电力系统广域阻尼控制用的延时处理和补偿系统

摘要

电力系统广域阻尼控制用的延时处理与补偿系统属于电力系统稳定与控制技术领域，其特征在于，由依次闭环串联的被控电力系统、电力系统反馈信号延时电路、带通滤波器、移相补偿器、与延时无涉的广域阻尼控制器以及控制输出信号延时电路组成，其中，在设定的广域阻尼控制的目标是把复平面上对应弱阻尼低频振荡模式的极点左移到λ₀＝σ₀+jω₀条件下，根据实测的电力系统的频率响应，用一个移相环节电路来抵消由于控制电路延时而在低频振荡点处产生的滞后相位，用一个带通滤波器来提高系统的相位裕度，以弥补由于延时引起的相移而丧失的相位裕度，以避免系统失去稳定。本发明使得广域阻尼控制器在控制回路总延时的大小为0ms～600ms时仍能保持系统稳定，而且阻尼效果与无延时的相同。

主权项

1、电力系统广域阻尼控制用的延时处理与补偿系统，包含与所述延时处理无涉的广域阻尼控制器和电力系统，其特征在于：还含有所述与延时处理无涉的广域阻尼控制器输出信号的延时电路，移相补偿电路，带通滤波器和所述电力系统输出的反馈信号的延时电路，其中：电力系统，实测得到的频率响应为：幅频响应L_G(ω)＝20lg(A₂/A₁)，相频响应其中：A₁，A₂分别为输入信号和输出信号的幅值，分别为输入信号和输出信号的初始相位，ω为实测频率；移相补偿电路，移相补偿环节输出端与所述延时处理方法的广域阻尼控制器的控制环节输入端相连，改移相补偿电路的传递函数H_c(s)为$H_c\left(s\right)=K_1·\frac{1+{\mathrm{sT}}_1}{1+{\mathrm{sT}}_2}$在设定的广域阻尼控制的目标是把复平面上对应弱阻尼低频振荡模式的极点λ左移到新的位置λ₀，其中λ₀＝σ₀+jω₀，σ₀和ω₀分别为设定的目标极点的实部与虚部，ω₀是理论的目标低频振荡频率点，均为设定值，则其中，$T_1=\frac{1}{{\omega }_0\sqrt{\alpha }},$T₂＝αT，$\alpha =\frac{1-\sin {\omega }_0\tau }{1+\sin {\omega }_0\tau },$$K_1=\sqrt{\frac{1+{\left({\omega }_0{T}_2\right)}^2}{1+{\left({\omega }_0{T}_1\right)}^2}}$τ为所述系统总延时，即τ＝τ₁+τ₂，τ₁为反馈信号的延时，τ₂为所述与延时处理无涉的广域阻尼控制器输出的控制环节输出的延时，τ₁、τ₂均为设定值；带通滤波器，输出端与所述的移相补偿电路的已带通滤波的信号的输入端相连，所述带通滤波器的传递函数为：$H_f\left(s\right)=\frac{{{\mathrm{A\omega }}_f}^2·s}{s^2+\frac{1}{Q}{\omega }_{f}s+{{\omega }_f}^2}$其中，ω_f为该带通滤波器的通带中心频率，设在所述阻尼的目标低频振荡频率点ω₀，Q为该带通滤波器的品质因素，按以下步骤得出：步骤(1)，按下式计算引入所述带通滤波器后的开环系统幅值穿越频率ω_c′：其中：γ_τ′为引入带通滤波器后的所述系统的相角裕量，取值范围为70°～150°，为所述与延时无涉的广域阻尼控制器的对数相频响应，已知值，当ω＝ω_c′时，为移相补偿电路的对数相频响应，已知值，当ω＝ω_c′时，步骤(2)，按下式计算该带通滤波器在频率ω_c′的对数幅频响应的值L_f(ω_c′)：L_f(ω_c′)＝-(L_G(ω_c′)+L₀(ω_c′)+L_c(ω_c′))其中，L₀(ω_c′)是所述与延时无涉的广域阻尼控制器对数幅频特性L₀(ω)在ω＝ω_c′时的值，L₀(ω)＝20lg(H₀(jω))，L_c(ω_c′)是所述移相补偿电路的对数幅频特性在ω＝ω_c′时的值，L_c(ω)＝20lg(H_c(jω))；步骤(3)，按下式计算所述带通滤波器的品质因素Q：$L_f\left({\omega }_c^{\prime }\right)=20\lg \left|\frac{{\omega }_0{\omega }_c^{\prime }}{Q({{\omega }_0}^2-{{\omega }_c\prime }^2)+{\mathrm{j\omega }}_0{\omega }_c^{\prime }}\right|$A是所述带通滤波器的比例系数，A＝1/Qω₀；反馈信号的延时电路：输出端与所述带通滤波器的信号输入端相连，而所述电力系统的反馈信号输出端与所述反馈信号延时电路的信号输入端相连，该反馈信号延时电路的传递函数用表示；所述与延时处理无涉的广域阻尼控制器输出信号的延时电路，输入端与该控制器的信号输出端相连，而输出端的已经过延时的控制信号被送入到达电力系统，该控制信号的延时电路的传递函数为