[發明專利]具有冗余控制回路的電力系統廣域阻尼器

有效

• 申請號: 201810139747.3
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108258703B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 戚軍;吳仟;葉東;張有兵
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種具有冗余控制回路的電力系統廣域阻尼器，由廣域阻尼器WAD、時滯計算及控制回路切換模塊DCCLS、控制參數計算模塊CPC、控制參數存儲器CPS和控制參數更新模塊CPU五部分構成，根據廣域電力系統提供的帶精確時標的廣域測量信號y(t-τ)輸出合適的阻尼控制信號u(t)；其中，WAD由隔直環節(W)、反饋增益環節(K)、相位補償環節(P)和輸出限幅環節(B)依次串聯而組成；DCCLS實時接收CPU發出的是否切換控制回路的指令S、執行控制回路切換，并能根據當前時刻與廣域信號所帶時標之差計算所有控制回路的時滯τ并送入CPU中以供決策；CPC則響應CPU發出的啟動控制參數重新計算的啟動信號F，并根據輸入的控制回路時滯參數τ、廣域反饋信號y(t-τ)和輸入信號u(t)快速計算WAD的控制參數P，并將計算所得的控制參數P、設計時滯τ_WAD和設計時刻t信息送入CPS保存，同時將設計結束時刻信息N傳遞給CPU；CPU記錄WAD當前控制參數對應的設計時滯τ_WAD，根據實時時滯τ和WAD當前控制參數的設計時滯τ_WAD和設計時刻t信息決定是否需要啟動DCCLS切換控制回路以及如何切換控制回路、如何選擇匹配的控制參數P；CPS承擔存儲控制參數P及其對應的設計時滯τ_WAD、設計時刻t信息，并接收CPU發送過來的調取控制參數的查詢信號M，提供與當前控制回路對應的控制參數P給CPU；

CPC根據當前系統運行狀態和時滯為WAD在線計算合適的控制參數，其具體運行如下：

T1：實時監測CPU發送過來的是否啟動控制參數重新計算的啟動信號F，若F＝1，則啟動控制參數重新計算，進入T2；否則繼續T1；

T2：根據廣域反饋信號y(t-τ)，確定被控低頻振蕩模式的特征根(λ_j＝σ_j+jω_j)，其中σ_j和ω_j分別是λ_j的實部和虛部；

T3：根據廣域反饋信號y(t-τ)和輸入信號u(t)，確定與被控低頻振蕩模式λ_j對應的留數R_j，計算系統輸入端至系統輸出端之間的相位偏移θ₁＝∠R_j；

T4：根據當前控制回路時滯τ，計算由于時滯τ引起的系統輸出信號的相位滯后θ₂，計算公式如下：

T5：計算相位總偏移θ＝θ₁+θ₂±k×360°，k為整數，通過調整k值使θ處于(-180°，+180°]范圍之內；

T6：確定加入WAD后閉環系統被控低頻振蕩模式的阻尼比期望值ξ，據此計算被控低頻振蕩模式特征根λ_j的期望變化量Δλ_j，計算公式如下：

Δλ_j＝-ξω_j-σ_j

T7：計算WAD需要補償的相位∠A(λ_j)并判斷反饋增益K的正負性：

1)若0°＜θ≤90°，則：

2)若90°＜θ≤180°，則：

3)若-180°＜θ≤-90°，則：

4)若-90°＜θ≤0°，則：

T8：WAD中的相位補償環節(P)的傳遞函數如下：

式中參數N、T₁和T₂的計算方法如下：

T₁＝αT₂

T9：計算WAD中反饋增益K的幅值|K|，計算方式如下：

式中，A(λ_j)為步驟8中相位補償環節(P)的傳遞函數A(s)中代入被控低頻振蕩模式的特征根λ_j所得；

T10：根據常規方法選取時滯WAD中隔直環節(W)和輸出限幅環節(B)的參數；

T11：記錄此刻的設計時刻t信息，并將計算所得的WAD的所有控制參數打包為控制參數P；

T12：將控制參數P、設計時滯τ_WAD和設計時刻t信息送入CPS保存，同時將設計結束時刻信息N傳遞給CPU；

T13：返回T1；

CPU根據所有控制回路的實時時滯τ、WAD當前控制參數的設計時滯τ_WAD、CPS中保存的控制參數P和設計時刻t信息確定是否切換控制回路以及如何更新WAD的控制參數，具體運行步驟如下：

S1：在線監測當前控制回路的實時時滯τ，若當前控制回路的實時時滯τ與當前WAD的設計時滯τ_WAD之差Δτ＝|τ-τ_WAD|大于閾值Τ時，進入S2，否則繼續S1；

S2：CPU根據DCCLS傳遞過來的所有控制回路實時時滯τ信息，選擇其中時滯均值和均方差都小于設定閾值的控制回路集合α；再根據提前設定的優先級，選擇優先級最高的控制回路；

S3：CPU向DCCLS發出切換控制回路指令S，向CPC發送重新啟動控制參數計算的啟動信號F，同時向CPS發送調取切換后控制回路的設計時滯τ_WAD最接近實時時滯τ的查詢信號M；

S4：CPU接收從CPS傳送過來的控制參數P、設計時滯τ_WAD和設計時刻t；

S5：CPU向WAD傳遞需要更新的控制參數P；

S6：CPU接收CPC傳遞過來的WAD控制參數設計結束時刻信號N，若當前時刻與信號N的差值小于或等于閾值Ω，則進入S7，否則返回S6繼續等待；

S7：CPU向CPS發送調取當前控制回路設計時刻t最接近當前時刻的查詢信號M；

S8：CPU接收從CPS傳送過來的控制參數P、設計時滯τ_WAD和設計時刻t；

S9：CPU向WAD傳遞需要更新的控制參數P；

S10：返回S1。