[發(fā)明專利]基于降階模型和非線性變結(jié)構(gòu)控制的次同步振蕩抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911000381.2
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110829459B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙欣;臧德春;高山;劉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發(fā)明公開一種基于降階模型和非線性變結(jié)構(gòu)控制的次同步振蕩抑制方法，用于次同步振蕩SVC阻尼控制器(或其它控制器)的設(shè)計，從而有效抑制次同步振蕩。首先建立系統(tǒng)狀態(tài)方程，利用模態(tài)攝動降階法對系統(tǒng)模型進行降階；然后設(shè)計切換平面，使得系統(tǒng)在該平面可以穩(wěn)定運行，確保滑動模態(tài)的動態(tài)性能；最后設(shè)計控制函數(shù)，使系統(tǒng)可以達到切換平面，從而有效抑制次同步振蕩。該基于降階模型和非線性變結(jié)構(gòu)控制的次同步振蕩抑制方法利用非線性變結(jié)構(gòu)控制實現(xiàn)次同步振蕩的抑制，可以同時抑制所有振蕩模態(tài)，魯棒性強，效果明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)建模與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于降階模型和非線性變結(jié)構(gòu)控制的次同步振蕩抑制方法。

背景技術(shù)

柔性交流輸電(FACTS)和高壓直流輸電應(yīng)用愈加廣泛，在實現(xiàn)電力系統(tǒng)靈活快速控制的同時，也增加了引發(fā)次同步振蕩的幾率。而目前目前的次同步振蕩控制器設(shè)計大多采用線性方法，難以同時抑制多個振蕩模態(tài)，效果不夠理想，故研究更加可靠、有效的次同步振蕩抑制方法十分重要。滑模變結(jié)構(gòu)控制是一類特殊的非線性控制方法，具有很好的魯棒性，目前已有將變結(jié)構(gòu)控制用于電力系統(tǒng)控制的研究，這些研究為變結(jié)構(gòu)控制在電力系統(tǒng)的應(yīng)用提供了參考，但其系統(tǒng)模型階數(shù)都較低，如何將變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于模型階數(shù)很高的次同步振蕩問題仍需進一步探討。

次同步振蕩有多個振蕩模態(tài)，系統(tǒng)模型階數(shù)太大以致難以應(yīng)用非線性方法設(shè)計控制器，故在用非線性控制方法之前需先對系統(tǒng)模型進行降階。已有學(xué)者將模型降階理論用于電力系統(tǒng)動態(tài)模型，驗證了降階方法在電力系統(tǒng)模型中的有效性，但應(yīng)用場景的原始模型階數(shù)相比次同步振蕩模型仍然較小，降階方法在次同步振蕩問題中是否有效、降階后設(shè)計的次同步振蕩控制器對原系統(tǒng)是否有效還需深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問題，本發(fā)明提供公開一種基于降階模型和非線性變結(jié)構(gòu)控制的次同步振蕩抑制方法，用于次同步振蕩SVC阻尼控制器(或其它控制器)的設(shè)計，可以同時抑制所有振蕩模態(tài)，魯棒性強，效果明顯，為達此目的，本發(fā)明提供基于降階模型和非線性變結(jié)構(gòu)控制的次同步振蕩抑制方法，所述方法具體包括以下步驟：

步驟A：利用模態(tài)攝動降階法對系統(tǒng)模型進行降階；

步驟B：設(shè)計切換平面使系統(tǒng)在該平面可以穩(wěn)定運行；

步驟C：設(shè)計控制函數(shù)使系統(tǒng)可以達到切換平面。

作為本發(fā)明進一步改進，步驟A中，利用模態(tài)攝動降階法對系統(tǒng)模型進行降階，其具體步驟為：

對于y＝Cu的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，總是可以確定出其中需要重點考慮的狀態(tài)變量，即重要的狀態(tài)變量，如系統(tǒng)被調(diào)量，另外還可考慮無需花費太大的工作量就可進行測量且其又可用于反饋的狀態(tài)變量，確定系統(tǒng)中需重點研究的狀態(tài)變量，假設(shè)為r個，以及對應(yīng)的n-r個非重要狀態(tài)變量之后，就可計算與n個特征值相對應(yīng)的主導(dǎo)度，按其數(shù)值大小降值排序，并分別確定r個主導(dǎo)特征值與n-r個非主導(dǎo)特征值，若假設(shè)主導(dǎo)特征值在降值排序中的編號順次為1,2,…,r，非主導(dǎo)特征值對應(yīng)的編號則應(yīng)為r+1,r+2,…,n，由此，可以令：

Λ＝diag(Λ_Ι,Λ_ΙΙ)＝diag(λ₁,…,λ_r,λ_r+1,…λ_n)

另外，可增加或減少重要狀態(tài)變量個數(shù)使其個數(shù)和主導(dǎo)特征值的個數(shù)一致，由此，可設(shè)x_Ι＝[x₁,…x_r]^T為由系統(tǒng)中需重點研究的r個狀態(tài)變量構(gòu)成的列矢量，而x_ΙΙ＝[x_r+1,…x_n]^T則為剩下的n-r個狀態(tài)變量構(gòu)成另一個列矢量，原系統(tǒng)狀態(tài)空間方程就可改寫為