[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS4B的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及參數(shù)配置方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610137588.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105743106B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王德林;劉英超;李向東;隗霖捷;胡一鳴;康積濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 裴娜

1.一種電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS4B的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及參數(shù)配置方法，其特征在于，所述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS4B的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及參數(shù)配置方法包括以下步驟：

步驟一、判斷發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電功率是否有波動(dòng)，如是，則轉(zhuǎn)步驟二；

步驟二、在此發(fā)電機(jī)上加裝IEEE經(jīng)典參數(shù)下的PSS4B，并計(jì)算此時(shí)產(chǎn)生的低頻振蕩的振蕩頻率f₁與阻尼比ξ₁；

步驟三、根據(jù)勵(lì)磁系統(tǒng)相位滯后特性，得到振蕩頻率為f₁時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)的滯后相角φ_X；

步驟四、根據(jù)經(jīng)典參數(shù)下的PSS4B波特圖，得到結(jié)構(gòu)改進(jìn)后PSS4B的超前/滯后環(huán)節(jié)相位補(bǔ)償角度并對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；

步驟二中計(jì)算加裝IEEE經(jīng)典參數(shù)PSS4B時(shí)，產(chǎn)生的低頻振蕩的振蕩頻率f₁與阻尼比ξ₁，具體按照以下方法：

第一步、把待研系統(tǒng)化為單機(jī)無(wú)窮大模型，并求出此時(shí)的菲利普斯-海弗容模型及模型中的各參數(shù)；

第二步、在菲利普斯-海弗容模型上加裝結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的PSS4B的傳遞函數(shù)，列出狀態(tài)矩陣A為狀態(tài)矩陣列寫狀態(tài)矩陣時(shí)，對(duì)低頻變換器與高頻變換器進(jìn)行化簡(jiǎn)：低頻變換的傳遞函數(shù)用1/A(s)，A(s)＝0.017823s+1代替；高頻變換器傳遞函數(shù)用s²/(s+1)²代替，每個(gè)分支的超前/滯后環(huán)節(jié)參數(shù)為一致，因此合并在3個(gè)分支相加之后；

第三步、把菲利普斯-海弗容模型與經(jīng)典參數(shù)下PSS4B中的常量代入，此時(shí)PSS4B未考慮相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)，超前/滯后環(huán)節(jié)常量T_X與T_Y都設(shè)為0，求得狀態(tài)矩陣的特征根，利用參與因子取得轉(zhuǎn)子振蕩模式下的一對(duì)共軛特征根σ±jω，由此得到有阻尼振蕩頻率f₁與阻尼比ξ₁；σ為實(shí)部，ω為虛部。

2.如權(quán)利要求1所述電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS4B的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及參數(shù)配置方法，其特征在于，列出加裝改進(jìn)結(jié)構(gòu)PSS4B的單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)狀態(tài)矩陣此時(shí)狀態(tài)變量為x＝[Δω_r,Δδ,Δψ_fd,Δv_t,Δv₁,Δv₂,Δv₃,Δv₄,Δv₅,Δv₆,Δx₁,Δx₂,Δx₃,Δv_s]；狀態(tài)矩陣

式中，Δω_r為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速偏差，Δδ為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度偏差，Δψ_fd為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁鏈偏差，Δv_t為勵(lì)磁機(jī)的電壓傳感器測(cè)得發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓偏差，Δv₁～Δv₆為PSS4B傳遞函數(shù)的內(nèi)部變量偏差，Δx₁和Δx₂分別為PSS4B的高頻變換器與低頻變換器的輸出變量偏差，Δx₃為PSS4B的高頻變換器輸出變量的一階偏差，Δv_s為PSS4B的輸出變量偏差；

其中的元素未寫出的均為零，其余元素如下：

a(1,1)＝-K_D/2H；a(1,2)＝-K₁/2H；a(1,3)＝-K₂/2H；a(2,1)＝ω₀；a(3,2)＝-K₃K₄/T₃；

a(3,3)＝-1/T₃；a(3,4)＝-K₃K_A/T₃；a(3,9)＝K₃K_A/T₃；a(4,2)＝K₅/T_R；a(4,3)＝K₆/T_R；a(4,4)＝-1/T_R；

a(5,1)＝T_L1K_L/TT_L2；a(5,5)＝-1/T_L2；a(5,11)＝(al-T_L1)K_L/T_L2；a(6,1)＝T_L3K_L/TT_L4；a(6,6)＝-1/T_L4；

a(6,11)＝K_L(al-T_L3)/TT_L4；a(7,1)＝T_M5K_M/TT_M6；a(7,7)＝-1/T_M6；a(7,11)＝K_M(T-T_M5)/(TT_M6)；

a(8,1)＝T_M7K_M/TT_M8；a(8,8)＝-1/T_M8；a(8,11)＝K_M(T-T_M7)/(TT_M8)；a(9,1)＝-K_DT_H9K_H/(2HT_H10)；

a(9,2)＝-K₁T_H9K_H/(2HT_H10)；a(9,3)＝-K₂T_H9K_H/(2HT_H10)；a(9,9)＝-1/T_H10；a(9,12)＝(K_H-K_HT_H9)/T_H10；

a(9,13)＝-K_HT_H9/T_H10；a(10,1)＝-K_DT_H11K_H/(2HT_H12)；a(10,2)＝-K₁T_H11K_H/(2HT_H12)；

a(10,3)＝-K₂T_H11K_H/(2HT_H12)；a(10,10)＝-1/T_H12；a(10,12)＝(K_H-K_HT_H11)/T_H12；a(13,3)＝-K₂/2H；

a(10,13)＝-K_HT_H11/T_H12；a(11,1)＝1/T；a(11,11)＝-1/T；a(12,1)＝-K_D/2H；a(12,2)＝-K₁/2H；

a(12,3)＝-K₂/2H；a(12,12)＝-1；a(12,13)＝-1；a(13,1)＝-K_D/2H；a(13,2)＝-K₁/2H；

a(13,13)＝-1；a(14,1)＝[K_L1a(5,1)-K_L1a(6,1)+K_M2a(8,1)+K_H3a(9,1)-K_H3a(10,1)]T_X/T_Y；

a(14,2)＝[K_H3a(9,2)-K_H3a(10,2)]T_X/T_Y；a(14,3)＝[K_H3a(9,3)-K_H3a(10,3)]T_X/T_Y；a(14,14)＝-1/T_Y

a(14,5)＝[K_L1T_Xa(5,5)+K_L1]/T_Y；a(14,6)＝-[K_L1T_Xa(6,6)+K_L1]/T_Y；a(14,7)＝[K_M2T_Xa(7,7)+K_M2]/T_Y；

a(14,8)＝-[K_M2T_Xa(8,8)+K_M2]/T_Y；a(14,9)＝[K_H3T_Xa(9,9)+K_H3]/T_Y；

a(14,10)＝-[K_H3T_Xa(10,10)+K_H3]/T_Y；a(14,12)＝{K_H3[a(9,12)-a(10,12)]}T_X/T_Y；

a(14,11)＝{K_L1[a(5,11)-a(6,11)]+K_M2[a(7,11)-a(8,11)]}T_X/T_Y；

a(14,13)＝{K_H3[a(9,13)-a(10,13)]}T_X/T_Y；

式中，K_D為阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)；H為發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)；K₁～K₆為菲利普斯-海弗容模型中的系數(shù)；ω₀為發(fā)電機(jī)的基準(zhǔn)速度；K_A為勵(lì)磁系統(tǒng)的放大倍數(shù)；T_R為勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓傳感器的測(cè)量時(shí)間；T₃為勵(lì)磁回路的時(shí)間常數(shù)，T_L1～T_L4、T_M5～T_M8、T_H9～T_H12、T_L11、T_L17、T_I11、T_I17、T_H11、T_H17為PSS4B的相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)參數(shù)，可以由IEEE給定的經(jīng)典參數(shù)實(shí)例得到每個(gè)參數(shù)取值；K_L、K_M、K_H、K_L1、K_M2、K_H3為PSS4B的放大倍數(shù)環(huán)節(jié)參數(shù)；T為PSS4B低頻變換器的時(shí)間常數(shù)；al＝T。

3.如權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS4B的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及參數(shù)配置方法，其特征在于，步驟四所述結(jié)構(gòu)改進(jìn)的PSS4B，對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)：PSS4B的增益與帶通濾波環(huán)節(jié)利用IEEE給定的經(jīng)典參數(shù)，每個(gè)分支的相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)都設(shè)為相同，因此合并在3個(gè)分支相加之后；

所述根據(jù)經(jīng)典參數(shù)下的PSS4B波特圖，得到結(jié)構(gòu)改進(jìn)后PSS4B的超前/滯后環(huán)節(jié)相位補(bǔ)償角度并對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，具體按照以下方法：

第一步、畫出未考慮相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)PSS4B的波特圖，得到在轉(zhuǎn)子振蕩模式下提供的超前相角

第二步、改進(jìn)模型中的超前/滯后環(huán)節(jié)所提供的補(bǔ)償角度取為：

使PSS4B整體提供的補(bǔ)償相角與勵(lì)磁環(huán)節(jié)滯后的相角一致，設(shè)超前/滯后環(huán)節(jié)為(1+aTs)/(1+Ts)，ω_d為振蕩頻率，此環(huán)節(jié)參數(shù)為：

式中，T為PSS4B低頻變換器的時(shí)間常數(shù)。