[发明专利]直流输电系统抗通信时延的鲁棒降维观测器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应对远距离直流输电系统抗通信时延的鲁棒降维观测器设计方法，属于电力系统控制技术领域。

背景技术

直流输电系统输送容量大、损耗小、寿命长、输送距离不受限制，同时不存在交流输电系统的稳定问题，因而在远距离大容量输电方面应用广泛。

远距离直流输电系统输送距离长(如三广工程976km，三沪工程1040km，三常工程860km)，逆变侧直流电压、直流电流信号从逆变侧向整流侧传输存在较长的时延(若直流线路长1000km，通过光纤传输，存在5.06ms时延：5*1000+60＝5060us＝5.06ms)，影响控制的实时性。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种应对远距离直流输电系统抗通信时延的鲁棒降维观测器设计方法，设计状态观测器，直接由整流侧直流电压、直流电流信号运算得出逆变侧直流电压、直流电流信号，用来应对通信时延。

由控制理论可知，在整流侧设计状态观测器，可直接由整流侧信号运算得出逆变侧直流电压、直流电流信号，而不再需要将信号从逆变侧传输给整流侧，因而该方法可用于克服通信时延的影响。

技术方案：一种应对远距离直流输电系统抗通信时延的鲁棒降维观测器设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：根据“直流输电系统等效电路图”建立离散化状态方程。

离散化状态方程为：

其中，x₁＝I_dr，x₂＝[I_di V_CL]^T，k表示离散化状态方程中k时刻；

参数Φ₁₂∈R^1×2,Φ₂₁∈R^2×1,Φ₂₂∈R^2×2,Γ₂∈R^2×1,θ₂∈R^2×1,Φ₁₁、Γ₁、θ₁均为标量。

通过计算获取上述方程中的参数，这些参数的具体计算公式为控制理论中的常识，本发明不做赘述。

步骤2：分别设矩阵L∈R^2×1、F∈R^2×2、G∈R^2×1，并由下式计算L、H、F、G；

L＝θ₂θ₁^-1

H＝Γ₂-LΓ₁

F＝Φ₂₂-LΦ₁₂

G＝Φ₂₁-LΦ₁₁+FL

步骤3：将算得的L、H、F、G带入下式，得x₂，即I_di和V_CL；

z(k+1)＝Fz(k)+Gx₁(k)+HV_dr(k)

x₂(k+1)＝Lx₁(k+1)+z(k+1)

其中x₁＝I_dr、z为2行1列的向量变量；

步骤4：根据下式算得V_di、I_di

V_di＝V_CL-(jωL+R)I_di

其中，L为“直流输电系统等效电路图”中的等效电抗，R为“直流输电系统等效电路图”中的等效电阻。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

1.运用状态观测器，直接由整流侧直流电压V_dr、直流电流信号I_dr运算得出等效电路中间点电压V_CL和逆变侧直流电流信号I_di，再经由简单的电路运算得到逆变侧直流电压信号V_di和逆变侧直流电流信号I_di，克服了信号从逆变侧传输给整流侧存在较长传输时延的问题。

2.设置向量变量z，克服了状态方程中V_di在整流侧无法获知的局限性，实现了观测器的鲁棒性。