抑制次同步振蕩的ssdc和sedc協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法
【專利摘要】一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，包括以下步驟：①獲取電力系統(tǒng)元件參數(shù)；②建立SSDC和SEDC的數(shù)學(xué)模型；③建立系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型，并形成包含SSDC、SEDC的系統(tǒng)狀態(tài)方程；④由式(3)求出系統(tǒng)的特征值；特征值可表征系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將系統(tǒng)特征值的實部作為控制目標(biāo)，若系統(tǒng)特征值實部的最大值離虛軸越遠，則代表系統(tǒng)越穩(wěn)定。相對于傳統(tǒng)的SSDC、SEDC參數(shù)設(shè)計方法，本發(fā)明所提供的方法考慮了SSDC和SEDC的協(xié)調(diào)控制問題，在控制器輸出不超過系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，以實現(xiàn)系統(tǒng)特征值最大實部最小為控制目標(biāo)，得到一組最優(yōu)的控制器比例放大系數(shù)值，該最優(yōu)參數(shù)可使系統(tǒng)整體阻尼得到增強，從而達到最好的抑制效果。
【專利說明】 抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制技術(shù)，特別涉及一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
近年來，高壓直流輸電(HVDC)以其先進的技術(shù)和明顯的經(jīng)濟性等優(yōu)勢在電力系統(tǒng)輸電方面得到了快速發(fā)展，對我國電力的遠距離輸送、區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)起到了重要作用。但也由于其直流換流器控制的固有反饋控制特性，HVDC容易引起與整流側(cè)連接的汽輪發(fā)電機組的次同步振蕩(SSO)問題。次同步振蕩是由HVDC引起的一種電氣-機械共振現(xiàn)象，輕微的次同步振蕩可能會造成發(fā)電機軸系的疲勞損傷，嚴(yán)重時則可能導(dǎo)致發(fā)電機軸系出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，造成巨大的經(jīng)濟損失。
[0003]直流附加勵磁阻尼控制器(SSDC)和附加勵磁阻尼控制器(SEDC)是目前用于抑制SSO的兩種較為有效的方法。SSDC屬于直流系統(tǒng)的附加設(shè)備，通過引入機組的次同步分量，經(jīng)移相放大后將輸出疊加到整流側(cè)的定電流控制器中；SEDC為附加在發(fā)電機勵磁控制器上的阻尼控制器，其采取汽輪機高壓缸轉(zhuǎn)速作為輸入信號，其輸出疊加到勵磁電壓上，形成一個與次同步電流反向的電流分量，從而達到抑制振蕩的效果。SSDC和SEDC的比例放大倍數(shù)直接關(guān)系著其向系統(tǒng)提供阻尼的大小，比例放大倍數(shù)越大，SSDC和SEDC提供的阻尼越大，阻尼控制器抑制次同步振蕩的效果越好。但SSDC的放大倍數(shù)過大會影響直流系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性，SEDC則容易受到勵磁控制器容量的影響，其放大倍數(shù)過大易達到勵磁控制器的上限。我國目前已投入SSDC的參數(shù)大多采用制造廠商給出的參數(shù)，而SEDC的參數(shù)也僅基于單臺機組的參數(shù)來整定，二者沒有相互協(xié)調(diào)，亦沒有從全系統(tǒng)的角度出來進行設(shè)計，目前次同步阻尼控制器的抑制效果尚未得到充分發(fā)揮。
[0004]原對偶內(nèi)點法尋優(yōu)速度快、收斂性能好，在處理大規(guī)模、非線性的尋優(yōu)問題時具有較大的優(yōu)勢，計算時間對問題規(guī)模不敏感，不會隨著問題規(guī)模的增大而增大，且整個計算過程均在可行域的內(nèi)部進行求解。若能將原對偶內(nèi)點法應(yīng)用到附加勵磁阻尼和直流附加勵磁阻尼協(xié)調(diào)控制參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計上，可充分考慮到全系統(tǒng)的動態(tài)性能，在控制器輸出不越限的情況下，使控制器達到最好的振蕩抑制效果。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
鑒于此，本發(fā)明提供一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法。
[0006]一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，包括以下步驟:
①獲取電力系統(tǒng)元件參數(shù)，包括:發(fā)電機軸系轉(zhuǎn)動慣量和彈性系數(shù)Ki, i+1 ;勵磁系
統(tǒng)放大倍數(shù)&和時間常數(shù)& ;發(fā)電機各繞組自感Jf0.JTgaJTe、互感以
及各繞組等效電阻;交流線路阻抗；直流定電流控制器pi參數(shù)、逆變
側(cè)定熄弧角pi參數(shù)、換流變壓器變比以及等效換向電抗、整流器和逆變器觸發(fā)角、直流功率和直流電壓；?建立SSDC和SEDC的數(shù)學(xué)模型；其中，SSDC為寬帶通單通道結(jié)構(gòu)，采用發(fā)電機質(zhì)塊
轉(zhuǎn)速差A(yù)?為輸入信號；SSDC由信號輸入、4階帶通濾波器、相位補償模塊、比例放大模塊組成；SEDC為寬帶通多通道結(jié)構(gòu)，其通道數(shù)與振蕩模態(tài)數(shù)相同，用發(fā)電機質(zhì)塊轉(zhuǎn)速Z 為輸入信號；SEDC輸入信號經(jīng)4階帶通濾波器濾除直流和低頻分量后，分模態(tài)由模態(tài)帶通濾波器、帶阻濾波器、相位補償模塊以及比例放大模塊組成；
SSDC的數(shù)學(xué)模型為
【權(quán)利要求】
1.一種抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，其特征在于:包括以下步驟: ?:獲取電力系統(tǒng)元件參數(shù)，包括:發(fā)電機軸系轉(zhuǎn)動慣量％和彈性系數(shù)Ki, i+1 ;勵磁系統(tǒng)放大倍數(shù)JKj和時間常數(shù);發(fā)電機各繞組自感X和如XsJCq、互感以及各繞組等效電阻;交流線路阻抗；直流定電流控制器PI參數(shù)、逆變側(cè)定熄弧角PI參數(shù)、換流變壓器變比以及等效換向電抗、整流器和逆變器觸發(fā)角、直流功率和直流電壓； S建立SSDC和SEDC的數(shù)學(xué)模型；其中，SSDC為寬帶通單通道結(jié)構(gòu)，采用發(fā)電機質(zhì)塊轉(zhuǎn)速差A(yù)m為輸入信號；SSDC由信號輸入、4階帶通濾波器、相位補償模塊、比例放大模塊組成；SEDC為寬帶通多通道結(jié)構(gòu)，其通道數(shù)與振蕩模態(tài)數(shù)相同，用發(fā)電機質(zhì)塊轉(zhuǎn)速I Αω為輸入信號；SEDC輸入信號經(jīng)4階帶通濾波器濾除直流和低頻分量后，分模態(tài)由模態(tài)帶通濾波器、帶阻濾波器、相位補償模塊以及比例放大模塊組成； SSDC的數(shù)學(xué)模型為Afsnl.=猶hm(I)其中，U為SSDC的比例放大系數(shù)，/_為SSDC相位補償模塊傳遞函數(shù)的時域形式，fjm為SSDC4階帶通濾波器傳遞函數(shù)的時域形式； 若發(fā)電機有三個振蕩模態(tài)，SEDC的數(shù)學(xué)模型為
2.如權(quán)利要求1所述的抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，其特征在于:令/0^=βμκο.,引入系統(tǒng)等式約束條件和不等式約束條件(Jc)，控制器參數(shù) ^SKt-t^^mik-7.^?ηιΛ^?通過下列方程組求解
3.如權(quán)利要求2所述的抑制次同步振蕩的SSDC和SEDC協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，其特征在于:式(5)利用原對偶內(nèi)點法求解，包括以下步驟: X形成原對偶內(nèi)點法的修正方程； 引入松弛變量，構(gòu)造罰函數(shù)，將不等式約束轉(zhuǎn)化為等式約束有:
【文檔編號】H02J3/24GK103986171SQ201410241807
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】肖永, 徐梅梅, 顧威, 徐玉韜, 徐長寶, 桂軍國, 徐振宇, 蘇靜棋, 張旭, 高自強, 陳婧華, 王銀 申請人:貴州電力試驗研究院, 華北電力大學(xué)