[发明专利]一种配电网多电能质量调节器交互影响程度的分析方法

说明书

本发明公开了一种配电网多电能质量调节器交互影响程度的分析方法，旨在提供引入相对增益矩阵(RGA)概念，求取系统的相对增益矩阵来描述不同控制回路间的交互影响的程度。对于多变量分散控制系统，能够通过考察各输入输出变量之间的影响，提供控制变量与被控量之间的最佳搭配。因此，本发明可以提供系统的不同控制过程之间的交互影响的信息，为配电网多电能质量控制器间的协调控制提供分析工具。它包括，多电能质量调节器1的输出控制量u送到配电网拓扑结构2中，得到配网响应y，作为多电能质量调节器1的检查输入量，整个闭环系统构成了配电网系统3。本发明的优点在于提出了配电网多个电能质量调节器间相互影响程度的分析思路，计算方法简单，物理含义明确，便于在配电网优化设计中得到推广应用。

技术领域

本发明属于配电网电能质量综合治理技术领域，特别是公开了一种配电网多电能质量调节器交互影响程度的分析方法。

背景技术

随着智能电网的发展，用户对电能质量的要求日益提高，作为灵活交流输电技术(FACTS)在配电网的延伸和扩展应用，电能质量调节器(PQC)技术可以灵活有效地改善和提高配电网的电能质量，满足用户对电能质量的要求。PQC装置种类繁多，常用的装置主要有：动态电压恢复器、电力有源滤波器、配电用静止无功补偿器、配电用静止同步补偿器等。这些电能质量调节装置同时在配电系统中投入使用，它们的控制目标或相似或重复或存在重大差别，加之装置间存在电气耦合等原因，多台调节装置间存在一定的交互影响，使供电质量变差，甚至导致系统失稳。配电网多个电能质量调节装置间交互影响的问题亟需解决，因此，提出多电能质量装置间交互影响程度的分析方法非常必要，可为研发多电能质量调节器间的协调控制提供依据和评价手段。

在一个多变量系统中,交互影响是指在传输中某个操作输入变量影响一系列测量输出变量,或者是某个操作输出变量被许多输入变量所影响。对PQC装置间交互影响的研究本质上是对电力系统中多个控制器进行协调设计的延续。研究该类问题的方法很多，常见的有以下几种：

1)非线性时域仿真法，通过建立系统仿真模型，对仿真波形进行观察和比较，可以定性地得到交互影响关系。这种方法只能对较严重的波形变化进行分析，而无法给出准确的定量分析。

2)模态分析法，系统状态方程特征根反映了电力系统的震荡模态，特征根的实部可以反映系统阻尼模态振荡的能力，其虚部则反映了模态的自然振荡频率。分析特征根对各状态变量的灵敏度就可以对交互影响作出一个定量的分析。

3)奇异值分解法，该方法首先对系统的奇异值进行求解，奇异值的大小可以反映控制回路间交互影响的强弱，奇异值越大则存在的交互影响越严重，当奇异值之间太接近时,这种方法就会很敏感或者不太可靠了。

本发明提出的一种配电网多电能质量调节器交互影响程度的分析方法，引入相对增益矩阵(RGA)概念，求取系统的相对增益矩阵来描述不同控制回路间的交互影响的程度。对于多变量分散控制系统，能够通过考察各输入输出变量之间的影响，提供控制变量与被控量之间的最佳搭配。因此，本发明可以提供系统的不同控制过程之间的交互影响的信息，为配电网多电能质量控制器间的协调控制提供分析工具。

发明内容

本发明可以实现配电网多电能质量控制设备中明显的多变量控制系统交互影响的有效分析。对于多变量分散控制系统，本发明能够通过考察各输入输出变量之间的影响，提供控制变量与被控量之间的最佳搭配，同时可以提供系统的不同控制过程之间的交互影响的信息。

如附图1所示的配电网多电能质量调节器的多输入多输出系统中，控制对(y_i-u_j)的相对增益为：

式中，λ_ij是配电网中第i和第j个电能质量调节器间的关联增益系数。u是控制器检测输入，y是控制器输出。可以看出，式(1)描述的是当其他控制加入时，对原控制回路的影响程度。对于方阵系统，可以通过以下的矩阵运算得到不同电能质量调节器间的相互增益系数矩阵：