[发明专利]一种基于改进自抗扰的光火打捆次同步振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于改进自抗扰的光火打捆次同步振荡抑制方法。该方法针对光伏与火电打捆经串补送出系统，在传统阻尼控制器的基础上引入非线性自抗扰控制。所设计的改进自抗扰附加阻尼控制器通过测量环节采集火电机组的转速偏差信号，滤波后得到各振荡模态下的转速分量作为控制对象；通过跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性误差反馈和扰动估计补偿四个环节使各转速分量能够在短时间内无超调地跟踪其参考值；并采用模糊控制整定误差反馈的参数，使其适应光伏波动性大、运行状态多变的特点；最后将生成的控制信号叠加到光伏逆变器的电流控制环节，增强系统阻尼。本发明为含有新能源并网的次同步振荡抑制提供了一种新的思路。

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于改进自抗扰的光火打捆次同步振荡抑制方法。

背景技术

太阳能是一种清洁的可再生能源，近年来得到了大力发展。随着光伏电站容量的增加，将其与传统火电打捆送出是一种经济可行的输电方式。交流输电系统中，一般采用串联补偿技术来提高输电线路的传输能力。但是交流串补可能会引起发电机和电网之间的相互作用，从而导致火电机组的次同步振荡，严重影响电力系统的稳定运行。

现有研究对于光伏、火电打捆送出系统的次同步振荡问题关注较少，考虑到光伏逆变器能够实现有功、无功的解耦控制，在光伏逆变器中附加阻尼控制器来抑制交流串补引起的次同步振荡是一种可行的方案。虽然光伏出力具有波动性，但光伏附加阻尼控制仍可作为抑制次同步振荡的一种备用方案，提高系统稳定性。通过光伏逆变器附加控制抑制火电机组次同步振荡时，一般采用传统PID控制方法。但采用PID控制时，“超调”和“快速性”之间难以有效协调，且对系统模型的精确度要求较高。同时，光伏电站受气候和光照的影响较大，对控制器参数的适应性要求较高，传统PID控制难以适应光伏运行状态复杂多变的特点。采用智能算法等现代控制方法对PID的控制参数进行优化，虽然可以改善次同步振荡的抑制效果，但对系统模型的准确性依赖性较大，导致其控制功能具有局限性。

自抗扰控制是解决非线性系统问题的有效途径，其具有较强的鲁棒性和较高的控制精度。将自抗扰控制与光伏逆变器附加阻尼控制结合，可以弥补传统PID线性控制的缺陷。自抗扰的跟踪微分器通过对目标指令值安排过渡过程，能够在保证快速性的同时降低超调量；扩张状态观测器通过实时跟踪估计系统状态，可以对系统扰动进行反馈补偿；非线性误差反馈能够对状态误差进行最优组合，从而增强参数的适应性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于改进自抗扰的光火打捆次同步振荡抑制方法。该方法考虑了光伏电站间歇性、波动性和运行状态复杂等特点，将模糊算法和自抗扰技术相结合，使自抗扰控制中的误差反馈参数能够自动调节，从而适应光伏的多种运行状态。该方法弥补了传统PID控制的不足，保证抑制过程中“超调”和“快速性”都能达到最优的效果，能够有效抑制含光伏并网的次同步振荡，提高了系统运行的稳定性与可靠性。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种基于改进自抗扰的光火打捆次同步振荡抑制方法，其特征在于：将火电机组的转速偏差信号进行滤波，从而得到各振荡模态下的转速分量；通过跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性误差反馈和扰动估计补偿四个环节使各转速分量能够快速且无超调地跟踪其参考值；并采用模糊控制整定误差反馈的参数，使其适应光伏波动性大、运行状态多变的特点；最后将生成的控制信号叠加到光伏逆变器的电流控制环，增强系统阻尼。主要分为以下几个步骤：

步骤(1)提取火电机组转速偏差信号；

步骤(2)滤波后得到各振荡模态下的转速分量，并给定其指令值；

步骤(3)对指令值安排过渡过程；

步骤(4)建立观测器实时跟踪估计系统的状态和总扰动；

步骤(5)利用状态误差信息行误差反馈控制，采用模糊算法整定误差反馈参数；

步骤(6)对扰动进行动态补偿，形成控制量；