[發明專利]抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法

有效

• 申請號: 201410241807.4
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN103986171B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 肖永;徐梅梅;顧威;徐玉韜;徐長寶;桂軍國;徐振宇;蘇靜棋;張旭;高自強;陳婧華;王銀;鄭巍;梁新艷;常富杰;王瑩瑩
• 申請（專利權）人: 貴州電力試驗研究院;華北電力大學;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02P9/00
• 代理公司: 銀川長征知識產權代理事務所64102
• 代理人: 馬長增,姚源

1.一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

獲取電力系統元件參數，包括：發電機軸系轉動慣量和彈性系數K_i,?_i+1；勵磁系統放大倍數和時間常數；發電機各繞組自感、互感以及各繞組等效電阻；交流線路阻抗；直流定電流控制器PI參數、逆變側定熄弧角PI參數、換流變壓器變比以及等效換向電抗、整流器和逆變器觸發角、直流功率和直流電壓；

建立SSDC和SEDC的數學模型；其中，SSDC為寬帶通單通道結構，采用發電機質塊轉速差為輸入信號；SSDC由信號輸入、4階帶通濾波器、相位補償模塊、比例放大模塊組成；SEDC為寬帶通多通道結構，其通道數與振蕩模態數相同，用發電機質塊轉速差為輸入信號；SEDC輸入信號經4階帶通濾波器濾除直流和低頻分量后，分模態由模態帶通濾波器、帶阻濾波器、相位補償模塊以及比例放大模塊組成；

SSDC的數學模型為

??????????????????????????????????????(1)

其中，為SSDC的比例放大系數，為SSDC相位補償模塊傳遞函數的時域形式，為SSDC4階帶通濾波器傳遞函數的時域形式；

若發電機有三個振蕩模態，SEDC的數學模型為

?????(2)

其中，為SEDC各振蕩模態的比例放大系數，為各振蕩模態相位補償模塊傳遞函數的時域形式，為4階帶通濾波器傳遞函數的時域形式，為各振蕩模態帶通濾波器傳遞函數的時域形式，各振蕩模態帶阻濾波器傳遞函數的時域形式；

建立系統元件的數學模型，并形成包含SSDC、SEDC的系統狀態方程；

??????????????????????????????????????????????（3）?????????為狀態變量，為與控制器比例放大系數相關的系數矩陣，

，其中表示發電機軸系各質量塊的角速度；

由式(3)求出系統的特征值；特征值可表征系統的穩定性，將系統特征值的實部作為控制目標，若系統特征值實部的最大值離虛軸越遠，則代表系統越穩定，故控制器參數的優化問題可轉化為如下目標函數來求解：

?????????????????????????????????????????（4）???????????????其中表示所有可能的控制器參數的集合，表示所有可能的運行條件的集合。

2.如權利要求1所述的抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法，其特征在于：令，引入系統等式約束條件和不等式約束條件，控制器參數通過下列方程組求解

????????????????????????????????????????????（5）???????????????????????????????????????????????（6）????????

其中，、分別為SEDC各模態放大倍數的下限和上限，、分別取-0.03和+0.03；、分別為SSDC放大倍數的下限和上限，、分別取-0.1和+0.1；為系統各狀態相量的向量形式。

3.如權利要求2所述的抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協調控制優化方法，其特征在于：式(5)?利用原對偶內點法求解，包括以下步驟：

形成原對偶內點法的修正方程；

引入松弛變量，構造罰函數，將不等式約束轉化為等式約束有：

?????????????????????????（7）??式中，為罰因子，、為松弛變量；

利用拉格朗日函數法進行求解，可得到如下的拉格朗日函數

???????????（8）?????式中，、和為拉格朗日乘子；

拉格朗日函數對公式（8）所有變量及乘子的偏導數為0，具體化后得到非線性方程組：

??????????????（9）?????????式中，和分別為等式約束和不等式約束的雅克比矩陣的轉置；

????由上式可得，定義對偶間隙；

將公式（9）非線性方程組線性化并?

寫成矩陣形式，得到原對偶內點法的修正方程為：

????（10）?????其中，

；

確定迭代次數和迭代步長，并求解方程（10）得到最優解的一個新的近似解為：

?????????????????????????????????????（11）???式中：k為迭代次數；和為步長，其計算公式為：

????????????????（12）????????????????????（13）??

上式的取值保證迭代點嚴格滿足l>0，u>0，z>0，w>0；

判斷迭代是否收斂；利用對偶間隙作為算法的收斂判據，若則算法收斂，計算結束；若不收斂，則利用重新計算懲罰因子，為設定參數，取0.1；

通過迭代得到向量中各變量值，求得到一組最優的阻尼控制器協調控制參數。