[发明专利]一种电力系统次同步振荡的抑制装置及其抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统稳定与控制技术，尤其涉及一种基于模糊神经网络的、用以提高电力系统次同步振荡稳定性的发电机附加励磁阻尼控制装置及其抑制方法。

背景技术

电力系统中交流串补技术的应用越来越广泛，在输电线路中加入串联电容器，能减小线路等效电抗，缩小两端系统的相角差，从而获得较高的稳定裕度及较大的传输功率。但是，串补输电网络(包括发电机、变压器、线路、串联电容器等部件)将形成一个电气谐振回路，如果这一电气谐振回路的固有频率与汽轮发电机组轴系扭振固有频率互补(其和等于同步频率)，就会因网机耦合而彼此互激，给系统的安全稳定运行带来隐患。如我国内蒙古的托克托电厂、陕西的锦界电厂、东北的伊敏电厂在采用串补送出方案后均存在不同程度的次同步振荡问题。此外，随着FACTS技术与HVDC技术的不断应用，也增加了激发次同步振荡的可能性，存在一定的安全隐患。

附加励磁阻尼控制是抑制次同步振荡的有效手段之一，相比于其他控制方法，附加励磁阻尼控制具有如下优点：1)经济性良好，附加励磁阻尼控制属于二次设备，成本远低于可控串补(TCSC)和阻塞滤波器等一次设备；2)安装、维护、调试方便，PSS可数字化、模块化实现，占地面积小，方便安装、调试和维护；相反，TCSC、静止无功补偿器(SVC)和阻塞滤波器等一次设备须接入高压电网，不仅体积大、占地广，而且还涉及绝缘问题，安装、调试和维护工作量大；3)配置灵活，可与机组配套使用，不同机组可根据其参数差异和不同振荡模式采用多通道并联结构的型式对控制参数灵活配置，有利于与电网运行和调度进行协调。

目前已有的附加励磁阻尼控制基于经典控制理论，对系统数学建模的要求很高，不易得到满意的控制效果，而且鲁棒性不强。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于模糊神经网络的、用以提高电力系统次同步振荡稳定性的发电机附加励磁阻尼控制方法，该方法减少了对系统数学模型的依赖，减少了模糊系统对专家经验的依赖。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电力系统次同步振荡的抑制装置，包括发电机转速偏差信号Δω采集装置、对转速偏差信号Δω进行处理以获取各个振荡模态的次同步转速偏差信号Δω_i的滤波环节、对各个振荡模态的次同步转速偏差信号Δω_i进行处理以获得各个振荡模态的转速偏差信号变化率的信号预处理环节、对各个振荡模态的次同步转速偏差信号Δω_i和转速偏差信号变化率进行处理以获得各个振荡模态的附加阻尼控制信号的模糊推理系统、和对各个振荡模态的附近阻尼控制信号进行放大和限幅、并对所有经放大和限幅产生的信号进行叠加的放大、限幅、叠加环节，所述滤波环节包括n个带通滤波器，其中第i个带通滤波器对应附加阻尼控制器的第i个通道；所述模糊推理系统包括n个Sugeno型模糊推理系统，其中第i个Sugeno型模糊推理系统对应第i个带通滤波器。

根据上述电力系统次同步振荡的抑制装置的抑制方法，包括如下步骤：

(1)采集发电机转速偏差信号Δω，并通过滤波环节采用带通滤波器进行滤波处理，得到各个振荡模态的次同步转速偏差信号Δω_i，其中，次同步转速偏差信号Δω_i对应附加阻尼控制器的第i个通道；

(2)采用信号预处理环节对各个振荡模态的次同步转速偏差信号Δω_i进行分别处理，获取其转速偏差信号变化率以Δω_i和作为模糊推理系统的输入信号；

(3)通过模糊推理系统采用Sugeno型模糊推理系统对输入信号进行推理、计算，对Sugeno型模糊推理系统进行参数训练，生成对应各个振荡模态的附加阻尼控制信号；

(4)采用放大、限幅、叠加环节对对应各个振荡模态的附加控制信号进行放大、限幅、叠加，生成励磁电压附加控制信号。

所述步骤(3)中Sugeno型模糊推理系统的参数训练包括如下步骤：

(a)根据系统的实际情况选择合理的Sugeno型模糊推理系统结构，所述系统的实际情况包括输入/输出变量的个数、模糊变量划分、规则数。

由于电力系统是一个非线性时变的复杂系统，一维控制器(单输入变量)难以满足控制要求，而三维及以上控制器控制规律复杂，现实中难以精确获得，所以本发明采用应用较广泛的二维控制器；根据经验将输入变量论域分割为3～5个模糊变量一般可以满足控制要求，控制规则一般设定为模糊变量个数的乘积，根据控制精度需要选择输出变量的阶数。