[发明专利]一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法

说明书

本发明公开了一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，用于评定UPFC控制器间交互影响的强弱程度。其技术方案是：在稳态运行点对电力系统非线性系统状态方程泰勒级数展开，并保留二阶非线性项；进一步进行若当变换、规范型变换，计算非线性交互影响指标；在比较不同工况下非线性交互影响指标后，得出最终结论。本发明的UPFC控制器间交互影响分析方法，可以在直流电压控制器、交流电压控制器、潮流控制器不同状态(开环或闭环)下，对UPFC各控制器间交互影响强弱进行量化分析，为保证UPFC正常运行提供依据。

技术领域

本发明涉及一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，属于电力系统控制技术。

背景技术

统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)通常是由两个电压源型换流器(VSC)组成的，它们共用一个直流电容，一侧通过耦合变压器并联到母线上，主要用来维持母线电压稳定，一侧通过耦合变压器串联到线路中，主要用来控制线路潮流，合理调节系统有功和无功的流动，提高线路的传输能力。

目前，UPFC控制器主要采用的是基于同步旋转dq坐标系的控制方法。并联换流器的输出电流i_E被分解为i_Ed和i_Eq两个分量，通过控制d轴分量i_Ed用来控制直流电容两侧的电压，通过控制q轴分量i_Eq用来控制并联换流器接入点的母线电压；串联换流器注入系统的电流i_B被分解成i_Bd和i_Bq，线路传输的有功功率P由q轴分量i_Bq控制，线路传输的无功功率Q有d轴分量i_Bd控制。采用PI调节器的控制器比较常见，而采用神经网络、模糊控制等方案虽然在理论上有较好的控制效果，但由于缺乏实践的验证，在工程应用上比较少见。若UPFC控制器间存在较强的交互影响，将影响UPFC控制器的正常运行以及系统稳定性。

规范型理论(Normal Form)，是一种非常强大的数学工具，广泛用于研究电力系统的模式交互分析、系统稳定域研究及其控制器设计。因此可以利用规范型理论评估UPFC控制器间的交互影响。规范型理论描述如下：

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UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，依据电力系统的非线性方程，应用规范型理论，得到非线性交互指标，并进行UPFC控制器间交互影响的量化分析，可以用于定量分析UPFC控制器之间交互影响的强弱。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种UPFC控制器间交互影响的规范型评估方法，依据系统非线性状态方程，利用规范型理论，分别计算不同工况下含UPFC控制器的系统非线性交互影响指标，比较不同工况下系统非线性交互影响指标的大小，进而判断UPFC控制器间交互影响的强弱，具体包括如下步骤：

(1)收集系统中发电机与励磁系统参数、输电线路参数和UPFC参数，计算当前工况下状态变量与代数变量的稳态值，得到当前工况下含UPFC控制器的系统非线性状态方程：

其中：x＝[x₁ x₂ … x_i … x_n]，x_i是系统的第i个状态变量，是x的一阶导数；f(x)＝[f₁ f₂ … f_i … f_n]，f_i是f(x)中的第i个方程；

(2)对含有UPFC控制器的系统非线性状态方程在稳态点进行泰勒级数展开，并保留到二阶非线性项，可以得到：