一種考慮多通信時延的電力系統廣域阻尼在線控制方法技術方案

本發明專利技術涉及一種考慮多區間通信時延的電力系統廣域阻尼在線控制方法，屬于電力系統阻尼控制技術領域。本發明專利技術方法利用幾何法確定抑制電力系統中各個區間振蕩模式的廣域阻尼控制器的反饋輸入信號類型和輸出反饋控制機組；將反饋輸入信號通信時延分為若干時延區間，針對每一時延區間設計相位超前滯后模塊實現其時延補償；進而形成含多個時延區間的離線廣域阻尼控制器庫。在線辨識低頻振蕩模式的頻率和阻尼，根據辨識結果從離線廣域阻尼控制器庫選擇應當配置的廣域阻尼控制器。本發明專利技術方法減少了電力系統通信網絡中，由于通信時延不確定性引起的對電力系統阻尼控制器的影響，增強了電力系統廣域阻尼控制器的控制效果，提高了電力系統運行可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于電力系統阻尼控制

技術介紹
低頻振蕩，特別是區間模式振蕩是現代互聯大電網面臨的一個重要挑戰。由弱阻尼或負阻尼引起的發散型區間振蕩甚至可能導致大停電事故。傳統的抑制低頻振蕩的方法是在發電機勵磁系統安裝本地電力系統穩定器(LPSS,Local Power System Stabilizer)。 通過合理的參數整定，這種固定參數的控制器在抑制低頻振蕩方面取得了很好的效果。然而，由于缺乏全局性的信息，對于某些區間模式的振蕩，LPSS發揮的作用有限。通常，由振蕩引起的系統大停電在系統完全失穩之前有數秒的發散振蕩時間，這就給在線實時控制提供了機會。隨著廣域量測系統(WAMS, Wide Area Measurement System)的快速發展，電力系統動態信息如功角、功率以及頻率等能夠被同步量測，并迅速的傳送至遠方的數據控制中心。由此，基于遠方信號的廣域阻尼控制器設計成為近年來的研究熱點。相關的研究內容主要包括控制器落點的選擇、控制器廣域反饋信號的選擇和控制器參數設計等。現有的控制器落點和反饋信號選擇方法中最常用的一種是留數法，由于系統傳遞函數的留數正好是系統能控性和能觀性的綜合度量，因此可選擇比較大的留數對應的輸入信號和輸出信號作為控制器的反饋信號和安裝機組。然而，這種方法只能在同一種信號之間進行比較，當需要比較不同種類信號(如功率、攻角、角速度等)時，留數法會遇到尺度問題。遠方信號的引入給阻尼控制帶來了新的難題，如廣域反饋信號的時延問題。實時量測的電網數據需要通過通訊網絡將數據傳送至遠端的控制中心。受限于WAMS建設成本限制，通常利用現有的通信網絡進行廣域信息的傳送。影響通訊網絡時延的因素有很多， 如傳送距離、協議、通道負荷以及通道類型等。已有的時延測試結果表明，電力系統反饋信號時延從幾十毫秒到幾百毫秒不等。由于反饋信號時延會顯著影響控制器的效果甚至引起系統不穩定，因此在控制器的設計中必須考慮通信網絡的時延。在電力系統廣域阻尼控制中，通常考慮固定、時變以及隨機時延，通過設計超前/ 滯后相位補償模塊或者時滯魯棒控制器以達到消除反饋信號時延的目的。然而用這些方法設計的控制器一旦設計完成并投入使用，其參數就固定不變了。固然，控制器有一定的時滯魯棒性，能夠在一定時延范圍內實現補償，然而當網絡時延發生巨大變化時，這種固定參數的控制器可能會不滿足補償要求，甚至引起系統失穩。基于GPS的相量測量單兀(PMU, Phasor Measurement Unit)給每個量測信號打上時標，這就使得通過比較控制機組的時標和到達反饋信號的時標可以在線量測反饋信號的時延，現有的處理時延問題方法中的一種即是根據實測的時延在線設計考慮時延的阻尼控制器。然而，這種在線設計方法需要增加大量的計算，可能會錯過實時控制的時間；而且不能對設計的控制器進行校核，可能會引起錯誤的控制效果。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出，以減少電力系統通信網絡中，由于通信時延不確定性引起的對電力系統阻尼控制器的影響， 增強電力系統廣域阻尼控制器的控制效果，提高電力系統運行可靠性。本專利技術提出的考慮多信號時延的電力系統廣域阻尼在線控制方法，包括以下步驟(I)建立電力系統狀態空間模型，利用幾何法計算得到電力系統的能觀性和能控性幾何度量，根據該幾何度量確定用于抑制電力系統各區間振蕩模式的廣域阻尼控制器的反饋輸入信號類型和反饋輸出控制機組，利用相位補償法計算不考慮反饋輸入信號通信時延的廣域阻尼控制器參數，得到無時延廣域阻尼控制器；(2)將電力系統廣域阻尼控制器與電力系統控制中心的通信時延分為多個時延區間，用相位超前滯后環節對每個時延區間中點的時延進行補償，得到相位超前滯后環節參數，將相位超前滯后環節與電力系統各振蕩模式相對應的無時延廣域阻尼控制器合并，分別得到與各振蕩模式相對應的多個時延區間的離線廣域阻尼控制器庫；(3)利用頻率和阻尼辨識方法在線辨識當前電力系統低頻振蕩模式的頻率和阻尼，當電力系統中存在負阻尼或阻尼小于3%的弱阻尼區間振蕩時，在離線廣域阻尼控制器庫中選擇與當前電力系統低頻振蕩模式相對應的廣域阻尼控制器，得到廣域阻尼控制器的輸入反饋信號類型和輸出反饋控制機組；(4)電力系統相量測量單元量測廣域阻尼控制器的反饋輸入信號，并通過電力系統通信網絡將反饋輸入信號傳送至廣域阻尼控制器的輸出反饋控制機組，從輸出反饋控制機組的當前時標中減去最新接收的反饋輸入信號的時標，得到廣域阻尼控制器的反饋輸入信號通信時延，將該通信時延傳送至電力系統控制中心，電力系統控制中心根據該通信時延所在區間從離線廣域阻尼控制器庫中選擇相應的廣域阻尼控制器參數；(5)電力系統控制中心用步驟(4)選擇的廣域阻尼控制器參數，自動更新廣域阻尼控制器的參數，實現電力系統廣域阻尼的在線閉環控制。本專利技術提出的考慮多信號時延的電力系統廣域阻尼在線控制方法，其優點是I、本專利技術方法適用于對由區間振蕩引起的系統失穩進行及時有效的在線控制，采用集中控制方式，不需要對每個區間模型配置廣域阻尼控制器，系統正常運行時控制器不投入運行，提高了電力系統運行的經濟效益；2、本專利技術采用幾何法對控制器反饋信號和落點進行選擇，可以實現對不同種類信號能觀性和能控性的比較，便于選擇最有效的對電力系統阻尼的控制方式，實現了電力系統的廣域阻尼閉環控制，提高了電力系統的運行穩定性；3、本專利技術方法設計離線廣域阻尼控制器庫，通過在線辨識方法進行匹配，節省了在線設計廣域阻尼控制器的時間，適宜在互聯電力系統中應用；4、本專利技術方法對網絡反饋時延進行區間分段，在每個區間選擇某一典型固定時延進行時延補償設計，簡化了電力系統廣域阻尼控制器的時延補償方法，提高了廣域阻尼控制器的通信時延魯棒性，非常適合應用于實際電力系統。具體實施例方式本專利技術提出的考慮多信號時延的電力系統廣域阻尼在線控制方法，包括以下步(I)建立電力系統狀態空間模型，利用幾何法計算得到電力系統的能觀性和能控性幾何度量，根據該幾何度量確定用于抑制電力系統各區間振蕩模式的廣域阻尼控制器的反饋輸入信號類型和反饋輸出控制機組，利用相位補償法計算不考慮反饋輸入信號通信時延的廣域阻尼控制器參數，得到無時延廣域阻尼控制器；(2)將電力系統廣域阻尼控制器與電力系統控制中心的通信時延分為多個時延區間，用相位超前滯后環節對每個時延區間中點的時延進行補償，得到相位超前滯后環節參數，將相位超前滯后環節與電力系統各振蕩模式相對應的無時延廣域阻尼控制器合并，分別得到與各振蕩模式相對應的多個時延區間的離線廣域阻尼控制器庫；(3)利用頻率和阻尼辨識方法在線辨識當前電力系統低頻振蕩模式的頻率和阻尼，當電力系統中存在負阻尼或阻尼小于3%的弱阻尼區間振蕩時，在離線廣域阻尼控制器庫中選擇與當前電力系統低頻振蕩模式相對應的廣域阻尼控制器，得到廣域阻尼控制器的輸入反饋信號類型和輸出反饋控制機組；(4)電力系統相量測量單元量測廣域阻尼控制器的反饋輸入信號，并通過電力系統通信網絡將反饋輸入信號傳送至廣域阻尼控制器的輸出反饋控制機組，從輸出反饋控制機組的當前時標中減去最新接收的反饋輸入信號的時標，得到廣域阻尼控制器的反饋輸入信號通信時延，將該通信時延傳送至電力系統控制中心，電力系統控制中心根據該通信時延所在區間從離本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫元章，陳剛，程林，張放，林成，趙維興，唐建興，王國松，馬覃峰，王立新，劉滿君，
申請(專利權)人：清華大學，貴州電網公司電力調度控制中心，
類型：發明
國別省市：