一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法技术

本发明专利技术是一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法，包括步骤：1)按照主导模式法确定等值发电机的控制器类型及参数；2)筛选出含有不合理控制器的等值发电机，用同调机组内其他发电机的控制器替换等值发电机控制器；3)制定曲线偏差程度e指标；4)对每台等值机分别搭建单机无穷大的待优化系统，与之校验的系统是对应的同调机组通过等值母线连接到无穷大母线的目标系统；5)确定需要优化的控制器参数及数值范围，利用粒子群优化算法，结合曲线偏差程度e指标，对每台等值机的控制器进行参数优化。本优化方法能适应大规模交直流混联电网的动态等值，可有效解决含有多种控制器类型且参数繁多的等值机控制器参数优化问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法
本专利技术涉及一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法，属于电力系统动态等值技术应用的创新技术。
技术介绍
应用同调等值法进行大规模交直流电力系统的动态等值过程中，等值发电机控制器的类型及参数聚合是影响等值效果的最重要部分。现有的参数聚合方法有以下两种：1)对同调机组各个环节的传递函数进行动态聚合及参数寻优求取等值机控制器的方法，该方法得到的等值机控制器模型不是已有的控制器模型，需要重新搭建该控制器模型，如果暂态稳定程序不支持自定义建模，则暂态稳定程序无法识别这些控制器模型。2)基于主导模式的主导发电机参数聚合方法，该方法是选择同调机组内起主导作用的发电机控制器作为等值机控制器，得到的控制器模型都是已有的控制器模型，并且具有实际的物理意义，便于后续进行参数拟合和优化。针对对以上两种方法的分析，本专利技术是在基于主导模式的主导发电机参数聚合方法的基础上，提出一种等值机控制器的参数拟合和优化方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法。针对基于主导模式的主导发电机控制器参数优化方法的特点，提出一种等值机控制器的参数拟合和优化的方法，保证等值系统与原系统的动态性能基本一致。本专利技术的一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法，包括如下步骤：1)按照主导模式法初步确定等值发电机的控制器类型及参数；2)筛选出含有不合理控制器的等值发电机，尝试用同调机组内其他发电机的控制器替换等值发电机控制器；3)制定曲线偏差程度e指标，该指标用于反映等值前后两条曲线的拟合程度；4)为了排除其他因素的影响，对每台等值机分别搭建单机无穷大的待优化系统，与之校验的系统是对应的同调机组通过等值母线连接到无穷大母线的目标系统；5)确定需要优化的控制器参数及数值范围，利用粒子群优化算法，结合曲线偏差程度e指标，对每台等值机的控制器进行参数优化。在于上述步骤1)，在基于同调等值法的动态等值中，确定等值机控制器类型及参数的主导模式法，是指选择同调机组中起主导作用的控制器模型作为等值机的控制器，调整与发电机基准容量相关的参数。相比于对同调机组各个环节的传递函数进行动态聚合及参数寻优求取等值机控制器的方法，该方法得到的等值机控制器模型为已有的控制器模型，无需搭建新的控制器模型，控制器具有实际的物理意义，便于后续进行参数拟合和优化。在于上述步骤2)，应用主导模式法确定的初始等值系统，一般情况下，其动态性能与原始系统是不一致的。其中，可能有部分发电机的控制器是不合理的，筛选出不合理控制器的方法为：在不设置故障时，对初始等值系统进行暂态稳定计算，若最低母线频率及最低母线电压存在明显的持续震荡，则说明某台或某几台等值发电机控制器选择不合理，利用分别注释各台等值发电机励磁环节的方法寻找这些等值机，若注释掉某台等值机后震荡消失或者振幅变小则说明该等值机控制器选择不合理，此时用同调机组内其他发电机的控制器替换等值机的控制器。在上述步骤3)中，进行控制器参数优化的目标是使等值系统与原始系统的动态性能基本一致，也就是等值前后的功角、电压及功率等变量的仿真曲线基本吻合，所以判断两条曲线的拟合程度指标e就非常重要。电力系统动态仿真曲线由一系列密集的数据点得到，该数据信息全面，可以直接用来量化等值前后曲线的偏差程度。31)假设某变量等值前后的仿真曲线为A和B两条曲线，曲线拟合程度指标e定义为：e＝α*e1+β*e2，α+β＝1其中：e1反映了曲线A和曲线B的纵向偏差；e2反映了曲线A和曲线B的形状偏差；α和β分别为纵向偏差e1和形状偏差e2在整个偏差指标e中所占的比重，根据一般的经验值α和β分别取值为0.8和0.2。32)纵向偏差指标e1的定义：其中：m表示曲线A和曲线B的数据点个数；ai和bi分别表示曲线A和曲线B在i步长上的数值；L表示曲线A和曲线B的最高点减去最低点的绝对值。33)曲线形状偏差指标e2的定义：e2＝e′+e″其中：e′是曲线A和曲线B的一阶导数曲线偏差；e″是曲线A和曲线B的二阶导数曲线偏差。34)曲线偏差e′的定义：其中：a′i和b′i分别为曲线A和曲线B的一阶导数曲线在i步长上的值，h为步长，a′i和b′i的定义为：35)曲线偏差e″的定义：其中：a″i和b″i分别为曲线A和曲线B的二阶导数曲线在i步长上的值，h为步长，a″i和b″i的定义为：在上述步骤4)中，对于一个交直流混联的大系统，一般等值机有几百台，而每台等值机的控制器包括励磁器、电力系统稳定器(PSS)、调速器及原动机，控制器的种类丰富，参数繁多。若对等值系统的所有等值机控制器同时进行参数优化，难度非常大。因此，可对每台等值机单独进行参数优化，为了排除其他因素的影响，可将等值机连接到无穷大母线上，构造单机无穷大的待优化系统。同时，需要构造参数优化的目标系统，该系统的构造如下：将与等值机相对应的同调机组的同调发电机母线进行合并化简得到等值母线，然后将等值母线连接到无穷大母线上。在于上述步骤5)中，构造出每台等值机的待优化系统以及对应的目标系统后，对控制器进行参数优化的步骤如下：51)分析等值机的控制器结构框图，确定待优化的参数及参数的变化范围，一般包括控制器的增益系数、时间常数等。52)以待优化系统与目标系统的动态特性基本一致作为目标，制定目标函数。在待优化系统和目标系统中设置相同的故障，分别对待优化系统和目标系统进行暂态稳定计算，得到待优化系统和目标系统的各变量(包括发电机功角、发电机输出功率、发电机频率以及母线电压等)的动态曲线，分别计算待优化系统和目标系统输出的各变量的仿真曲线的拟合度ek，若有n个变量，则目标函数为：其中：n为判断曲线拟合程度的变量个数；ek为第k个变量的曲线偏差程度指标；γk为第k个变量的曲线偏差程度所占有的比重。53)在确定了目标函数以及待优化参数后，应用粒子群优化算法，对等值机控制器进行参数优化，直到所有的等值机控制器都完成了参数优化。粒子群优化算法的流程图如图2，所述步骤53)中，所述粒子群优化算法包括：初始化程序，设置粒子维数、粒子个数、粒子坐标上限和下限、惯性权重、粒子加速度系数、粒子初始位置、初始速度、最大迭代次数；计算各粒子的目标函数，找出个体极值和全局极值；计算更新的速度和更新的位置；判断是否达到最大迭代次数；如果尚未达到，则返回上一步骤；若是，则输出最优值，计算程序结束。本专利技术提出了一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法，能适应大规模交直流混联电网的动态等值，可有效解决含有多种控制器类型且参数繁多的等值机控制器参数优化问题。附图说明图1是本专利技术一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法的实现流程示意图；图2是本专利技术一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法的粒子群优化算法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。请参阅图1和图2，本专利技术的一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法，包括如下步骤：1)按照主导模式法初步确定等值发电机的控制器类型及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按照主导模式法初步确定等值发电机的控制器类型及参数；2)筛选出含有不合理控制器的等值发电机，用同调机组内其他发电机的控制器替换等值发电机控制器；3)制定曲线偏差程度e指标；4)对每台等值机分别搭建单机无穷大的待优化系统，并设定与之校验的系统为对应的同调机组通过等值母线连接到无穷大母线的目标系统；5)确定需要优化的控制器参数及数值范围，利用粒子群优化算法，结合曲线偏差程度e指标，对每台等值机的控制器进行参数优化。

【技术特征摘要】
1.一种应用于动态等值中等值机控制器的参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)按照主导模式法初步确定等值发电机的控制器类型及参数；2)筛选出含有不合理控制器的等值发电机，用同调机组内其他发电机的控制器替换等值发电机控制器；3)制定曲线偏差程度e指标；4)对每台等值机分别搭建单机无穷大的待优化系统，并设定与之校验的系统为对应的同调机组通过等值母线连接到无穷大母线的目标系统；5)确定需要优化的控制器参数及数值范围，利用粒子群优化算法，结合曲线偏差程度e指标，对每台等值机的控制器进行参数优化；所述步骤1)中，在基于同调等值法的动态等值中，确定等值机控制器类型及参数的主导模式法，是指选择同调机组中起主导作用的控制器模型作为等值机的控制器，调整与发电机基准容量相关的参数；所述步骤2)中，筛选出不合理控制器的方法为：在不设置故障时，对初始等值系统进行暂态稳定计算；若最低母线频率及最低母线电压存在明显的持续震荡，则说明存在有等值发电机控制器选择不合理，利用分别注释各台等值发电机励磁环节的方式寻找这些等值机，若注释掉某台等值机后震荡消失或者振幅变小，则说明该等值机控制器选择不合理，此时用同调机组内其他发电机的控制器替换该等值机的控制器；所述步骤3)中，还包括，31)设定变量等值前后的仿真曲线为A和B两条曲线，曲线拟合程度指标e定义为：e＝α*e1+β*e2，α+β＝1其中：e1反映曲线A和曲线B的纵向偏差；e2反映曲线A和曲线B的形状偏差；α和β分别为纵向偏差e1和形状偏差e2在整个偏差指标e中所占的比重，根据一般的经验值α和β分别取值为0.8和0.2；32)纵向偏差指标e1的定义：其中：m表示曲线A和曲线B的数据点个数；ai和bi分别表示曲线A和曲线B在i步长上的数值；L表示曲线A和曲线B的最高点减去最低点的绝对值；33)曲线形状偏差指标e2的定义：e2＝e′+e″其中：e′是曲线A和曲线B的一阶导数曲线偏差；e″是曲线A和曲线B的二阶导数曲线偏差；34)曲线偏差e′的定义：其中：a′i和b′i分别为曲线A和曲线B的一阶导数曲线在i步长上的值，h为步长，a′i和b′i的定义为：

【专利技术属性】
技术研发人员：王长香，盛启亮，朱林，武志刚，刘平，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，南方电网科学研究院有限责任公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44