[发明专利]一种电力系统时滞广域阻尼器的设计方法

说明书

一种电力系统时滞广域阻尼器WAD的设计方法，包括确定被控低频振荡模式的特征根；选择适合被控低频振荡模式的控制环路；确定与被控低频振荡模式对应的留数R_j，计算系统输入端至系统输出端之间的相位偏移θ₁＝∠R_j；确定控制环路的聚合总时滞τ，计算由于τ引起的系统输出信号的相位滞后θ₂；确定加入WAD后闭环系统被控低频振荡模式的阻尼比期望值ξ，据此计算被控低频振荡模式特征根λ_j的期望变化量Δλ_j；计算WAD需要补偿的相位∠A(λ_j)并判断反馈增益K的正负性；WAD中的相位补偿环节传递函数参数的求解；计算WAD中反馈增益K的幅值|K|；根据常规方法选取WAD中隔直环节W和输出限幅环节B的参数。

技术领域

本发明涉及一种电力系统时滞广域阻尼器的设计方法。

背景技术

伴随我国西电东送、全国联网战略的慢慢实施，现代电力系统的规模正在不断扩大，低频振荡问题也日益严重。为了解决大规模电力系统的稳定性问题，研究低频振荡控制措施具有重要的理论研究意义和工程应用价值。

由于大区电网互联后，发生的低频振荡可能同时涉及多个区域电网，分布面非常广，影响也很大。广域测量系统的出现为解决低频振荡问题提供了新的技术手段，同时也带来了新的时滞问题。针对时滞处理和阻尼控制两大关键问题可采用现成时滞控制理论的研究成果来统一解决，目前应用较多的是基于Lyapunov稳定理论、采用LMI技术求解的方法，但保守性和计算效率目前仍是这类方法的两大软肋。另外的一种解决思路为：在系统闭环控制回路中增加时滞补偿环节抵消时滞影响。若采用此方法，随着时滞的增加，补偿环节的数量也会随之增加，控制结构比较复杂。不仅如此，如果闭环控制中存在较大的时滞，会造成电力系统一系列的负面影响，甚至可能危及电力系统的稳定。

在众多广域时滞阻尼控制的研究成果中，具有冗余设计的在线自适应广域阻尼控制结构也曾不少出现在试图解决时变、非线性电力系统稳定问题的研究中。针对这些研究成果而言，当系统运行状态发生较大改变、WAMS网络发生信号拥堵、信道故障导致时滞超过设定范围时，能否快速切换至时滞正常的其它控制环路并更新控制器参数对于确保系统稳定可靠运行是至关重要的。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提出一种电力系统时滞广域阻尼器的设计方法。

本发明采用了一种实用的控制环路筛选的方法，设计了一种基于经典PSS结构的时滞广域阻尼器。本发明所述的电力系统时滞广域阻尼器(Wide-Area Damper，WAD)的设计方法，既可应用于无时滞场合，也可以应用于时滞场合，WAD主要由隔直环节(W)、反馈增益环节(K)、相位补偿环节(P)和输出限幅环节(B)依次串联而组成，且无论时滞多大，WAD中的相位补偿环节(P)最多包含2个一阶补偿模块，WAD的参数可根据被控低频振荡模式特征根(λ_j)对应的留数(R_j)和控制环路的聚合总时滞τ来设计，具体设计步骤如下：

步骤1：确定被控低频振荡模式特征根λ_j＝σ_j+jω_j，其中σ_j和ω_j分别是λ_j的实部和虚部；

步骤2：选择适合被控低频振荡模式的控制环路；

步骤3：确定与被控低频振荡模式对应的留数(R_j)，计算系统输入端至系统输出端之间的相位偏移θ₁＝∠R_j；

步骤4：确定控制环路的聚合总时滞τ，计算由于τ引起的系统输出信号的相位滞后θ₂，计算公式如下：