[发明专利]一种考虑运行方式不确定性的多机电力系统水轮机调速器参数设计方法

摘要

本发明涉及一种考虑运行方式不确定性的多机电力系统水轮机调速器参数设计方法，用于同时设计多个水电厂机组的调速器参数，以在抑制系统超低频振荡现象的同时保证跟踪性能满足要求，属于电网安全技术领域。该评估方法包括：建立含有系统主要发电机组的统一频率模型；选择调速器参数设计目标机组；确定扫频频率；将统一频率模型重构为模型；寻找使得模型在扫频频率内结构奇异值上界小于1的调速器参数为所设计的参数。本发明提出的设计方法简单易实现，对不确定性的模拟精确，且只要运行方式变化带来摄动不超过预设范围就能保证所设计参数的有效性，可应用于多机电力系统考虑运行方式不确定性时水轮机调速器参数设计，使系统安全稳定运行。

主权项

1.一种考虑运行方式不确定性的多机电力系统水轮机调速器参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立含有全系统主要发电机组在内的统一频率模型；2)选择调速器参数设计的目标电厂机组；3)确定扫频频率；4)将统一频率模型重构为M‑Δ模型；5)基于M‑Δ模型扫频设计调速器参数；所述的步骤4)中的将统一频率模型重构为M‑Δ模型步骤：假设编号为1～n的电厂机组为目标电厂机组；(1)在统一频率模型中，将除调速器参数设计的目标电厂机组外的系统统一为外部系统P(s)：其中：s为拉普拉斯算子，M_S为外部系统等效惯性常数，D为负荷阻尼系数，GT_i(s)为第i台电厂机组调速器‑原动机传递函数；(2)统一频率模型中由运行方式不确定性带来的摄动如下：Δ₁,…,Δ_n为电厂机组数目N₁,…,N_n的摄动，Δ_P为外部系统的摄动；(3)在目标电厂机组总功率偏差∑ΔP_m‑∑ΔP_e与目标电厂机组总负荷波动∑ΔP_e之间插入用于表示性能的虚拟摄动Δ_f，且Δ_f的无穷范数|Δ_f|_∞<1；其中，∑ΔP_m为目标电厂机组总有功功率波动；(4)设置摄动Δ₁,…,Δ_n,Δ_P和Δ_f的权函数分别为W₁,…,W_n,W_P(s)和W_S(s)；其中：W₁,…,W_n和W_P(s)应能够包络N₁,…,N_n和P(s)所有可能偏离标称情况的最大范围；W_S(s)为性能权函数，表达式为：式中：s为拉普拉斯算子，M为灵敏度函数峰值上界，ω_B^*为带宽频率下界，A为最大稳态跟踪误差；(5)通过推导[u₁,...,u_n,u_P,u_f]^T＝M·[v₁,...,v_n,v_P,v_f]^T的关系得到M矩阵，从而将统一频率模型重构为具有对角结构型摄动Δ＝diag{Δ₁,...,Δ_n,Δ_P,Δ_f}的M‑Δ模型：式中其中：u₁,…,u_n,u_P,u_f为Δ₁,…,Δ_n,Δ_P和Δ_f的输入信号，v₁,…,v_n,v_P,v_f为Δ₁,…,Δ_n,Δ_P和Δ_f的输出信号，GT_i为目标电厂机组i的调速器‑原动机传递函数，N_i为目标电厂机组i数目的标称值，GT_j为目标电厂机组j的调速器‑原动机传递函数，N_j为目标电厂机组j数目的标称值，P为外部系统传递函数，W_i,W_P,W_f分别为Δ_i,Δ_P,Δ_f的权函数。