[发明专利]一种抑制超低频振荡的水轮机调速系统参数设置方法

说明书

本发明公开了一种抑制超低频振荡的水轮机调速系统参数设置方法，首先依据复转矩系数法设置频域性能指标，再依据改进型ITAE准则设置时域性能指标；然后基于信息熵理论对于频域性能指标和时域性能指标进行加权求和，形成综合性能指标；最后再以综合性能指标为目标函数，通过粒子群优化算法进行寻优，得到综合性能最优的调速器参数。

技术领域

本发明属于电网安全稳定控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种抑制超低频振荡的水轮机调速系统参数设置方法。

背景技术

在水电富集区域电网中，为满足频率快速调节需求，大量调速器被投入使用，而调速系统存在的水锤效应使得系统中易出现频率低于0.2Hz的超低频振荡现象。2016年，南方电网在进行云南异步联网实验时，系统出现了振荡频率为0.05Hz，波动在49.9～50.1Hz之间的振荡，振荡持续时间长达25分钟。研究表明西南电网独立运行后，在小负荷方式下，网内超过50％的交流线路在故障情形下均可引起超低频振荡现象。因此针对超低频振荡问题的研究对于电力系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。

针对超低频振荡的抑制问题，以往研究多是通过重新整定调速器的相关参数来消除水锤效应引起的负阻尼效应，以此实现系统的阻尼特性的提升，从而抑制超低频振荡。但是上述针对调速器参数的整定研究中，均仅以抑制系统中存在的超低频振荡为目标，忽略了调速器调节品质在优化过程中存在的恶化问题。即针对超低频振荡整定的调速器参数并不能保证机组具有快速的频率响应能力，在各种扰动情形下可能无法表现出期望的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抑制超低频振荡的水轮机调速系统参数设置方法，在抑制超低频振荡的同时，又兼顾了调速系统的调节能力，并利用用粒子群算法进行寻优，得到全局最优的调节参数。

为实现上述发明目的，本发明一种抑制超低频振荡的水轮机调速系统参数设置方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、基于复转矩系数法设置水轮机调速系统超低频振荡的频域性能指标

(1.1)、将产生超低频振荡的水轮机调速系统等值为单机单负荷系统；

其中，G_mi(s)为等值前系统第i台发电机的调速系统传递函数，n为等值前系统的调速器数目；

(1.2)、利用复转矩系数法设置频域性能指标

(1.2.1)、令s＝j2πf，并带入至式(1)，得到发电机的电磁转矩的增量：

其中，K_mdΔω为阻尼转矩，K_msΔδ为同步转矩；K_md与K_ms分别为阻尼转矩系数以及同步转矩系数；Δω和Δδ分别为相对于同步旋转坐标系的功率角增量以及角速度增量；

(1.2.2)、根据阻尼转矩系数K_md设置频域性能指标

其中，h＝(f_max-f_min)/Δf，f_min和f_max为频率域的极值，Δf为频率间隔，当Δf取值足够小时，将频率域进行离散化处理，得到离散化后的频率总点数h，f_λ表示第λ个点的频率；

(2)、基于改进ITAE准则设置水轮机调速系统的调速器时域性能指标

设置系统在第k种扰动情形下的时域性能指标J_s-k