Identifikacija parametara sustava regulacije uzbude sinkronih strojeva

Na temelju mjerenja odziva sustava regulacije uzbude sinkronog stroja (sruss) hidro i turbo tipa u praznom hodu i radu na mreži identificiran je skup njegovih parametara. Vektor izlaznih mjerenih veličina konstituiran je od veličina koje se uobičajeno mjere prigodom ispitivanja agregata: odstupanje napona generatora, napona i struje uzbude glavnog stroja, a u režimu opterećenja još i odstupanje djelatne i jalove snage te brzine vrtnje kao odziv na promjenu referentne veličine u automatski regulator napona. Primijenjena su dva tipa ulaznog signala kao promjene referentne veličine: skokovita promjena te slučajni binarni signal. Razina promjene referentne veličine odabrana je tako da promjene mjerenih veličina po iznosu ne prelaze razine normalnih pogonskih poremećaja čime je osigurana nedestruktivnost cijelog postupka. Za slučaj identifikacije prijenosne funkcije sruss kao linearnog sustava s jednim ulazom i jednim izlazom eksploatirani su neparametarski i parametarski postupci. Od parametarskih postupaka primijenjeni su ARMAX modeli rekurzivnog i nerekurzivnog tipa. Ako je dostupno mjerenje punog ranga pogodno je primijeniti postupke za identifikaciju sruss kao viševarijabilnog sustava. Načinjeno je, testirano i u identifikaciji sruss primijenjeno više algoritama rekurzivnog i nerekurzivnog tipa utemeljenih na minimumu zbroja kvadrata odstupanja mjerenog odziva sustava i odziva modela sa i bez faktorizacije matrice kovarijanci parametara. Posebno se uspješnim pokazao algoritam baziran na kombinaciji čistog postupka minimuma kvadrata i instrumentalnih varijabli. Rezultat primjene navedenih postupaka je matrica sustava i upravljanja te posredno i spektralna svojstva sustava u dotičnoj radnoj točki. U svrhu dobivanja sastavnih parametara fizikalnih modela sruss različitih razina reda, posebno ako mjerenje nije punog ranga, razvijeni su i primijenjeni postupci utemeljeni na funkcijama osjetljivosti izlaznog vektora modela sustava s obzirom na skup relevantnih parametara te optimizaciji s ograničenjima na parametre. U proceduri identifikacije i estimacije parametara te očuvanju norme prirasta parametara široko je primjenjivan singularni rastav matrice. Rezultati ove identifikacije su svi pogonski sastavni parametri modela sruss u određenoj radnoj točki: induktiviteti, djelatni otpori odnosno vremenske konstante i pojačanja, napon “krute” mreže, matrice sustava, upravljanja, izlaza te eventualno matrice direktnih veza ulaz-izlaz. Svi rezultati idenifikacija i estimacija parametara konkretnih sruss prikazani su grafički te kvantificirani različitim odgovarajućim pokazateljima mjere kvalitete modeliranja.The parameters of excitation control system of synchronous hydro and turbo machines (ECSSM) are identified on the basis of measured response data in load and no-load operation conditions. The output vector is constituted from usually measured variables during unit control system testing: generator voltage, excitation voltage and current deviations in no-load conditions and active and reactive power and shaft speed deviations in load conditions as well. This vector is considered to be the system response on input signal introduced in the automatic voltage regulator reference. Two types of input signal: step and random binary signal are applied. The magnitude of change is chosen so that the deviations of measured output variables remain in the range of normal operation deviations in order to assure the nondestructiveness of the method. To identify transfer function of the ECSSM as the linear SISO system, nonparametric and parametric identification approaches are used. As parametric identification method ARMAX models of recursive and nonrecursive type are applied. If a measured output vector is of full rank it is convenient to apply the MIMO system identification procedure. Several recursive and nonrecursive algorithms of ECSSM identification, based on least squares method with and without parameter covariance matrix factorization are implemented, tested and applied. Especially, combination of least squares and instrumental variables method proved to be effective and robust with respect to the noise suppression. Output results of these approaches are: system and control matrix and spectral properties of the ECSSM operation point as well. To obtain the constitutive parameters of physical different order models of ECSSM, especially if the output vector is not of full rank, the identification method based on sensitivity functions of output vectors with respect to the relevant parameters and parameter constrained optimization has been developed and used. During the parameter identification and estimation procedure and norm preserving of parameter change vector, the singular value decomposition of a matrix is widely exploited. Output results of this approach are all ECSSM operation constitutive parameters: reactances, resistances, time constants and gains, slack bus voltage magnitude, system, control, output and feed forward matrices. All results of the concrete ECSSM identifications and estimations are presented graphically and quantified by means of different modelling quality indices