[发明专利]一种多运行方式下的多机PSS参数协调优化方法

摘要

本发明公开了一种多运行方式下的多机PSS参数协调优化方法，先确定系统的运行方式，再依据轨迹灵敏度和主成分分析求取多运行方式下PSS的输入信号的综合评价指标，并选取其中评价指标较大的信号为PSS的输入信号；然后对系统进行模式识别选取出关键机组，并提取关键机组的故障特征，利用提取的故障特征结合ITAE准则和田口法构造鲁棒性目标以及稳定性目标，从而构建多目标优化算法；最后根据构建的多目标优化算法进行PSS的迭代优化，得到满足系统稳定性以及多运行方式下的鲁棒性的最佳参数。本发明实现了系统暂态过程多机和多运行方式下全局参数寻优，提高了电力系统稳定器抑制振荡的能力，增强了其在多种运行方式下的鲁棒性。

主权项

1.一种多运行方式下的多机PSS参数协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、依据系统的运行约束并结合正交表确定系统的实时运行方式；(2)、确定每个电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)的输入信号；(2.1)、分两次计算第k台发电机的第i种输入信号在第j种运行方式下由两次摄动产生的功角曲线其中，为第k台发电机中PSS的第i种输入信号，i＝1,2,…,m，m为输入信号总数，j＝1,2,…,p，p表示运行总方式；(2.2)、计算第k台发电机中的PSS在第i种输入信号第j种运行方式下的相对轨迹灵敏度其中，为的给定值，为对应的功角稳态值，r为第r个采样点；(2.3)、计算相对轨迹灵敏度在所有采样点的平均值其中，R为发电机功角曲线的总采样点数；(2.4)、重复上述步骤(2.1)至(2.3)，分别计算第k台发电机中PSS的第i种输入信号在其余p‑1运行方式下相对轨迹灵敏度的平均值(2.5)、重复步骤(2.4)，计算出第k台发电机中PSS的m路输入信号在所有运行方式下的相对轨迹灵敏度的平均值，再用这些平均值形成灵敏度矩阵其中，的每一行表示PSS的一种输入信号，每一列表示一种运行方式；(2.6)、对矩阵进行标准化处理，得到标准化矩阵Z；其中，矩阵Z中的元素z_ij的处理方式为：(2.7)、计算Z矩阵的相关矩阵R；其中，Z^T表示Z的转置；(2.8)、计算相关矩阵R的特征值：λ₁≥λ₂≥λ₃≥…≥λ_p≥0(2.9)、计算相关矩阵R的特征向量为：L_j＝(l_1j,l_2j,…,l_pj)其中，j＝1,2,…,p；(2.10)、提取的主成分为：Y＝Z×[L₁,L₂,…L_p]^T其中，生成的Y矩阵为m行p列，其每一行表示一种输入信号，每一列表示生成的一个主成分；(2.11)、计算各主成分的方差贡献率并按照从大到小的顺序依次选取前l个主成分，当选取的前l个主成分的累计方差贡献率大于90％时，则认为选取的前l个主成分即可反映原始的p个主成分的特性；(2.12)、利用选取的前l个主成分，计算第i种信号的综合评价指标：其中，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,l；y_ij为Y矩阵的第i行第j列元素；(2.13)、重复步骤(2.12)计算出所有输入信号的综合评价指标F＝(F₁,F₂…F_m)，选取F中最大值所对应的信号作为第k台发电机所安装PSS的输入信号；(2.14)、重复步骤(2.1)至(2.13)，确定系统每个PSS的输入信号；(3)、对系统进行模式识别，将主振模式所对应的强相关机组选取为关键机组；(3.1)、对系统进行小干扰分析，得到左右特征向量矩阵V，U，再分析系统中存在的主振模式，并计算这些主振模式所对应发电机的相关因子，其中，第q个主振模式对应的第k台发电机的相关因子P_kq为：其中，υ_kq，u_kq分别为左右特征向量矩阵V，U中的k行q列元素，V_q为左特征向量矩阵V中的第q列向量，u_q为右特征向量矩阵U中的第q列向量，且有：其中，N为系统中发电机的总个数；(3.2)、将主振模式中相关因子较大的前w个发电机标记为关键机组，并将关键机组纳入目标函数，且纳入目标函数的关键机组的相关因子满足下式：(3.3)、重复步骤(3.1)至(3.2)，得到所有主振模式的强相关机组，形成数量为N₁的关键机组；(4)、提取关键机组的故障特征来形成多目标优化约束；(4.1)、提取关键机组在某一故障下的功角振荡曲线，并作为故障特征；(4.2)、基于ITAE准则，利用提取的故障特征构造稳定性目标函数为：其中，为t时刻第k台发电机在j运行方式下发电机功角，t为仿真总时间；(4.3)、基于田口法，利用提取的故障特征构造鲁棒性目标函数；以各个发电机信噪比的最小值作为鲁棒性目标函数：其中，其中，R_SNR,LB‑k表示第k台发电机的信噪比，J_op‑j表示j运行方式下选取的品质特性指标，Q为权重矩阵；(5)、在上述相关的约束条件下，以稳定性目标函数最小，鲁棒性目标函数最大为目标，利用多目标优化算法不断迭代寻优，直到优化效果达到最佳，从而确定出满足系统稳定性以及多运行方式下的鲁棒性的最佳PSS参数。