【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统控制
，尤其涉及一种即插即用式的电力系统稳定器设计算法。
技术介绍
随着区域电网的互联，系统低频振荡成为电力系统运行和规划中需要考虑的重要问题。电力系统中发电机经输电线连接并列运行时，在扰动下会发生发电机(或发电机群)转子间的相对摇摆，并在缺乏阻尼时引起持续振荡。此时，输电线路上传输功率也会发生相应振荡。由于其振荡频率很低，一般为0.2-2.5Hz，故称为低频振荡。电力系统稳定器(PSS)的应用，在抑制低频振荡方面取得了明显的效果。美国学者F.RDemello和C.Concodri在1969年首次提出了电力系统稳定器的辅助励磁控制策略，从而形成了“AVR+PSS”结构的励磁调节器。其作用是提高发电机和整个电力系统的阻尼能力，抑制自发低频振荡的发生，加速功率振荡的衰减，提高电力系统在扰动条件下的稳定性。应用经典控制理论提出的PSS传统设计方法采用传递函数对系统进行描述，用于常规PSS设计的线性化模型。从控制理论的观点来看，这是一种单输入—单输出(SISO)的反馈型控制模型，PSS安装于发电机端，输入信号为机组轴转速、交流母线频率或加速功率三种信号中的一种，其中最广泛使用的输入信号是机组轴转速，PSS的输出作为一个附加信号施加于机组自动电压调节器的输入端。特征值分析法是目前分析设计PSS参数的重要理论基础，由于特征值分析法概念明确，可以准确的分析各种振荡模式的频率和阻尼比，容易确定弱阻尼或负阻尼模式，所以得到了广泛的应用。传统的特征值分析法设计电力系统稳定器是建立了全系统模型进而线性化，在全系统线性化模型的基础上进行稳定<...
【技术保护点】
一种即插即用式的电力系统稳定器设计算法，其特征在于，包括：步骤1、以发电机出口变压器高压侧母线的电压Vs∠θs为参考点建立本地模型；步骤2、对本地模型的微分方程组和代数方程组分别进行线性化；步骤3、将线性化的代数方程组代入微分方程组并整理成矩阵形式；步骤4、根据系统参数和稳态运行点下给定的某些变量初值求解其他变量稳态初值；步骤5、根据步骤3整理的矩阵和步骤4求解的其他变量稳态初值计算开环机电振荡模式步骤6、根据步骤5计算得到的开环机电振荡模式利用相位补偿法设计电力系统稳定器；步骤7、将设计好的稳定器安装在发电机上仿真验证；步骤8、改变系统运行状态，即改变发电机输出功率Pt，通过自动采集装置重新采集本地信号，重复步骤1～6，设计运行状态变化后的稳定器参数，并进行仿真验证，从而实现稳定器在系统不同运行状态下的即插即用功能和鲁棒性。
【技术特征摘要】
1.一种即插即用式的电力系统稳定器设计算法，其特征在于，包括：步骤1、以发电机出口变压器高压侧母线的电压Vs∠θs为参考点建立本地模型；步骤2、对本地模型的微分方程组和代数方程组分别进行线性化；步骤3、将线性化的代数方程组代入微分方程组并整理成矩阵形式；步骤4、根据系统参数和稳态运行点下给定的某些变量初值求解其他变量稳态初值；步骤5、根据步骤3整理的矩阵和步骤4求解的其他变量稳态初值计算开环机电振荡模式步骤6、根据步骤5计算得到的开环机电振荡模式利用相位补偿法设计电力系统稳定器；步骤7、将设计好的稳定器安装在发电机上仿真验证；步骤8、改变系统运行状态，即改变发电机输出功率Pt，通过自动采集装置重新采集本地信号，重复步骤1～6，设计运行状态变化后的稳定器参数，并进行仿真验证，从而实现稳定器在系统不同运行状态下的即插即用功能和鲁棒性。2.根据权利要求1所述算法，其特征在于，所述本地模型包括四个一阶微分方程和九个代数方程：微分方程组： δ · = w 0 ( w - 1 ) w · = 1 M [ P m - P t - D ( w - 1 ) ] E · q ′ = 1 T d 0 ′ ( - E q + E f d ) E · f d ′ = - 1 T A E f d ′ + K A T A ( V t r e f - V t + U p s s ) ]]>代数方程组： δ s = δ - θ s P t = E q ′ I q + ( X q - X d ′ ) I d I q V t d = X q I q V t q = E q ′ - X d ′ I d V t = V t d 2 + V t q 2 E q = E q ′ + ( X d - X d ′ ) I d E f d = E f d 0 + E f d ′ I d = E q ′ - V s cosδ s X d ′ + X t I q = V s sinδ s X q + X t ]]>其中δs＝δ-θs，δ为发电机功角，θs为发电机出口变压器高压侧母线电压的角度，则δs为以发电机出口变压器高压侧母线电压为参考点的发电机功角，为发电机功角的微分量，w0为发电机同步转速，w为发电机角速度，为发电机角速度的微分量，M为转子惯性常数，Pm为原动机输入机械功率，Pt为发电机输出有功功率，D为自然阻尼系数，E′q为交轴暂态电动势，为交轴暂态电动势的微分量，T′d0为励磁绕组时间常数，Eq为空载电势，Efd为发电机励磁电压，Efd0为恒定不变的励磁电压部分，E′fd为自动电压调节器输出电压部分，为自动电压调节器输出电压的微分量，TA为自动电压调节器时间常数，KA为自动电压调节器增益，Vtref为发电机端电压参考值，Vt为发电机端电压，Upss为电
\t力系统稳定器输出电压，Iq为定子绕组电流q轴分量，Id为定子绕组电流d轴分量，Xq为交轴同步电抗，X′d为直轴暂态电抗，Vtd为端电压d轴分量，Vtq为端电压q轴分量，Xd为直轴同步电抗，Vs为发电机出口变压器高压侧母线电压，Xt为变压器电抗。3.根据权利要求1所述算法，其特征在于，所述步骤2中线性化后得：线性化后的微分方程组： Δ δ · = w 0 Δ w Δ w · = 1 M [ - Δ P t - D Δ w ] Δ E · q ′ = 1 T d 0 ′ ( - Δ E q + Δ E f d ) Δ E · f d ′ = - 1 T A Δ E f d ′ + K A T A ( - Δ V t + Δ U p s s ) ]]>线性化后的代数方程组： Δδ s = Δ δ - Δθ s ΔP t = I q 0 ΔE q ′ + E q 0 ′ ΔI q + ( X q - X d ′ ) I d 0 ΔI q + ( X q - X d ′ ) I q 0 ΔI d ΔV t d = X q ΔI q ΔV t q = ΔE q ′ - X d ′ ΔI d ΔV t = V t d 0 V t 0 ΔV t d + V t q 0 V t 0 ΔV t q ΔE q = ΔE q ′ + ( X d - X d ′ ) ΔI d ΔE f d = ΔE f d ′ ΔI d = ΔE q ′ - cosδ s 0 ΔV s + V s 0 sinδ s 0 Δδ s X d ′ + X t ΔI q = sinδ s 0 ΔV s + V s 0 cosδ s 0 Δδ s X q + X t ]]>其中变量前的Δ表示相应变量的增量，δ为发电机功角，为发电机功角的微分量，w0为发电机同步转速，w为发电机转子角速度，为发电机转子角速
\t度的微分量，M为转子惯性常数，Pt为发电机输出有功功率，D为自然阻尼系数，E′q为交轴暂态电动势，为交轴暂态电动势的微分量，E′q0为交轴暂态电动势在稳态运行点时的初值，T′d0为励磁绕组时间常数，Eq为空载电势，Efd为发电机励磁电压，E′fd为自动电压调节器输出电压部分，为自动电压调节器输出电压的微分量，TA为自动电压调节器时间常数，KA为自动电压调节器增益，Vt为发电机端电压，Vt0为发电机端电压在稳态运行点时的初值，Vtd为端电压d轴分量，Vtd0为端电压d轴分量在稳态运行点时的初值，Vtq为端电压q轴分量，Vtq0为端电压q轴分量在稳态运行点时的初值，Upss为电力系统稳定器输出电压，θs为发电机出口变压器高压侧母线电压的角度，则δs为以发电机出口变压器高压侧母线电压为参考点的发电机功角，δs0为以发电机出口变压器高压侧母线电压为参考点的发电机功角在稳态运行点时的初值，Iq为定子绕组电流q轴分量，Iq0为定子绕组电流q轴分量在稳态运行点时的初值，Id为定子电流d轴分量，Id0为定子绕组电流d轴分量在稳态运行点时的初值，Xq为交轴同步电抗，X′d为直轴暂态电抗，Xd为直轴同步电抗，Vs为发电机出口变压器高压侧母线电压，Vs0为发电机出口变压器高压侧母线电压在稳态运行点时的初值，Xt为变压器电抗。4.根据权利要求1所述算法，其特征在于，所述步骤3中的矩阵形式为： s Δ δ s Δ w sΔE q ′ sΔE f d ′ = 0 w 0 0 0 - G 1 M - D M - G 2 M 0 G 3 T d 0 ′ 0 G 4 T d 0 0 1 T d 0 ′ K A T A G 5 0 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜文娟，窦飞，蔡晖，张建鹏，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司，华北电力大学，国网江苏省电力公司经济技术研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。