[发明专利]一种PMU反馈控制信号预处理方法

说明书

一种PMU反馈控制信号预处理方法，针对广域电力系统反馈控制中PMU信号存在时滞、且时滞可能在大范围内随机变化的问题，设计了PMU反馈控制信号进入稳定控制器前的预处理模块，提出了基于最优时滞匹配思想的随机时滞PMU反馈控制信号的预处理方法。该方法包含控制器最优时滞的确定、随机PMU信号重新排序、滤波、数据插值与采样、总时滞计算、最优时滞反馈控制信号选取、反馈控制这几个关键步骤。本发明可以使各类广域反馈稳定控制器在反馈控制信号的时滞大幅波动时，依然具有预设的稳定控制能力。

技术领域：

本发明涉及大规模电力系统广域时滞稳定控制方法，属于电力系统稳定控制技术领域。

背景技术：

随着大区电网的互联，电力系统的规模不断扩大，稳定问题也日益严重。如何确保大区电网特高压互联下的电力系统具有较强的阻尼能力、在复杂剧烈扰动下能保持稳定运行，成为广域智能电网亟待解决的控制难题。

由于大区电网互联后，发生的扰动或者故障可能波及多个区域电网，分布面非常广，影响也很大。传统的采用本地信号作为反馈信号的电力系统稳定控制器(PSS)，受控制信号的可观性限制，在抑制区间低频振荡方面效果非常有限。基于全球定位系统(GPS)或北斗卫星导航系统(BDS)授时技术的相量测量单元(PMU)，使电力系统运行状态的同步测量不再是个难题，目前基于PMU的电力系统广域测量系统(WAMS)也正在不断完善中。利用PMU同步相量数据进行广域电力系统稳定控制，较传统的基于本地信号的PSS控制具有显著的优势，在大量文献中已有明确的结论。但是，PMU同步相量的广域远距离传输也带来了控制信号时滞问题，若不妥善处理随机时滞大幅波动带来的影响，稳定控制器不仅不起作用，甚至可能进一步恶化电力系统的稳定性。

PMU信号时滞大范围随机波动，使PMU端按顺序发送的信号到达控制器端时变得杂乱无序；此外，根据不同原理设计的控制器发挥最优阻尼效果时往往对应有一个特定的时滞值，即最优时滞。若按照传统的控制信号预处理方式，当时滞随机大范围波动时，往往无法发挥控制器最大的稳定控制能力。因此必须针对广域稳定控制中面临的时滞大幅波动现象，设计合适的PMU反馈控制信号预处理方法。

发明内容：

本发明针对广域电力系统稳定控制中出现的时滞大幅度波动带来的PMU反馈控制信号预处理问题，设计了PMU信号到达稳定控制器端时的预处理方法，以确保控制器达到预设的稳定效果。

本发明的PMU控制信号预处理方法包含两个阶段，七个步骤：

(一)控制器设计阶段：

(1)控制器最优时滞的确定。将设计好的控制器加入电力系统仿真分析模型，设定反馈控制信号的时滞，通过仿真分析不同时滞下电力系统受到干扰后的动态特性，计算与其对应的阻尼指标，选取最大阻尼指标对应的时滞作为控制器的最优时滞，记为τ_m。

(二)实时反馈控制阶段：

(2)随机PMU信号重新排序。随机PMU信号达到控制器时，该信号记为Y1，其对应的测量时间序列记为T1，根据每个PMU信号标记的时标，重新对其进行排序，排序后的信号记为Y2，对应的时间序列记为T2。

(3)PMU信号滤波。采用无时延的非因果滤波器，滤除PMU信号Y2中夹杂的高频随机噪声，去噪后的PMU信号记为Y3，对应的时间序列记为T3。

(4)PMU信号数据插值与采样。根据电力系统稳定控制器对反馈信号输入的要求，对PMU信号Y3进行插值采样，使PMU信号采样时间与控制器动作频率保持一致，插值采样后的PMU信号记为Y4，对应的时间序列记为T4。

(5)计算PMU反馈控制信号的总时滞。读取实时的GPS授时数据T_G，T_G减去时间序列T4中的时标，即可计算得到PMU信号Y4中每个采样点的总时滞，该时滞数据序列记为ΔT。