[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于廣義相位補(bǔ)償法的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911355082.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110957746A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 和萍;季玉琦;武小鵬;趙琛;李從善;陶玉昆;李釗;方棋元;鄭明明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/24
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發(fā)明提出了一種基于廣義相位補(bǔ)償法的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)優(yōu)化方法，其步驟為：首先，構(gòu)建雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的DFIG模型；其次，將DFIG模型加入電力系統(tǒng)中；再根據(jù)電力系統(tǒng)存在的低頻振蕩，將電力系統(tǒng)穩(wěn)定器加入電力系統(tǒng)中，并利用廣義相位補(bǔ)償法優(yōu)化電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的參數(shù)；最后，通過(guò)特征根分析法和時(shí)域仿真方法，分析優(yōu)化參數(shù)后的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器對(duì)電力系統(tǒng)阻尼特性的影響。本發(fā)明通過(guò)廣義相位補(bǔ)償法對(duì)PSS進(jìn)行優(yōu)化，可以較好的改善風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的阻尼特性，減小電力系統(tǒng)的振蕩幅度，縮短振蕩時(shí)間，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；針對(duì)不同的運(yùn)行工況，優(yōu)化后的PSS具有更好的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于廣義相位補(bǔ)償法的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

化石能源的密集型開(kāi)采和粗放式的應(yīng)用，使得環(huán)境容量和資源承載力急劇下降。在能源與環(huán)境的雙重壓力下，能源戰(zhàn)略已經(jīng)成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。風(fēng)能以其蘊(yùn)藏量豐富、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)受到世界各國(guó)學(xué)者的重視。但風(fēng)能具有間歇性和波動(dòng)性，加之資源和負(fù)荷呈逆向分布，其大規(guī)模并網(wǎng)勢(shì)必會(huì)改變?cè)娋W(wǎng)的功率和潮流分布以及系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線的傳動(dòng)慣量，進(jìn)而改變?cè)娋W(wǎng)的阻尼特性，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成一定的影響。

為改善電力系統(tǒng)的阻尼特性，抑制低頻振蕩，常在系統(tǒng)中加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(power system stabilizer,PSS)。PSS最先由美國(guó)學(xué)者F.P.demello和C.Concodia提出。隨后，各國(guó)學(xué)者對(duì)其概念、性能指標(biāo)及工作原理進(jìn)行了大量研究。

基于粒子群算法文獻(xiàn)[張辰,柯德平,孫元章.雙饋風(fēng)電機(jī)組附加阻尼控制器與同步發(fā)電機(jī)PSS協(xié)調(diào)設(shè)計(jì).電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2017,41(8):30-37]提出一種雙饋風(fēng)電機(jī)組附加阻尼和PSS協(xié)調(diào)控制的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)優(yōu)化動(dòng)態(tài)指標(biāo)和合理配置權(quán)重進(jìn)行仿真，表征了其有效性，但是這種策略中對(duì)權(quán)重和參數(shù)的選取有較大的經(jīng)驗(yàn)要求；文獻(xiàn)[Ahmad Talha,IbrahiSohail Qureshi.Small Signal Stability Analysis of Power System with WindGeneration Using Optimized Wind PSS[J].Smart Grid(SASG),2015Saudi Arabia,1-5]基于相位補(bǔ)償法，通過(guò)優(yōu)化PSS參數(shù)，分析了有風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的電力系統(tǒng)的小信號(hào)穩(wěn)定，并通過(guò)算例驗(yàn)證了其優(yōu)化方法的有效性；文獻(xiàn)[Lukas Sigrist,Luis Rouco.Design ofDamping Controllers for Doubly Fed Induction Generator Using EigenvalueSensitivities[J].Power System Conference and Exposition,2009(3):1-7.]利用特征根靈敏度方法，設(shè)計(jì)了雙饋風(fēng)電機(jī)組的阻尼控制器，分析研究了相應(yīng)特征根，參與因子以及動(dòng)態(tài)仿真曲線趨勢(shì)；文獻(xiàn)[O.Anaya-Lara,F.M.Hughes,N.Jenkins,G.Strbac.Power SystemStabilizer for a Generic DFIG-based Wind Turbine Controller[J].The 8th IEEInternational Conference on AC and DC Power Transmission,2006,(2):145-149]給出了PSS的原理，運(yùn)用矢量控制的方法，在超同步暫態(tài)和次同步暫態(tài)兩種工況下利用特征根分析的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明PSS對(duì)系統(tǒng)阻尼做出了很大的貢獻(xiàn)；在構(gòu)建電力系統(tǒng)時(shí)滯模型的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[劉志雄,黎雄,孫元章等.廣域PSS閉環(huán)控制工程中可變時(shí)滯及其處理[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2013,37(10):54-59.]詮釋了產(chǎn)生時(shí)滯的機(jī)理，同時(shí)提出了一種基于功角預(yù)測(cè)的自適應(yīng)廣域PSS控制算法；文獻(xiàn)[左劍,張程穩(wěn),肖逸等.基于灰狼優(yōu)化算法的多機(jī)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)最優(yōu)設(shè)計(jì)[J].電網(wǎng)技術(shù),2017,41(9):2987-2995]把灰狼優(yōu)化算法應(yīng)用到多機(jī)電力系統(tǒng)PSS的參數(shù)優(yōu)化中，通過(guò)把PSS參數(shù)整定問(wèn)題建模為系統(tǒng)阻尼系數(shù)的尋優(yōu)問(wèn)題，得到優(yōu)化參數(shù)結(jié)果，并進(jìn)行了驗(yàn)證；文獻(xiàn)[胡志堅(jiān),趙義術(shù).計(jì)及廣域測(cè)量系統(tǒng)時(shí)滯的互聯(lián)電力系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定控制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2010,30(19):37-43.]采用線性矩陣不等式方法，選用極點(diǎn)配置約束的H∞魯棒性設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了一種改善電力系統(tǒng)魯棒性的廣域自適應(yīng)監(jiān)控器，之后對(duì)一個(gè)IEEE的四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)進(jìn)行仿真；文獻(xiàn)[張子泳,胡志堅(jiān),胡夢(mèng)月,鄭潔云,李琳.含風(fēng)電的互聯(lián)電力系統(tǒng)時(shí)滯相關(guān)穩(wěn)定性分析與魯棒阻尼控制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2012,32(34):37-43]引引入自由權(quán)矩陣方法設(shè)計(jì)了廣域時(shí)滯狀態(tài)反饋魯棒性控制器，利用算例仿真驗(yàn)證了該控制器良好的魯棒性。近些年來(lái)，在研究改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究中，對(duì)PSS的研究仍是熱點(diǎn)。在PSS眾多的參數(shù)設(shè)計(jì)方法中，相位補(bǔ)償法來(lái)源于PSS的設(shè)計(jì)原理，其概念簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用，但傳統(tǒng)相位補(bǔ)償法來(lái)源于工程實(shí)踐，缺乏完善的理論基礎(chǔ)，而且缺乏PSS間的協(xié)調(diào)，針對(duì)這種現(xiàn)象，文獻(xiàn)[ZHANG J,CHUNG C Y,HAN Y.Anovel modal decomposition control and its application to PSS design fordamping interarea oscillation in power systems[J].IEEE Transactions on PowerSystem.2012,27(4):2015-2025]試圖將相位補(bǔ)償法推廣到多機(jī)系統(tǒng)，雖然有很重要的意義，但基礎(chǔ)理論依然不完整。