[发明专利]一种适用于互联电力系统的广域阻尼优化控制方法

说明书

本发明是一种适用于互联电力系统的广域阻尼优化控制方法，其特点是，包括：开环电力系统进行线性化建模并确定弱阻尼模式、广域控制回路选取、广域阻尼控制器参数优化目标函数及其控制模型构造、基于鸟群算法的电力系统广域阻尼控制优化设计等步骤，本发明在改善系统阻尼特性及提高系统动态特性方面具有良好抑制低频振荡的能力，科学合理，适用性强，效果佳等优点。

技术领域

本发明涉及互联电力系统控制领域，是一种适用于互联电力系统的广域阻尼优化控制方 法。

背景技术

随着远距离重负荷输电系统的投入运行，互联电力系统的出现和扩大，送电功率的增加， 快速自动励磁调节器和快速励磁系统的应用，互联电力系统内部低频振荡的问题日益加剧。 低频振荡事故严重威胁互联电力系统安全稳定运行，引起了本领域技术人员对互联电力系统 低频振荡问题的持续研究和探索。

现有互联电力系统稳定器对于抑制电力系统功率振荡起到了有效作用。然而大量研究表 明，互联电力系统稳定器采用本地信号作为控制输入，对于抑制本地振荡效果显著，但无法 有效抑制区间低频振荡，其根本原因是本地信号缺乏对区间模式的可观测性。随着广域测量 系统和向量测量单元技术的快速发展，采用广域信号作为输入信号的广域阻尼控制器得以设 计和实现，给大规模互联电力系统的监测、分析和控制提供了新的思路。采用广域信号用于 区间低频振荡的阻尼控制，这样就可以弥补本地信号存在的不足并且能够灵活的进行区间阻 尼控制，因此研究互联电力系统广域阻尼优化控制具有十分重要的现实意义。

广域阻尼控制器设计作为保证广域阻尼控制阻尼效果的关键，其设计方法的研究已成为 广域阻尼控制研究领域的热点问题。但目前在广域阻尼优化控制研究中大多以机电振荡模式 下阻尼比作为研究目标，这样在阻尼优化控制过程中就很难考虑到励磁系统和广域阻尼控制 器的综合性能。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳，适用 于互联电力系统的广域阻尼优化控制方法。

本发明的目的是由以下技术方案来是实现的：一种适用于互联电力系统的广域阻尼优化 控制方法，其特征是，利用模态分析理论确定弱阻尼区间振荡模式，利用几何可控/可观性理 论确定最佳广域控制回路，采用时间乘绝对误差积分准则构造目标函数，运用鸟群优化算法 对适用于互联电力系统进行阻尼优化控制，具体包括以下步骤：

1)开环电力系统进行线性化建模并确定弱阻尼模式

由于电力系统是一个复杂的非线性系统，在研究电力系统低频振荡问题中，通常在正常 运行方式下做线性化处理，取发电机状态变量控制输入u₁＝ΔV_s＝[ΔV_s1ΔV_s2…ΔV_sn]^T，ΔV_s为励磁系统附加输入，那么包含n台机组的开环电力系统G(s) 线性化状态模型用方程式(1)表示：

其中：ω_s为同步电机角速度，p_m为发电机机械功率，线性化后Δp_m＝0，p_e表示电磁功率，D 为阻尼系数，T′_d0为d轴开路暂态时间常数，T_J为发电机惯性时间常数，K_a为励磁系统综合放 大环节增益，T_a为励磁系统综合放大环节时间常数，E′_q为暂态电抗后的q轴电势，E_fd为同步 机空载时的定子电压，X_d为d轴同步电抗，X′_d为d轴暂态电抗，X_q为q轴同步电抗，所有变 量为适当维数的对角矩阵或向量且满足乘法运算规则，方程式(1)整理为式(2)；

其中：