[發明專利]一種UPFC控制器間交互影響的規范型評估方法

有效

• 申請號: 201610176217.7
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105656042B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 周濤;羅建裕;蘇田宇;陳中;任必興
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司;東南大學;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 黃成萍

1.一種UPFC控制器間交互影響的規范型評估方法，其特征在于：依據系統非線性狀態方程，利用規范型理論，分別計算不同工況下含UPFC控制器的系統非線性交互影響指標，比較不同工況下系統非線性交互影響指標的大小，進而判斷UPFC控制器間交互影響的強弱，具體包括如下步驟：

(1)收集系統中發電機與勵磁系統參數、輸電線路參數和UPFC參數，計算當前工況下狀態變量與代數變量的穩態值，得到當前工況下含UPFC控制器的系統非線性狀態方程：

其中：x＝[x₁ x₂ … x_i … x_n]，x_i是系統的第i個狀態變量，是x的一階導數；f(x)＝[f₁ f₂ … f_i … f_n]，f_i是f(x)中的第i個方程；

(2)對含有UPFC控制器的系統非線性狀態方程在穩態點進行泰勒級數展開，并保留到二階非線性項，可以得到：

其中：A是系統非線性狀態方程的雅克比矩陣，A中第i行第j列的元素為Hⁱ是二階偏導數的海森矩陣，Hⁱ中第j行第k列的元素為x^T是x的轉置；

計算A的特征值矩陣Λ＝[λ₁ λ₂ … λ_j … λ_n]，左特征向量V和右特征向量U，λ_j對應系統的第j個振蕩模態；

(3)假設存在x＝UY變換，將x＝UY帶入式(2)進行若當變換，計算若當型系數

其中：Y是若當變量，Y＝[y₁ y₂ … y_j … y_n]^T，是y_j的一階導數；Y^TC^jY是中的二次項，C^j是Y^TC^jY中的系數矩陣，C^j中第k行第l列的元素為V^T是V的轉置，是V^T中第j行第i列的元素；

(4)進行規范型變換，并計算規范型系數：

Y＝z+h(z) (5)

其中：z是規范型變量，z＝[z₁ z₂ … z_j … z_n]；h(z)是以n個矩陣為元素的向量，h(z)中第j個矩陣的第k行第l列的元素為

(5)通過求解非線性優化問題獲得z的初始值z₀：

ming(z₀)＝z₀+h(z₀)-Y₀ (6)

其中：Y₀是Y的初始值；

(6)評價當前工況下，系統的第j個振蕩模態下的非線性交互影響指標index(j)：

其中：z_k0、z_l0、z_j0分別為z_k、z_l、z_j的初始值；

(7)針對不同工況重復步驟(1)～(6)，得到不同工況下系統的第j個振蕩模態下的非線性交互影響指標；針對UPFC上某一個控制器，所有控制器均閉環得到的非線性交互影響指標與該控制器單獨閉環得到的非線性交互影響指標差值越小，則認為該控制器與UPFC上其他控制器的交互影響越弱，反之越強。

2.根據權利要求1所述的UPFC控制器間交互影響的規范型評估方法，其特征在于：在含有一臺UPFC和m臺發電機的電力系統中，發電機采用三階模型，勵磁系統采用一階模型，UPFC控制器采用9階模型；

第i臺發電機的狀態方程包括：

式(8)中的代數變量通過式(9)求得：

式中：δ_i為第i臺發電機轉子相對于同步參考軸的角位移，ω_i是第i臺發電機的轉速，ω₀為同步轉速；M_i為第i臺發電機的轉子運動慣性常數，D_i為第i臺發電機的轉子運動阻尼系數；P_mi和P_i分別為第i臺發電機的輸入機械功率和輸出電磁功率；E_qi′為第i臺發電機的交軸暫態電動勢，E_qi為第i臺發電機對應實際勵磁電流的空載電動勢，E_fd0i為第i臺發電機對應于勵磁電壓作用下的勵磁電流強制分量的空載電動勢，E_fdi′為第i臺發電機自動電壓調節器的輸出電壓；T_d0i′為第i臺發電機的勵磁繞組本身的時間常數；V_gi為第i臺同步發電機的機端電壓幅值，V_refi為第i臺發電機的機端電壓的給定參考值；K_Ai和T_Ai為第i臺發電機的自動電壓調節器的增益和時間常數，V_di和V_qi為第i臺發電機機端電壓在自身d_i-q_i旋轉坐標系下的直軸和交軸分量，I_di和I_qi為第i臺發電機輸出電流在自身d_i-q_i旋轉坐標系下的直軸和交軸分量；X_di、X_qi、X_di′為第i臺發電機的直軸電抗、交軸電抗和直軸暫態電抗；

UPFC控制器的狀態方程為：

式中：U_dc為直流母線電壓，V_dc為UPFC直流電容電壓，V_dcref為UPFC直流電容參考電壓，C_dc為UPFC直流電容；V_Ed和I_Ed為UPFC并聯側的電壓和電流的d軸分量，V_Eq和I_Eq為UPFC并聯側的電壓和電流的q軸分量，V_Bd和I_Bd為UPFC串聯側的電壓和電流的d軸分量，V_Bq和I_Bq為UPFC串聯側的電壓和電流的q軸分量；V_Ed′和I_Ed′為UPFC并聯側的電壓和電流的d軸分量的計算值，V_Eq′和I_Eq′為UPFC并聯側的電壓和電流的q軸分量的計算值；V_Bd′和I_Bd′為UPFC串聯側的電壓和電流的d軸分量的計算值，V_Bq′和I_Bq′為UPFC串聯側的電壓和電流的q軸分量的計算值；I_Edref為UPFC并聯側的參考電流的d軸分量，I_Eqref為UPFC并聯側的參考電流的q軸分量；I_Bdref為UPFC串聯側的參考電流的d軸分量，I_Bqref為UPFC串聯側的參考電流的q軸分量；Q和Q_ref分別為UPFC調節線路無功功率的測量值與參考值，P和P_ref分別為UPFC調節線路有功功率的測量值與參考值；K_i1～K_i8為四個UPFC的8個PI控制器的積分系數。