帮助按钮(Help Button)按下次按钮将打开参数估计选项的帮助文件。 更新按钮(Update Button)按下按钮将更新已经选中更新复选框的任何选项中的数据。 取消按钮(Cancel Button)按下按钮将关闭电机参数更新编辑器而不会更新任何数据。 Parameter Estimation 参数估计 Start Parameter Estimation 启动参数估计Parameter Estimation Editor参数估计编辑器Curves Pag

22、e 曲线属性页 Calculation Method 计算方法Required Data 需求数据 Output Reports 输出报告 Operation Technology, Inc.26-12ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation计算方法(Calculation Method)参考论文(Reference Paper)电机等效电路模型参数估计算法方法使用一个基于有限可用数据集的算法，该算法在下面列出的参考论文中被详细的描述： Sonchai Ansuj，Farrokh Shokooh和Roland Schinzinger，“基于灵敏度分析

23、的感应电机参数估计”（“Parameter Estimation for Induction Machines Based on Sensitivity Analysis”），IEEE学会软件工业应用，IAS卷 25页，1035-1040，1989年11月/12月 等效电路模型（Equivalent Circuit Model） 该算法估计出下面等效感应电机回路模型中的参数。 这种模型所需的参数包括： Rs 定子电阻Xs 定子电抗Xm 励磁电抗 Rr lr 堵转下转子电阻 Rr fl 满负荷下的转子电阻 Xr lr 堵转下转子电抗 Xr fl 满负荷下的转子电抗 yyyyyyy算法从一个忽略了

24、励磁支路的简化等效电路入手。采用这种简化模型，首先估计模型参数。然后使用更加细化的等效电路模型根据这些估计的参数来得到更加准确的值。在这个阶段，使 用一个迭代过程来实施灵敏度分析，该迭代过程连续地调整估计参数直到偏差百分数降到根据 输入参数计算的值和实际输入的值之间规定的容许偏差值之内。 转子参数Rr和Xr都是转差和它们各自的鼠笼因子的函数。因此，Rr和Xr的两组值集合将被估计，同时使用Rr lr和Xr lr来表示在堵转条件下的值，使用Rr fl和Xr fl表示在满负荷条件下的值。以上描述的感应电机等效电路实际上可以表任何类型的转子设计。Rr和Xr两个参数集实际上考虑了单笼、双笼甚至绕线转子类

25、型。 Operation Technology, Inc.26-13ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation该程序要求知道电机铭牌数据以及来自电机特性曲线的两个指定点。这些数值点，包括堵转转矩，堵转电流，堵转功率因素以及破坏转矩，可以从实际的电机测试或由制造商提供的曲线中获得。实际上，这些数值点经常是特性曲线可以提供的唯一可靠的信息，因为曲线的其余部分通常只是作为电机通用行为的指示而被提供。 在下面给出的电机稳态性能曲线中标示出这些数据： Parameter Estimation 参数估计 Start Parameter Estimation 启动参

26、数估计Parameter Estimation Editor参数估计编辑器Curves Page 曲线属性页 Motor Parameter Update Editor 电机参数更新编辑器Required Data 需求数据 Output Reports 输出报告 Operation Technology, Inc.26-14ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation需求数据(Required Data)用于此算法的输入数据是指电机性能特征数据，通常按照电机所规定的三个负荷条件来分组，如下所示： 堵转(Locked-Rotor)IlrIPFlrlrTl

27、r满负荷(Full Load)SrPFfl额定满负荷转差满负荷功率因素满负荷效率 Eff fl最大转矩(Maximum Torque)Tmax最大转矩Parameter Estimation 参数估计 Start Parameter Estimation 启动参数估计Parameter Estimation Editor 参数估计编辑器Curves Page 曲线属性页 Motor Parameter Update Editor 电机参数更新编辑器Calculation Method 计算方法 Output Reports 输出报告 Operation Technology, Inc.26-1

28、5ETAP 7.5.0 User Guide Parameter Estimation输出报告(Output Reports)如果当前的计算成功完成或者从参数估计报告选择列表中选择了一个有效的输出文件，可以通过按下参数估计报告管理器按钮来 访问输出报告。参数估计报告管理器按钮的位置紧挨着参数估计报告选择列表，如下图所示。 参数估计管理器(Parameter Estimation Report Manager)按下参数估计报告管理器按钮来打开参数估计报告管理器。参数估计报告管理器提供了各种不同的报告格式，并且包含四页。 完整属性页(Complete Page)从该属性页您可以选择报告格式，从而可以提供一份完整的输出报告。 完整报告的第一页给出了输入数据、估计的模型参数以及输入数据和通过统计模型产生的相同数据的比