專利名稱：一種多臺(tái)statcom阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
靈活交流輸電系統(tǒng)(FACTS)的出現(xiàn)為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行提供了十分有效的手段。STATCOM是靈活交流輸電系統(tǒng)的重要成員之一，對(duì)大區(qū)域互聯(lián)系統(tǒng)提高輸送容量、增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼、改進(jìn)電能質(zhì)量等方面發(fā)揮著重要的作用。近年來越來越多的研究表明多個(gè)STATCOM控制器之間可能存在的交互影響，并將對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制產(chǎn)生重大影響，嚴(yán)重時(shí)可能使STATCOM裝置的控制性能惡化，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。但在通常情況下，人們?cè)O(shè)計(jì)STATCOM控制器時(shí)只考慮單個(gè)裝置的作用，而沒有考慮各STATCOM元件控制作用的交互影響和協(xié)調(diào)問題，因此研究STATCOM控制器的協(xié)調(diào)控制方法具有重要的現(xiàn)實(shí)·意義。目前已有關(guān)于單臺(tái)STATCOM高性能控制器設(shè)計(jì)方法方面的報(bào)道，以及關(guān)于STATCOM控制器與發(fā)電勵(lì)磁系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方面的報(bào)道，但關(guān)于多臺(tái)STATCOM阻尼控制器間協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方法研究鮮見報(bào)道。本發(fā)明便是研究多臺(tái)STATCOM阻尼控制器間協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮多臺(tái)STATCOM的良好性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法解決多臺(tái)STATCOM阻尼控制器同時(shí)運(yùn)行的負(fù)交互影響問題，消除系統(tǒng)安全穩(wěn)定隱患，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮多臺(tái)STATCOM的良好阻尼控制性能，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟(I)設(shè)某電力系統(tǒng)針對(duì)于同一振蕩模式有N臺(tái)STATC0M，依次對(duì)N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；(2)以各STATCOM臨界增益矩陣為基值對(duì)運(yùn)行增益矩陣做歸一化處理得增益系數(shù)矩陣；(3)計(jì)算運(yùn)行增益微增試驗(yàn)的增益矩陣序列；(4)通過N臺(tái)STATCOM阻尼控制器同步增益微增試驗(yàn)獲取增益矩陣序列極值及運(yùn)行增益；(5)基于增益約束條件確定N臺(tái)STATCOM運(yùn)行增益；(6)阻尼效果驗(yàn)證，增益調(diào)整，最后確定N臺(tái)STATCOM的協(xié)調(diào)運(yùn)行增益。其中，所述步驟(I)中，利用測(cè)試信號(hào)法計(jì)算所述STATCOM阻尼控制器相位特性，根據(jù)所述相位特性計(jì)算STATCOM阻尼控制器的超前、滯后環(huán)節(jié)參數(shù)，依次對(duì)N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，根據(jù)所述相位特性計(jì)算STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)用下述①-⑤式表示設(shè)第i臺(tái)STATCOM阻尼控制器傳遞函數(shù)為
^,, sTn I-KV/: I+ .V/
「00161 Gpmr. =K-2-----①.
L 」PSDa ' 1 + sT 1 + ST1 l + sT,U ’
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通過以下公式計(jì)算超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)(J)x =180-4)②；
I+ sin =-~③；
I - sin (f>x
I~Ti=色④;
COTq ■⑤;
*■ a其中小x為STATCOM阻尼控制器理想補(bǔ)償相位，小為STATCOM阻尼控制器滯后相位，《為振蕩頻率。STATCOM阻尼控制器滯后相位0測(cè)量方法使用測(cè)試信號(hào)法，設(shè)計(jì)步驟如下a、在第i臺(tái)STATCOM阻尼控制器開環(huán)運(yùn)行條件下，對(duì)其輸出量施加小擾動(dòng)
AF =+ ，其中kW。取值范圍為0彡kwQ彡6 31 ；b、設(shè)第i臺(tái)STATCOM阻尼控制器輸入變量為Ui,測(cè)量擾動(dòng)下該STATCOM的輸入變量和輸出變量，并對(duì)它們變化量AUjP AYi進(jìn)行傅里葉變換，結(jié)果為DFT(AUi)和DFT(AYi)；
Dl "IC、計(jì)算系統(tǒng)頻率特性序列Dn(Aln，利用數(shù)據(jù)擬合辨識(shí)出傳遞函數(shù)G (s)，并辨識(shí)出控制器滯后相位。其中，所述步驟(2)中，分別對(duì)N臺(tái)STATCOM阻尼控制器進(jìn)行臨界增益試驗(yàn)，得各STATCOM的臨界增益矩陣[Kmaxi]，其中i = 1，2，. . .，N ;設(shè)第i臺(tái)STATCOM運(yùn)行增益為Ki，定義STATCOM運(yùn)行增益矩陣為[Ki]，以各STATCOM臨界增益矩陣[Kmaxi]為基值，對(duì)運(yùn)行增益矩陣[Ki]做歸一化處理得增益系數(shù)矩陣Wi]，其中 e i < I。其中，所述步驟(3)中，若運(yùn)行增益矩陣[Ki] = [KniajJXa,然后讓a由0. I至I逐次增加，間隔為0. 05，計(jì)算運(yùn)行增益微增試驗(yàn)的增益矩陣序列。其中，所述步驟(4)中，將N臺(tái)STATCOM阻尼控制器同時(shí)投入運(yùn)行，由低至高依次選擇增益矩陣值作為STATCOM阻尼控制器的運(yùn)行增益矩陣[Ki],觀察電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線有功功率及電壓，直至電力系統(tǒng)無干擾下出現(xiàn)頻率約2. OHz 20Hz的高頻振蕩，退出STATCOM阻尼控制器，并記錄此時(shí)的a值及運(yùn)行增益矩陣[Ki];其中a為增益調(diào)節(jié)因子，該系數(shù)反映了控制器運(yùn)行增益與臨界增益間的關(guān)系。其中，所述步驟(5)中，基于增益約束條件確定N臺(tái)STATCOM運(yùn)行增益Ki包括下述步驟A、分別計(jì)算N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的運(yùn)行增益初值為Ki = ^iXKmaxi其中，i =1，2，. . .，N ;B、計(jì)算增益約束條件，其中，i = 1，2，…，N ;C、根據(jù)阻尼控制效果分配N臺(tái)STATCOM的運(yùn)行增益Ki = ^iX Kmaxi,使得增益滿足步驟B的增益約束條件;￡汊其中阻尼控制效果是指阻尼控制器能夠提升系
J=Ij
統(tǒng)阻尼的能力，設(shè)計(jì)中使用了下面一種量化方法在阻尼控制器不同運(yùn)行增益下，對(duì)系統(tǒng)施加同樣擾動(dòng)，比較各情況下功率振蕩波形，主要包括最大振蕩幅度和振蕩次數(shù)，通常最大幅度越小，振蕩次數(shù)越少，則阻尼控制效果越好?！づc現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是I、常規(guī)方法通常是基于單臺(tái)STATCOM的阻尼控制器參數(shù)，因未考慮與其它裝置的協(xié)調(diào)，難以保證與其它STATCOM阻尼控制器的協(xié)調(diào)運(yùn)行，嚴(yán)重情況下會(huì)引發(fā)系統(tǒng)振蕩，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。本發(fā)明提出了一種多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，從而避免STATCOM阻尼控制器單獨(dú)設(shè)計(jì)方法難以考慮與其它控制器的協(xié)調(diào)運(yùn)行問題，消除了系統(tǒng)安全穩(wěn)定隱患。2、本發(fā)明解決了多臺(tái)STATCOM阻尼控制器同時(shí)運(yùn)行的負(fù)交互影響，能夠?qū)崿F(xiàn)多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮多臺(tái)STATCOM的良好阻尼控制性能，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。


圖I是本發(fā)明的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法的流程圖；圖2是本發(fā)明提供的4機(jī)系統(tǒng)模型；圖3是本發(fā)明提供的STATC0M1獨(dú)立運(yùn)行電壓控制器控制效果圖；圖4是本發(fā)明提供的STATC0M2獨(dú)立運(yùn)行阻尼控制器控制效果圖；圖5是本發(fā)明提供的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)前STATC0M1運(yùn)行效果圖；圖6是本發(fā)明提供的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)前STATC0M2運(yùn)行效果圖；圖7是本發(fā)明提供的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)后STATC0M1運(yùn)行效果圖；圖8是本發(fā)明提供的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)后STATC0M2運(yùn)行效果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，圖I是本發(fā)明的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器設(shè)計(jì)方法的流程圖，該方法包括下述步驟(I)設(shè)某系統(tǒng)針對(duì)于同一振蕩模式有N臺(tái)STATCOM阻尼控制器，依次完成N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)計(jì)；利用測(cè)試信號(hào)法計(jì)算STATCOM阻尼控制器相位特性，再根據(jù)相位特性計(jì)算控制器的超前、滯后環(huán)節(jié)參數(shù)，按此方法依次完成N臺(tái)的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)計(jì)；根據(jù)相位特性計(jì)算STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)用下述①-⑤式表示設(shè)第i臺(tái)STATCOM阻尼控制器傳遞函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 (1)設(shè)某電カ系統(tǒng)針對(duì)于同一振蕩模式有N臺(tái)STATC0M，依次對(duì)N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)； (2)以各STATCOM臨界增益矩陣為基值對(duì)運(yùn)行增益矩陣做歸一化處理得増益系數(shù)矩陣； (3)計(jì)算運(yùn)行増益微增試驗(yàn)的增益矩陣序列； (4)通過N臺(tái)STATCOM阻尼控制器同步增益微增試驗(yàn)獲取増益矩陣序列極值及運(yùn)行增益； (5)基于增益約束條件確定N臺(tái)STATCOM運(yùn)行增益； (6)阻尼效果驗(yàn)證，増益調(diào)整，最后確定N臺(tái)STATCOM的協(xié)調(diào)運(yùn)行増益。
2.如權(quán)利要求I所述的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(1)中，利用測(cè)試信號(hào)法計(jì)算所述STATCOM阻尼控制器相位特性，根據(jù)所述相位特性計(jì)算STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)，依次對(duì)N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.如權(quán)利要求2所述的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)所述相位特性計(jì)算STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)用下述①-⑤式表示 設(shè)第i臺(tái)STATCOM阻尼控制器傳遞函數(shù)為
4.如權(quán)利要求I所述的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(2)中，分別對(duì)N臺(tái)STATCOM阻尼控制器進(jìn)行臨界增益試驗(yàn)，得各STATCOM的臨界增益矩陣Kmaxi]，其中 i = 1，2，...，N; 設(shè)第i臺(tái)STATCOM運(yùn)行增益為Ki，定義STATCOM運(yùn)行增益矩陣為[Ki]，以各STATCOM臨界增益矩陣[Kmaxi]為基值，對(duì)運(yùn)行増益矩陣[Ki]做歸ー化處理得増益系數(shù)矩陣Wふ其中旦 i < I。
5.如權(quán)利要求I所述的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(3)中，若運(yùn)行增益矩陣[Ki]= [Kmaxi] X a，然后讓a由0. I至I逐次増加，間隔為0. 05，計(jì)算運(yùn)行増益微增試驗(yàn)的增益矩陣序列。
6.如權(quán)利要求I所述的多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(4)中，將N臺(tái)STATCOM阻尼控制器同時(shí)投入運(yùn)行，由低至高依次選擇增益矩陣值作為STATCOM阻尼控制器的運(yùn)行增益矩陣[Ki]，觀察電カ系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線有功功率及電壓，直至電カ系統(tǒng)無干擾下出現(xiàn)頻率約2. OHf 20Hz的高頻振蕩，退出STATCOM阻尼控制器，并記錄此時(shí)的a值及運(yùn)行増益矩陣[Ki];其中a為增益調(diào)節(jié)因子，該系數(shù)反映了 STATCOM阻尼控制器運(yùn)行增益與臨界增益間的關(guān)系。
7.如權(quán)利要求I所述的多STATCOM阻尼控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(5)中，基于增益約束條件確定N臺(tái)STATCOM運(yùn)行增益Ki包括下述步驟 A、分別計(jì)算N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的運(yùn)行增益初值為Ki= P IXKmaxi其中，i =.1，2，. . .，N ; B、計(jì)算增益約束條件;E及^^maxル 其中，i= 1，2，. . .，N ; C、根據(jù)阻尼控制效果分配N臺(tái)STATCOM的運(yùn)行增益Ki= P i XKmaxi，使得增益滿足步驟B增益約束條件乏]爲(wèi)く X ~
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的設(shè)計(jì)方法，包括下述步驟(1)設(shè)某電力系統(tǒng)針對(duì)于同一振蕩模式有N臺(tái)STATCOM，依次對(duì)N臺(tái)STATCOM阻尼控制器的超前-滯后環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；(2)以各STATCOM臨界增益矩陣為基值對(duì)運(yùn)行增益矩陣做歸一化處理得增益系數(shù)矩陣；(3)計(jì)算運(yùn)行增益微增試驗(yàn)的增益矩陣序列；(4)通過N臺(tái)STATCOM阻尼控制器同步增益微增試驗(yàn)獲取增益矩陣序列極值及運(yùn)行增益；(5)基于增益約束條件確定N臺(tái)STATCOM運(yùn)行增益；(6)阻尼效果驗(yàn)證，增益調(diào)整，最后確定N臺(tái)STATCOM的協(xié)調(diào)運(yùn)行增益。該設(shè)計(jì)方法消除系統(tǒng)安全穩(wěn)定隱患，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)STATCOM阻尼控制器的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮多臺(tái)STATCOM的良好阻尼控制性能，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102790403SQ20121026198
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者何鳳軍, 李文鋒, 湯涌, 濮鈞, 艾東平, 高磊 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司