專(zhuān)利名稱(chēng)：采用儲(chǔ)能裝置抑制互聯(lián)電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率振蕩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及儲(chǔ)能裝置在電力系統(tǒng)功率振蕩抑制中的應(yīng)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議第38研究委員會(huì)曾組織專(zhuān)門(mén)工作組(Task Force 38. 01. 07)對(duì) 低頻振蕩進(jìn)行研究，其結(jié)論指出為消除振蕩的威脅，首先應(yīng)仔細(xì)考慮研究整定系統(tǒng)中主要 發(fā)電機(jī)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)；其次應(yīng)研究系統(tǒng)中現(xiàn)有高壓直流輸電(HVDC)、靜止無(wú)功補(bǔ) 償器(SVC)附加控制器的參數(shù)整定，使之提供附加阻尼效果；然后考慮利用TCSC等FACTS 裝置提供平滑的阻尼控制；最后可考慮在系統(tǒng)中增加完全用于阻尼振蕩的新裝置。迄今為止，PSS仍然是抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩最為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而且有 效的措施。PSS的基本原理是在自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)(AVR)的基礎(chǔ)上，輔以轉(zhuǎn)速偏差
Δ^、頻率偏差4/和功率偏差Δ巧中的一種或兩種信號(hào)作為附加控制，產(chǎn)生與^^同軸的
附加力矩，增加系統(tǒng)對(duì)低頻振蕩的阻尼，以增強(qiáng)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。通常情況下，用相位 補(bǔ)償?shù)姆椒ㄅ渲肞SS參數(shù)，針對(duì)某一給定運(yùn)行方式和在某一振蕩頻率下設(shè)計(jì)控制裝置的參 數(shù)，在參數(shù)設(shè)計(jì)選擇合適的情況下，可改善系統(tǒng)的阻尼特性并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的功率振蕩通常涉及了大量的發(fā)電機(jī)組，PSS僅以發(fā)電機(jī)自身的轉(zhuǎn)
速偏差ΔΟ、頻率偏差4/和功率偏差ΔΡ,中的一種或兩種信號(hào)作為附加控制，不能有效抑 制涉及全局的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的功率振蕩。本發(fā)明將儲(chǔ)能裝置直接安裝在聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上，取聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的功率做輸入進(jìn)行控制，為抑 制聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的功率振蕩提供了一種途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用儲(chǔ)能裝置抑制互聯(lián)電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn) 功率振蕩的方法，以解決大型互聯(lián)電力系統(tǒng)重要聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的功率振蕩問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種利用并聯(lián)型儲(chǔ)能裝置抑制互聯(lián)電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率振蕩的方法，具體 是以與儲(chǔ)能裝置所在母線(xiàn)相連的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)線(xiàn)路功率作為輸入信號(hào)，通過(guò)測(cè)量放大環(huán)節(jié)、隔直 環(huán)節(jié)、移相環(huán)節(jié)后得到儲(chǔ)能等效電導(dǎo)，再用等效電導(dǎo)乘以機(jī)端電壓的平方得到儲(chǔ)能功能指 令值，然后儲(chǔ)能的變頻器通過(guò)給定的功率值產(chǎn)生指定的有功功率注入到電網(wǎng)，從而抑制輸 電線(xiàn)路上的功率振蕩。所述儲(chǔ)能裝置是指并聯(lián)接在電力系統(tǒng)母線(xiàn)上，可以從電力系統(tǒng)吸收功率或者發(fā)出 功率到電力系統(tǒng)的一類(lèi)裝置，為了使儲(chǔ)能裝置可以精確地按給定的功率指令值吸收或發(fā)出 功率，一般采用變頻器作為儲(chǔ)能裝置的功率轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。所述儲(chǔ)能的變頻器可以采用通用的 技術(shù)成熟的變頻器。
本發(fā)明提供上述的方法，其步驟包括確定儲(chǔ)能裝置的安裝地點(diǎn)；對(duì)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩端 的電網(wǎng)進(jìn)行等值，構(gòu)造含兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)；建立全系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型；用留數(shù)法 設(shè)計(jì)控制器參數(shù)；對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明的有益效果主要是
提出了一種新的基于儲(chǔ)能裝置的抑 制互聯(lián)電力系統(tǒng)區(qū)域間重要聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上功率振蕩的 方法。該方法取儲(chǔ)能裝置接入點(diǎn)臨近線(xiàn)路的有功功率做輸入，不依賴(lài)遠(yuǎn)方通信，控制器結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，可靠，容易整定控制器參數(shù)。安裝300MW的儲(chǔ)能裝置可以抑制振幅約為1400MW的功 率振蕩，如圖3至圖5所示。


圖1是兩區(qū)域示意圖。圖2是儲(chǔ)能裝置所采用的控制器結(jié)構(gòu)框圖。圖3是華中電網(wǎng) 特高壓線(xiàn)路有功功率曲線(xiàn)圖。圖4是特高壓線(xiàn)路 華中電網(wǎng)有功功率曲線(xiàn)圖。圖5是特高壓線(xiàn)路有功功率曲線(xiàn)圖。圖6是優(yōu)化儲(chǔ)能裝置控制器參數(shù)的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種采用儲(chǔ)能裝置抑制互聯(lián)電力系統(tǒng)區(qū)域間重要聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上功率振 蕩的方法，該方法以與儲(chǔ)能裝置所在母線(xiàn)相連的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)線(xiàn)路功率作為輸入信號(hào)，通過(guò)測(cè)量 放大環(huán)節(jié)、隔直環(huán)節(jié)、移相環(huán)節(jié)后得到儲(chǔ)能等效電導(dǎo)，再用等效電導(dǎo)乘以機(jī)端電壓的平方得 到儲(chǔ)能功能指令值。儲(chǔ)能的變頻器通過(guò)給定的功率值產(chǎn)生指定的有功功率注入到電網(wǎng)，從 而抑制輸電線(xiàn)路上的功率振蕩。本發(fā)明提供的方法是第一步，將聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩端的系統(tǒng)等值成兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)，構(gòu)成 一個(gè)雙機(jī)系統(tǒng)，采用留數(shù)法設(shè)計(jì)控制器參數(shù)?！袄昧魯?shù)進(jìn)行可控串補(bǔ)控制裝置參數(shù)的配 置”(田芳，周孝信，電網(wǎng)技術(shù)，1999，Vol23，ppl-5)中介紹了留數(shù)法。第二步，以第一步 得到的控制器參數(shù)作為初始值，設(shè)置系統(tǒng)故障和控制目標(biāo)，用粒子群算法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn) 行優(yōu)化，最終確定一組最優(yōu)的控制器參數(shù)?！拔⒘Ｈ核惴ňC述”(謝曉鋒，張文俊，楊之廉，控 制與決策，2003，Vol. 18, ppl29-234)中介紹了粒子群算法。下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明具體是采用包括以下步驟的方法 1.確定儲(chǔ)能裝置的安裝地點(diǎn)。圖1為等值的兩區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)示意圖，Sl和S2代表兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)。Busl， Bus2, Bus3為三條母線(xiàn)。Busl，Bus2之間的線(xiàn)路即為聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，分為Busl Bus3段及 Bus3 Bus2段。把儲(chǔ)能裝置安裝在Bus3母線(xiàn)上，儲(chǔ)能裝置距BUS1、BUS2的電氣距離分別
為(1- s)X和5 i 由于儲(chǔ)能裝置的功率Ps與等效電導(dǎo)Gs以及儲(chǔ)能端電壓P;2之間的關(guān)系
滿(mǎn)足巧的關(guān)系。所以?xún)?chǔ)能裝置對(duì)電力系統(tǒng)的作用可以用一個(gè)等效電導(dǎo)Gs進(jìn)行模擬。2.對(duì)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩端的電網(wǎng)進(jìn)行等值，構(gòu)造含兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)。
(1)將聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩端的電網(wǎng)在各自慣量中心坐標(biāo)下等值為一臺(tái)有功功率和無(wú)功功率 可以在四象限變化的等值發(fā)電機(jī)，該等值發(fā)電機(jī)與聯(lián)絡(luò)母線(xiàn)直接相連。(2)保持聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的一端電網(wǎng)不變，聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的另一端電網(wǎng)等值為一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)，忽
略勵(lì)磁系統(tǒng)及調(diào)速器的動(dòng)態(tài)，采用《恒定的二階經(jīng)典模型，如下式所示
權(quán)利要求
一種抑制互聯(lián)電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率振蕩的方法，其特征是一種利用并聯(lián)型儲(chǔ)能裝置抑制互聯(lián)電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率振蕩的方法，具體是以與儲(chǔ)能裝置所在母線(xiàn)相連的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率作為輸入信號(hào)，通過(guò)測(cè)量放大環(huán)節(jié)、隔直環(huán)節(jié)、移相環(huán)節(jié)后得到儲(chǔ)能等效電導(dǎo)，再用等效電導(dǎo)乘以機(jī)端電壓的平方得到儲(chǔ)能功能指令值，然后儲(chǔ)能的變頻器通過(guò)給定的功率值產(chǎn)生指定的有功功率注入到電網(wǎng)，從而抑制聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的功率振蕩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是采用包括以下步驟的方法(1)確定儲(chǔ)能裝置的安裝地點(diǎn) 把儲(chǔ)能裝置安裝在聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的一端；(2)對(duì)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩端的電網(wǎng)進(jìn)行等值，構(gòu)造含兩臺(tái)等值發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，1)將聯(lián)絡(luò)線(xiàn)兩端的電網(wǎng)在各自慣量中心坐標(biāo)下等值為一臺(tái)有功功率和無(wú)功功率可以 在四象限變化的等值發(fā)電機(jī)，2)保持聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的一端電網(wǎng)不變，聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的另一端電網(wǎng)等值為一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)，忽略勵(lì)磁系統(tǒng)及調(diào)速器的動(dòng)態(tài)，采用< 恒定的二階經(jīng)典模型，該模型用下式描述
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是步驟(4)所述儲(chǔ)能裝置所采用的控制器，其 結(jié)構(gòu)是包括7個(gè)環(huán)節(jié)，按連接關(guān)系依次以第一環(huán)節(jié)(1) 第七環(huán)節(jié)(7)指代，第一環(huán)節(jié)(1) 將實(shí)測(cè)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率與故障前的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率做差，得到功率的振蕩分量；第二環(huán)節(jié)(2)是測(cè) 量放大環(huán)節(jié)，用于改變前級(jí)輸入的大小；第三環(huán)節(jié)(3)為隔直環(huán)節(jié)，用于濾除輸入信號(hào)中的 平穩(wěn)分量；第四環(huán)節(jié)(4)和第五環(huán)節(jié)(5)是兩個(gè)移相環(huán)節(jié)，用于補(bǔ)償相位；第五環(huán)節(jié)(5)的輸出為儲(chǔ)能裝置的等效電導(dǎo)Gs，第六環(huán)節(jié)(6)將Gs與儲(chǔ)能裝置端電壓的平方if相乘得到儲(chǔ)能裝置的功率，第七環(huán)節(jié)(7)用于模擬儲(chǔ)能裝置的變頻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是步驟(5)所述對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，其方法是(1)設(shè)置控制器參數(shù)的組數(shù)和迭代次數(shù)的上限值；典型地，取控制器參數(shù)的組數(shù)為20， 迭代次數(shù)上限值為20 ；(2)設(shè)置控制器參數(shù)的變化范圍，置參數(shù)組號(hào)i=l，迭代次數(shù)=1，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取增益K的 范圍為-2 2，移相環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)Tl的范圍為0 10，移相環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)T2的范圍為0 10 ；(3)設(shè)置一組初始的控制器參數(shù)，該參數(shù)由權(quán)利要求2所述的方法求得的控制器參數(shù) 或隨機(jī)產(chǎn)生；(4)將第i組參數(shù)賦給PSASP算例中儲(chǔ)能裝置的控制器，PSASP是用于電力系統(tǒng)仿真的 商業(yè)軟件；(5)調(diào)用PSASP的暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算模塊對(duì)安裝了儲(chǔ)能裝置的電力系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)仿真；(6)仿真計(jì)算結(jié)束后，讀取聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率數(shù)據(jù)文件并計(jì)算適應(yīng)度
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用并聯(lián)型儲(chǔ)能裝置抑制電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率振蕩的方法。該方法以與儲(chǔ)能裝置所在母線(xiàn)相連的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的功率作為輸入信號(hào)，通過(guò)測(cè)量放大環(huán)節(jié)，隔直環(huán)節(jié)，移相環(huán)節(jié)后得到儲(chǔ)能裝置的等效電導(dǎo)，再用等效電導(dǎo)乘以機(jī)端電壓的平方得到儲(chǔ)能裝置需要輸出的有功功率指令值。儲(chǔ)能裝置的變頻器通過(guò)給定的功率值產(chǎn)生指定的有功功率注入到電網(wǎng)，從而抑制聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的功率振蕩。本發(fā)明不依賴(lài)遠(yuǎn)方通信，控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，容易整定控制器參數(shù)，安裝300MW的儲(chǔ)能裝置可以抑制振幅約為1400MW的功率振蕩。
文檔編號(hào)H02J3/24GK101969205SQ20101051503
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者凌衛(wèi)家, 吳晉波, 孫海順, 徐友平, 文勁宇, 李勇, 林衛(wèi)星, 鄭俊杰 申請(qǐng)人:華中電網(wǎng)有限公司;華中科技大學(xué)