抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法

摘要

一种抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法，包括以下步骤：①获取电力系统元件参数；②建立SSDC和SEDC的数学模型；③建立系统元件的数学模型，并形成包含SSDC、SEDC的系统状态方程；④由式(3)求出系统的特征值；特征值可表征系统的稳定性，将系统特征值的实部作为控制目标，若系统特征值实部的最大值离虚轴越远，则代表系统越稳定。相对于传统的SSDC、SEDC参数设计方法，本发明所提供的方法考虑了SSDC和SEDC的协调控制问题，在控制器输出不超过系统允许的范围内，以实现系统特征值最大实部最小为控制目标，得到一组最优的控制器比例放大系数值，该最优参数可使系统整体阻尼得到增强，从而达到最好的抑制效果。

主权项

一种抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法，其特征在于：包括以下步骤：①获取电力系统元件参数，包括：发电机轴系转动惯量M_i和弹性系数K_i,i+1；励磁系统放大倍数K_A和时间常数T_A；发电机各绕组自感X_d,X_q,X_f,X_D,X_g,X_Q、互感X_ad,X_aq以及各绕组等效电阻R_d，R_q，R_f，R_D，R_g，R_Q；交流线路阻抗；直流定电流控制器PI参数、逆变侧定熄弧角PI参数、换流变压器变比以及等效换向电抗、整流器和逆变器触发角、直流功率和直流电压；②建立SSDC和SEDC的数学模型；其中，SSDC为宽带通单通道结构，采用发电机质块转速差Δω为输入信号；SSDC由信号输入、4阶带通滤波器、相位补偿模块、比例放大模块组成；SEDC为宽带通多通道结构，其通道数与振荡模态数相同，用发电机质块转速差Δω为输入信号；SEDC输入信号经4阶带通滤波器滤除直流和低频分量后，分模态由模态带通滤波器、带阻滤波器、相位补偿模块以及比例放大模块组成；SSDC的数学模型为ΔI_ssdc＝K_ssdcf_comf_BP4Δω                                  (1)其中，K_ssdc为SSDC的比例放大系数，f_com为SSDC相位补偿模块传递函数的时域形式，f_BP4为SSDC4阶带通滤波器传递函数的时域形式；若发电机有三个振荡模态，SEDC的数学模型为其中，K_sedc‑1,K_sedc‑2,K_sedc‑3为SEDC各振荡模态的比例放大系数，f_com‑1,f_com‑2,f_com‑3为各振荡模态相位补偿模块传递函数的时域形式，f_BP4为4阶带通滤波器传递函数的时域形式，f_BP1,f_BP2,f_BP3为各振荡模态带通滤波器传递函数的时域形式，f_BR1,f_BR2,f_BR3各振荡模态带阻滤波器传递函数的时域形式； ③建立系统元件的数学模型，并形成包含SSDC、SEDC的系统状态方程；$\stackrel{·}{X}=AX---\left(3\right)$ X为状态变量，A为与控制器比例放大系数K_ssdc,K_sedc‑1,K_sedc‑2,K_sedc‑3相关的系数矩阵，X＝[Δω₁,Δω₂,Δω₃,Δω₄,ΔΨ_d,ΔΨ_q,ΔΨ_f,ΔΨ_D,ΔΨ_g,ΔΨ_Q,ΔE_f,Δα_R,ΔI_d,Δβ_I,ΔU_rx,ΔU_ry,ΔU_ix,ΔU_iy,ΔI_Lx,ΔI_Ly,ΔI_ssdc,ΔU_sedc‑1,ΔU_sedc‑2,ΔU_sedc‑3]，其中Δω₁～Δω₄表示发电机轴系各质量块的角速度；Ψ＝[Ψ_d,Ψ_q,Ψ_f,Ψ_D,Ψ_g,Ψ_Q]^T为定子d、q绕组、励磁绕组f和转子等效阻尼绕组D、g、Q的磁链；ΔE_f为励磁系统输出的控制状态变量；Δα_R为整流侧触发角；I_d为直流电流，β_I为逆变器熄弧角；④由式(3)求出系统的特征值λ＝σ±jω；特征值可表征系统的稳定性，将系统特征值的实部σ作为控制目标，若系统特征值实部的最大值离虚轴越远，则代表系统越稳定，故控制器参数K_ssdc,K_sedc‑1,K_sedc‑2,K_sedc‑3的优化问题可转化为如下目标函数来求解：$F=\stackrel{K\in R_1}{min}\stackrel{C\in R_2}{\left\{max\sigma \right\}}---\left(4\right)$其中R₁表示所有可能的控制器参数的集合，R₂表示所有可能的运行条件的集合。