基于约束变尺度PSS参数优化整定方法技术

基于约束变尺度PSS参数优化整定方法，具有下列步骤：（1）通过试验或理论方法，获得发电机励磁系统的相频特性数据。（2）建立求解PSS超前滞后环节时间常数的优化模型，采用约束变尺度方法求解该模型，得到该机组PSS超前滞后环节时间常数的最优值，该值就是最优整定值。（3）根据信号在PSS、励磁系统、发电机环节中产生的阻尼，计算PSS的放大系数。实际整定值需要试验验证，一般实际整定值与计算值很接近。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统稳定控制
 
技术介绍
随着大量机组的投运和电网的互联，远距离大容量输电的动态阻尼下降，严重时导致区域电网发生低频振荡,威胁电网安全稳定运行。目前，主要采用PSS（电力系统稳定器）来提高动态阻尼或抑制低频振荡,PSS是励磁系统的一个附加部件,它通过提取与振荡有关的信号产生附加信号,使发电机产生附加阻尼力矩,提高系统的动态阻尼和各断面的输送能力，抑制低频振荡发生。 如果没有合适的PSS参数，PSS就不能有效地提供附加阻尼来抑制低频振荡，甚至有可能对振荡起助增作用。目前PSS参数整定一般由电力试验单位完成，方法多种多样。如：机组的相频特性试验数据需要处理后输入到Matlab程序、采用遗传进化算法得出PSS超前滞后时间常数。数据人为处理后造成整定PSS参数不准确、不合理，造成该机组对系统提供的动态阻尼不足，并且影响输送能力。例如小湾电站#1机组PSS试验整定后，在做BPA程序稳定校核时，发现该机组对电网区域振荡模式的正阻尼不足，后来在#2机组试验及时修改了整定参数。 
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能有效地提供附加阻尼来抑制低频振荡的基于约束变尺度PSS参数优化整定方法。 本专利技术采用建立优化模型，采用约束变尺度方法来求解PSS超前滞后时间常数；根据输入信号在PSS、励磁系统、发电机环节中产生的阻尼来计算PSS放大系数；本专利技术方法收敛性好、通用性强、有极高实用价值。 本专利技术是通过如下技术方案来实现的。 专利技术内容分为两部分： （1）求解PSS超前滞后时间常数的优化模型 其模型为： minF(T1,T2,T3,T4,T5,T6)=Σi=1N(θPSS,i-θGE,i)2s.t.T1≤15T2,T3≤15T4,T5≤15T6Tk,min≤Tk≤Tk,min,k=1,...,6---(1)]]>θPSS,i=arctg(ωiT1)+arctg(ωiT3)+arctg(ωiT5)-arctg(ωiT2)-arctg(ωiT4)-arctg(ωiT6)（2） 其中：θPSS,i为PSS模型在角频率ωi处的补偿角度，θGE,i为发电机励磁系统相频特性在ωi处的相位角度，N为试验数据组数，Tk为PSS模型的超前滞后时间常数，Tk,min,Tk,max为PSS模型超前滞后时间常数规定的最小值和最大值。 该模型采用约束变尺度优化模型求解。约束变尺度优化方法及程序，具有收敛快、效率高、可靠性好、适用能力强等优点，是“六五”国家科技攻关项目的部分成果（1986年国家鉴定）； （2）求解PSS放大系数的模型 PSS模型的放大系数KPSS的模型为 KPSS=2ξωdTJ-D-DeK2|GPSS(s)GE(s)|s=jωd---(3)]]>其中：||表示复数的模；阻尼比ξ=0.1～0.3； ωd为振荡角频率；TJ为发电机组的惯性时间常数； D为发电机转子的机械阻尼系数； De发电机的电气阻尼转矩系数，计算公式为 De=K2K5KATd0′ω0(K6KA)2+(Td0′ω)2---(4)]]>K2，K5，K6是低频振荡的数学模型的参数； 工频角速度ω0=2πf0；KA为调压器增益。 本专利技术有益效果是，能有效地提供附加阻尼来抑制低频振荡，收敛性好、通用性强、实用价值高，本专利技术具有普遍适用性，已经在云南机组PSS参数整定试验中得到应用。 附图说明图1为本专利技术提供的PSS模型（PSS2A模型）； 图2为本专利技术提供的低频振荡模型； 图3为本专利技术小湾#1机PSS参数优化计算界面。 具体实施方式下面根据说明书、附图，并结合具体实施实例对本专利技术的技术方案进一步详细表述。 基于约束变尺度PSS参数优化整定方法,其特征是，建立优化模型，用约束 变尺度方法求解PSS参数，如下列步骤为： 步骤1：在PSS参数整定试验时，获得机组相频特性数据，该数据为一个Excel文件（例如：小湾1#机.xls,数据内容为图2所示）； 下表为本专利技术提供的机组相频特性试验数据： 其中：第1列为频率（Hz），第2列滞后角度(度)，“-”表示滞后。例如：频率=2.01416Hz在励磁系统、发电机系统产生141.789108度的滞后角度。相频特性试验时，测量设备是直接生成Excel文件的。 步骤2：根据相频特性数据，应用优化模型，采用约束变尺度方法计算PSS超前滞后环节的时间常数；即式（1）： minF(T1,T2,T3,T4,T5,T6)=Σi=1N(θPSS,i-θGE,i)2]]>s.t.T1≤15T2,T3≤15T4,T5≤15T6Tk,min≤Tk≤Tk,max,k=1,...,6]]>θPSS,i=arctg(ωiT1)+arctg(ωiT3)+arctg(ωiT5)-arctg(ωiT2)-arctg(ωiT4)-arctg(ωiT6) 其中：θPSS,i为PSS模型在角频率ωi处的补偿角度，θGE,i为发电机励磁系统相频特性在ωi处的相位角度，N为试验数据组数，Tk为PSS模型的超前滞后时间常数，Tk,min,Tk,max为PSS模型超前滞后时间常数规定的最小值和最大值； 应用式（1）计算PSS超前滞后环节的时间常数T1～T6。优化模型和约束变尺度方法求解T1～T6为本专利技术的一部分内容； 步骤3：由PSS模型及参数、机组参数、系统参数数值，计算PSS放大系数；建立求解PSS放大系数模型，即： KPSS=2ξωdTJ-D-DeK2|GPSS(s)GE(s)|s=jωd]]>其中：｜｜表示复数的模；阻尼比ξ=0.1～0.3；ωd为振荡角频率；TJ为发电机组的惯性时间常数；D为发电机转子的机械阻尼系数；De发电机的电气阻尼转矩系数，计算公式为K2、K5、K6是低频振荡的数学模型的参数；工频角速度ω0=2πf0；KA为调压器增益； 计算PSS放大系数KPSS。KPSS的计算方法是本专利技术的第二部分内容；先计算图3的系数K1～K6，再根据式（3）计算KPSS。 实施例1——小湾1#机的PSS优化整定 （1）小湾1#机的相频特性试验。如图2所示的数据，取名为小湾1#机.xls。 （2）应用式（1）优化模型，采用约束变尺度求解方法，计算小湾1#机PSS超前滞后环节的时间常数T1～T6。计算得到： T1=0.3501，T3=0.0584，T5=0.0930 T2=0.0377，T4=0.0050，T6=0.0062 （3）根据PSS模型和参数、机组参数、系统参数，计算参数PSS的放大系数KPSS。经过计算，小本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于约束变尺度PSS参数优化整定方法,其特征是，建立优化模型，用约束变尺度方法求解PSS参数，如下列步骤为：步骤1：在PSS参数整定试验时，获得机组相频特性数据，即Excel文件；步骤2：根据相频特性数据，应用优化模型，采用约束变尺度方法计算PSS超前滞后环节的时间常数；即：minF(T1,T2,T3,T4,T5,T6)=Σi=1N(θPSS,i-θGE,i)2]]>s.t.T1≤15T2,T3≤15T4,T5≤15T6Tk,min≤Tk≤Tk,max,k=1,...,6]]>θPSS,i=arctg(ωiT1)+arctg(ωiT3)+arctg(ωiT5)‑arctg(ωiT2)‑arctg(ωiT4)‑arctg(ωiT6)其中：θPSS,i为PSS模型在角频率ωi处的补偿角度，θGE,i为发电机励磁系统相频特性在ωi处的相位角度，N为试验数据组数，Tk为PSS模型的超前滞后时间常数，Tk,min,Tk,max为PSS模型超前滞后时间常数规定的最小值和最大值；步骤3：由PSS模型及参数、机组参数、系统参数数值，计算PSS放大系数；建立求解PSS放大系数模型，即：KPSS=2ξωdTJ-D-DeK2|GPSS(s)GE(s)|s=jωd]]>其中：||表示复数的模；阻尼比ξ=0.1～0.3；ωd为振荡角频率；TJ为发电机组的惯性时间常数；D为发电机转子的机械阻尼系数；De发电机的电气阻尼转矩系数，计算公式为；K2、K5、K6是低频振荡的数学模型的参数；工频角速度ω0=2πf0；KA为调压器增益。...

【技术特征摘要】
1.基于约束变尺度PSS参数优化整定方法,其特征是，建立优化模型，用约束变
尺度方法求解PSS参数，如下列步骤为：
步骤1：在PSS参数整定试验时，获得机组相频特性数据，即Excel文件；
步骤2：根据相频特性数据，应用优化模型，采用约束变尺度方法计算PSS
超前滞后环节的时间常数；即：
minF(T1,T2,T3,T4,T5,T6)=Σi=1N(θPSS,i-θGE,i)2]]>s.t.T1≤15T2,T3≤15T4,T5≤15T6Tk,min≤Tk≤Tk,max,k=1,...,6]]>θPSS,i=arctg(ωiT1)+arctg(ωiT3)+arctg(ωiT5)-arctg(ωiT2)-arctg(ωiT4)-arctg(ωiT6)
其中：θPSS...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖友强，
申请(专利权)人：云南电网公司电网规划研究中心，
类型：发明
国别省市：云南;53