[发明专利]一种基于分数阶PIλ的UPFC抑制次同步振荡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域的UPFC抑制次同步振荡方法，具体涉及一种基于分数阶PI^λ的UPFC抑制次同步振荡方法。

背景技术

在高压和特高压输电线路中采用串联电容补偿，可以有效的提高系统稳定极限，增加传输的距离，还能够提高传输功率的容量，但是含有串联补偿器的输电线路和汽轮发电机相连时，会产生次同步振荡，不及时抑制振荡严重时会导致发电机的整个轴系系统彻底损坏；随着电力电子技术的飞速发展，有很多研究致力于利用先进的电力电子期间解决次同步振荡问题，但是如何精确的从测量信号得到次同步分量，何种控制保护策略能够避免系统次同步振荡问题是主要的的难题。

发明内容

为了充分发挥统一潮流控制器UPFC的能力，提高统一潮流控制器 UPFC的次同步振荡抑制能力，本发明要解决的技术问题是提供一种基于分数阶PI^λ的UPFC抑制次同步振荡方法。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于分数阶PI^λ的UPFC抑制次同步振荡的方法，包括以下步骤：

步骤一：建立统一潮流控制器UPFC在两相同步旋转d-q坐标系下的数学模型；

步骤二：建立次同步分量的计算评估系统，获取线路中含有次同步分量的电流和电压信号；

步骤三：建立统一潮流控制器UPFC基于分数阶PI的抑制次同步振荡控制器，使统一潮流控制器UPFC产生和注入线路次同步电流和电压和线路中的次同步分量相抵消，达到抑制系统次同步振荡的目的。

步骤一中，统一潮流控制器UPFC的两相同步旋转d-q坐标系下的数学模型为：

串联侧输出的电压为：

V_sed＝k_mseV_dc sin(Φ+γ)(2)

V_seq＝k_mseV_dc cos(Φ+γ)(3)

其中：k_mse为串联侧换流器调制系数，Φ为串联侧线路电流的角度，γ为串联侧注入电压超前线路电流的角度；

并联侧输出的电压为：

V_shd＝k_mshV_dc sin(θ+α)(5)

V_shq＝k_mshV_dc cos(θ+α)(6)

其中：k_msh为并联侧换流器调制系数，θ为并联侧电流角度，α为并联侧注入电压超前电流的角度；

统一潮流控制器UPFC并联侧注入系统的无功电流和有功电流分别由并联母线电压和直流母线电压控制器控制，串联侧注入系统的无功电压和有功电压分量分别由串联线路有功和无功潮流控制器控制。

步骤二中，次同步电压在同步坐标系下顺时针旋转，假设发电机转子振荡角频率为w_m，基频角速度为w₀，引入dq_m坐标系代表与同步电压矢量同步旋转的一组新的坐标系，则有：

下表f代表基频分量，sub代表次同步分量；

根据上式基频分量和次同步分量的关系，通过低同滤波便可从获取的线路电压和电流信号得到基频分量和次同步分量，完成对次同步分量的计算与评估，关系式为：

其中：p代表微分算子，H_f(p)、H_sub(p)分别为基频分量和次同步分量的低通滤波器；

式(10)转换至同步旋转d-q坐标系中为：

同样式(11)次同步电流分量表达式转换至同步旋转d-q坐标系中为：

通过式子(8)和(12)可以计算出测量电压中的基频分量和次同步分量，式子(9)和(13)可以计算得到测量电流中的基频分量和次同步分量。

步骤三中，统一潮流控制器UPFC抑制次同步振荡控制器的数学模型为：