[發(fā)明專利]考慮小干擾穩(wěn)定約束的發(fā)電機勵磁調(diào)差系數(shù)優(yōu)化整定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010872137.1
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112152225B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李佩杰;徐莉菲;黃淑晨;張鈞;郝志方;何遠(yuǎn)健;李濱;韋化;陳碧云;祝云;白曉清
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/24;H02J3/48;H02J3/50;H02P9/10;H02P103/20
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 劉正君

1.一種考慮小干擾穩(wěn)定約束的發(fā)電機勵磁調(diào)差系數(shù)優(yōu)化整定方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.對電力系統(tǒng)進行潮流計算，求取各發(fā)電機有功出力及機端電壓值；

S2.獲取發(fā)電機、勵磁器的運行參數(shù)，建立各元件的微分方程；具體包括：

建立發(fā)電機的微分方程為：

其中，符號ο表示矩陣的哈達(dá)瑪積，其定義為兩個矩陣對應(yīng)元素的乘積；δ為矢量化轉(zhuǎn)子角度，ω為矢量化轉(zhuǎn)子速度，ω_S為矢量化相對轉(zhuǎn)子速度，E^′_d和E_q^′分別表示矢量化直軸、交軸暫態(tài)電動勢，X_d和X_q分別表示矢量化直軸、交軸同步電抗，I_d和I_q分別表示矢量化的定子電流的直軸分量和交軸分量，T_d^′和T_q^′分別表示矢量化直軸、交軸暫態(tài)時間常數(shù)，T_M表示矢量化機械輸出功率，M表示矢量化慣性時間常數(shù)，D表示矢量化發(fā)電機阻尼系數(shù)，E_fd表示矢量化的勵磁系統(tǒng)中的直流電機輸出電壓；

根據(jù)含有調(diào)差系數(shù)模塊的勵磁器，獲得與該勵磁有關(guān)的微分方程為：

其中，T_R表示調(diào)節(jié)器輸入濾波器時間常數(shù)，V_c為調(diào)差系數(shù)環(huán)節(jié)測量電壓，V_M為調(diào)差系數(shù)環(huán)節(jié)輸出電壓，°符號表示兩個矩陣對應(yīng)元素的乘積，T_E表示矢量化的勵磁時間常數(shù)，K_E表示矢量化的勵磁增益，V_R1表示矢量化的勵磁系統(tǒng)中直流電機的勵磁電壓，T_A、K_A分別表示矢量化的比例積分控制器的時間常數(shù)、比例系數(shù)，K_F、T_F分別表示矢量化的勵磁系統(tǒng)中穩(wěn)定變壓器的比例系數(shù)、時間常數(shù)，V_ref表示矢量化的參考電壓，V_R2表示矢量化的勵磁器速率反饋，S_E(E_fd)表示勵磁系統(tǒng)中直流電機輸出電壓的飽和函數(shù)；

根據(jù)調(diào)差系數(shù)模塊結(jié)構(gòu)，獲得

其中，V_i和θ_i分別表示發(fā)電機節(jié)點的矢量化電壓幅值和相角，P_Gi、Q_Gi分別表示矢量化的發(fā)電機節(jié)點上的有功輸出、無功輸出；

進而得到電壓V_c，表達(dá)式如下：

其中，X_ci為第i臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)；

對調(diào)差系數(shù)模塊的輸出電壓V_M分別求電壓幅值和相角的偏導(dǎo)，作為狀態(tài)方程的構(gòu)成部分，表達(dá)式如下：

其中，

經(jīng)推導(dǎo)，恒等于零；

S3.改變調(diào)差系數(shù)的值，進行小干擾穩(wěn)定計算，得到電力系統(tǒng)在滿足小干擾穩(wěn)定條件下的調(diào)差系數(shù)可優(yōu)化范圍；具體過程為：

發(fā)電機節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的代數(shù)方程為：

其中，S_G表示發(fā)電機節(jié)點集合,的元素為α_ij為線路ij的導(dǎo)納相角，表示矢量化的發(fā)電機節(jié)點上的有功負(fù)荷，表示矢量化的發(fā)電機節(jié)點上的無功負(fù)荷，diag(V)表示把列向量V轉(zhuǎn)化為對交稀疏矩陣；

非發(fā)電機節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)的代數(shù)方程為：

其中，S_L表示非發(fā)電機節(jié)點集合，分別表示矢量化的非發(fā)電機節(jié)點的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷；

將發(fā)電機、勵磁器的微分方程和網(wǎng)絡(luò)代數(shù)方程進行線性化，得到小干擾穩(wěn)定分析常用的線性化微分代數(shù)方程：

其中，x為狀態(tài)變量，y為運行參數(shù)變量，μ為輸入變量，消去運行參數(shù)變量得到：

因此得到狀態(tài)矩陣的表達(dá)式：

若狀態(tài)矩陣A的所有特征值實部都是負(fù)的，那么根據(jù)李雅普諾夫定理，該電力系統(tǒng)在受到小干擾時時穩(wěn)定的；

在[-0.2,0]的范圍內(nèi)以0.01為步長改變調(diào)差系數(shù)的值，分別計算該含有調(diào)差系數(shù)的狀態(tài)矩陣的特征值λ及左右特征向量μ、ν，將求得的特征值λ作為確定調(diào)差系數(shù)可優(yōu)化范圍的依據(jù)，其中滿足特征值λ實部都是負(fù)數(shù)的調(diào)差系數(shù)范圍為調(diào)差系數(shù)可優(yōu)化范圍；

S4.建立含小干擾穩(wěn)定約束的調(diào)差系數(shù)優(yōu)化模型；

S5.采用基于自適應(yīng)梯度采樣的序列二次規(guī)劃法對優(yōu)化模型求解優(yōu)化結(jié)果；

S6.修改運行方式，對多運行方式下的模型聯(lián)合求解優(yōu)化結(jié)果。