[发明专利]一种电力系统稳定器参数的整定方法

权利要求书

1.一种电力系统稳定器参数的整定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择单机无穷大电力系统建立的数学模型为分析基础，取同步发电机的三阶模型，即以发电机暂态电动势E′_q、角速度ω、转子功角δ为状态变量，同时考虑励磁反馈电压E_fd为状态变量建立四阶状态空间系统模型；

步骤2：运用差分算法将步骤1中的四阶状态空间系统处理为典型小扰动的四阶单机无穷大电力系统模型，具体形式为：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}\\ \mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}\\ \mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{E_q^{\′}}\\ \mathrm{\Δ}\stackrel{\·}{E_{fd}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& {\mathrm{\ω}}_0& 0& 0\\ -\frac{K_1}{M}& -\frac{D}{M}& -\frac{K_2}{M}& 0\\ -\frac{K_4}{T_{d0}^{\′}}& 0& -\frac{1}{K_3{T}_{d0}^{\′}}& \frac{1}{T_{d0}^{\′}}\\ -\frac{K_e{K}_5}{T_e}& 0& -\frac{K_e{K}_6}{T_e}& -\frac{1}{T_e}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}\mathrm{\δ}\\ \mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}\\ {\mathrm{\ΔE}}_q^{\′}\\ {\mathrm{\ΔE}}_{fd}\end{array}\right]$

其中，Δω为发电机转速的增量变化，Δδ为发电机功角的增量变化，ΔE'_q为发电机暂态电动势的增量变化，ΔE_fd为励磁反馈电压的增量变化，D为阻尼系数；M为发电机转子惯性时间常数；ω₀为发电机同步转速；T_e为时间常数；K_e为放大倍数；T′_d0为d轴开路暂态时间常数；其中K₁-K₆的表达式如下：

$K_1=\frac{\∂p_e}{\∂\mathrm{\δ}}=\frac{X_q-X_d^{\′}}{X_d^{\′}+X_e}{I}_{q0}{\mathrm{\ΔE}}_q^{\′}+\frac{E_{q0}{U}_c{\mathrm{cos\δ}}_0}{X_q+X_e}$

$k_2=\frac{\∂p_e}{\∂E_q^{\′}}=\frac{X_q+X_e}{X_d^{\′}+X_e}{I}_{q0}$

$k_3=\frac{\∂E_q}{\∂E_q^{\′}}=\frac{X_d^{\′}+X_e}{X_d+X_e}$

$k_4=\frac{\∂E_q}{\∂\mathrm{\δ}}=\frac{X_d-X_d^{\′}}{X_d+X_e}{U}_c{\mathrm{sin\δ}}_0$

$k_5=\frac{\∂V_t}{\∂\mathrm{\δ}}=\frac{U_{td0}}{U_{t0}}\frac{X_q}{X_q+X_e}{U}_c{\mathrm{cos\δ}}_0-\frac{U_{tq0}}{U_{t0}}\frac{X_d^{\′}}{X_d+X_e}{U}_c{\mathrm{sin\δ}}_0$

$k_6=\frac{\∂V_t}{\∂E_q^{\′}}=\frac{U_{tq0}}{U_{t0}}\frac{X_e}{X_d^{\′}+X_e}$

其余参数的含义如下：V_t为机端电压，U_tq0为q轴初始电压，U_td0为d轴初始电压，E_q0为q轴初始电动势；p_e为有功功率；X_e为折算的电抗，I_q0为q轴初始电流；U_c为初始电压；X_d是同步发电机d轴的电抗；δ₀为初始功角，E_q为q轴电动势，E'_q为电动机暂态电动势，U_t0是初始电压，X_L为联络线电抗；X_G是发电机的电抗；H_j是发电机转子惯性时间常数；X_q是同步发电机q轴的电抗；X'_d是同步发电机d轴的暂态电抗；X″_q是发电机q轴电抗；X″_d是发电机d轴电抗；T′_d是d轴暂态时间常数；T′_d是q轴暂态时间常数；计算上式中出现的参数；

步骤3：设计电力系统稳定器，电力系统稳定器以相位补偿法为中心的方式，分别设计了电力系统稳定器的超前环节、复位环节和放大环节，并和步骤2中的四阶单机无穷大电力系统结合；

步骤4：运用粒子群优化算法进行电力系统稳定器参数优化。