一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法技术

发明专利技术公开了一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法，属于电力系统控制技术领域。本发明专利技术方法引入电纳可变电容器，利用测试信号法获取与大电网相关的传递函数，并根据SVC模型推导出附加阻尼控制器输出信号注入点到其输入信号之间的开环传递函数，最终由根轨迹法计算附加阻尼控制器参数。本发明专利技术不需要SVC模型提供添加小信号激励的接口，使用范围更广，且在SVC模型参数改变的时候，无需重新进行测试信号法的仿真与计算，可以更加简便地获取附加阻尼控制器参数。

Parameter tuning method of SVC additional damping controller

The invention discloses a parameter tuning method of a SVC additional damping controller, belonging to the technical field of power system control. The method of the invention introduces susceptance variable capacitor, using the test signal method to obtain the transfer function associated with the large power grid, and according to the SVC model to derive additional damping controller output signal to the input signal of the injection point between the open-loop transfer function, and ultimately by the root locus method to calculate the additional damping controller. The invention does not need to add the SVC model provides small signal excitation interface, wide use range, and when changing the parameters of the SVC model, simulation and calculation without the need to re run the test signal method, can more easily obtain additional damping controller parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法
本专利技术属于电力系统及其自动化
，更准确地说，本专利技术涉及一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法。
技术介绍
电力系统低频振荡通常表现为由于系统阻尼较小而导致的输电线路上的功率振荡，振荡频率在0.1-2Hz之间。低频振荡危害电力系统安全稳定运行，必须采取措施增大系统阻尼。静止无功补偿器(SVC)是重要的无功补偿装置，通过加装附加阻尼控制器可以提升系统阻尼，有效抑制区域间的低频振荡。SVC的附加阻尼控制器是一种超前-滞后相位补偿器。通过合理的参数整定，可使加入附加阻尼控制器后形成的闭环系统的主导极点满足系统性能要求。附加阻尼控制器参数整定的关键是求取其补偿相位和增益。为了准确求取补偿相位及增益，需要在开环的情况下计算附加阻尼控制器输出信号注入点到其输入信号之间的传递函数。由于电力系统数据规模巨大，难以采用解析法求解该开环传递函数。常勇、徐政在标题为《SVC广域辅助控制阻尼区域间低频振荡》(电工技术学报，2006，第21卷，40-46)的文献中提出采用测试信号法求取开环传递函数并以此整定附加阻尼控制器参数的方法。该方法中，小信号激励点选为附加阻尼控制器输出信号注入点，通过测试信号法可直接获得开环传递函数。但是，一些电力系统机电暂态仿真软件中的SVC模型并没有可添加小信号激励的接口，无法直接应用上述文献中的方法。在测试SVC效果时，经常需要修改SVC模型的参数。此时，为了获取新的附加阻尼控制器参数，需要重新进行测试信号法的仿真与计算。
技术实现思路
本专利技术目的是：针对现有技术的不足，本专利技术提供一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法，该方法不需要SVC模型提供添加小信号激励的接口，使用范围更广。而且，在SVC模型参数改变的时候，该方法无需重新进行测试信号法计算，可以更加简便地获取附加阻尼控制器参数。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：替代步骤：用电纳可变的电容器模型替代SVC，并求取该电容器模型到附加阻尼控制器输入量和母线电压的传递函数；校正步骤：对求取的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点进行校正；整定步骤：基于重新用SVC替代电纳可变的电容器模型后附加阻尼控制器输出量到输入量的开环传递函数在校正后的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点处的相角和幅值整定附加阻尼控制器参数。更进一步而言，所述替代步骤具体包括：1)设SVC所在母线为母线A；在电网仿真数据中的母线A上，加入电纳可变的电容器模型，设该电容器模型的电纳为Bx，并去除原有的SVC；Bx的初始值等于原有SVC输出电纳的初始值；2)设附加阻尼控制器输入量为P、输出量为Y、传递函数为H(s)，母线A的电压为V；选取Bx为激励点，利用测试信号法求取Bx到P的传递函数GP/B(s)以及BX到V的传递函数GV/B(s)；利用测试信号法求取Bx到P的传递函数GP/B(s)以及BX到V的传递函数GV/B(s)的步骤具体如下：2-1)在Bx上施加一系列正弦小扰动，小扰动的频率在0.1Hz到2Hz之间等间隔地选取，频率间隔为f0。设Bx的变化量为ΔBx，则ΔBx满足：其中，ω0＝2πf0，k1f0＝0.1Hz，kNf0＝2Hz，k为[k1,kN]区间内的整数。bk和是频率为kf0的正弦小信号的幅值和相位；2-2)对系统进行机电暂态仿真，获取附加阻尼控制器输入量的变化量ΔP以及母线A的电压变化量ΔV；2-3)对ΔBx、ΔP以及ΔV进行傅里叶分解得到不同频率下的相量以及求出传递函数频率特性序列：2-4)采用数据拟合辨识出传递函数GP/B(s)以及GV/B(s)。更进一步而言，所述校正步骤具体包括：3)设传递函数GP/B(s)的主导极点为sd1，根据sd1获取系统低频振荡频率和阻尼比，并根据系统期望达到的阻尼比，确定校正后的主导极点，记该校正后的主导极点为sd；更进一步而言，所述整定步骤具体包括：4)去除步骤1)中加入的电纳可变的电容器模型，重新加入SVC；设SVC输出的电纳为B；在附加阻尼控制器断开的情况下，根据SVC模型和传递函数GV/B(s)推导出Y到B的传递函数GB/Y(s)；5)求取Y到P的开环传递函数GP/Y(s)，GP/Y(s)的表达式为：GP/Y(s)＝GB/Y(s)GP/B(s)，并求取GP/Y(s)在sd处的值GP/Y(sd)；6)基于GP/Y(sd)的相角和幅值，计算H(s)在sd处的相角和幅值，并根据自动控制原理中的根轨迹法整定附加阻尼控制器参数。进一步而言，上述计算中，H(s)在sd处的相角和幅值分别为：附加阻尼控制器传递函数具体形式为：根据arg(H(sd))和|H(sd)|，利用根轨迹法对附加阻尼控制器参数进行整定，整定的参数包括：放大系数KH，隔直环节时间常数TW以及超前滞后环节时间常数TH1、TH2。与现有技术相比，本专利技术达到的有益效果是：(1)测试信号法的小信号激励点选为外加电容器的电纳，无需SVC模型提供添加小信号激励的接口。(2)本专利技术方法利用测试信号法求出与大电网数据相关而与SVC模型无关的传递函数，然后根据SVC模型推导出附加阻尼控制器输出信号注入点到其输入信号的开环传递函数。当SVC模型参数发生改变时，无需再使用测试信号法，可直接计算开环传递函数，减少了工作量。附图说明图1是本专利技术的流程图。图2是实施例1和实施例2的SVC控制系统框图。图3是四机两区域测试系统示意图。图4是加入附加阻尼控制器前发电机G1和G3功角差的仿真曲线图。图5是加入附加阻尼控制器后发电机G1和G3功角差的仿真曲线图。具体实施方式下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：本实施例提出了一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法，其实施过程包括：用电纳可变的电容器模型替代SVC并求取该电容器模型到附加阻尼控制器输入量和母线电压的传递函数的步骤；对求取的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点进行校正的步骤；基于重新用SVC替代电纳可变的电容器模型后附加阻尼控制器输出量到输入量的开环传递函数在校正后的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点处的相角和幅值整定附加阻尼控制器参数的步骤。其具体过程如图1所示：图1步骤1描述的是，设SVC所在母线为母线A；在电网仿真数据中的母线A上，加入电纳可变的电容器模型，设该电容器模型的电纳为Bx，并去除原有的SVC。Bx的初始值等于原有SVC输出电纳的初始值。图1步骤2描述的是，设附加阻尼控制器输入量为P、输出量为Y、传递函数为H(s)，母线A的电压为V；选取Bx为激励点，利用测试信号法求取Bx到P的传递函数GP/B(s)以及BX到V的传递函数GV/B(s)。利用测试信号法求取传递函数GP/B(s)和GV/B(s)的步骤为：2-1)在Bx上施加一系列正弦小扰动，小扰动的频率在0.1Hz到2Hz之间等间隔地选取，频率间隔为f0。设Bx的变化量为ΔBx，则ΔBx满足：其中，ω0＝2πf0，k1f0＝0.1Hz，kNf0＝2Hz，k为[k1,kN]区间内的整数。bk和是频率为kf0的正弦小信号的幅值和相位；2-2)对系统进行机电暂态仿真，获取附加阻尼控制器输入量的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，包含以下步骤：替代步骤：用电纳可变的电容器模型替代SVC，并求取该电容器模型到附加阻尼控制器输入量和母线电压的传递函数；校正步骤：对求取的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点进行校正；整定步骤：基于重新用SVC替代电纳可变的电容器模型后，附加阻尼控制器输出量到输入量的开环传递函数，在校正后的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点处的相角和幅值，整定附加阻尼控制器参数。

【技术特征摘要】
1.一种SVC附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，包含以下步骤：替代步骤：用电纳可变的电容器模型替代SVC，并求取该电容器模型到附加阻尼控制器输入量和母线电压的传递函数；校正步骤：对求取的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点进行校正；整定步骤：基于重新用SVC替代电纳可变的电容器模型后，附加阻尼控制器输出量到输入量的开环传递函数，在校正后的电纳可变的电容器模型到附加阻尼控制器输入量的传递函数的主导极点处的相角和幅值，整定附加阻尼控制器参数。2.根据权利要求1所述的SVC附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述替代步骤具体包括：1)设SVC所在母线为母线A；在电网仿真数据中的母线A上，加入电纳可变的电容器模型，设该电容器模型的电纳为Bx，并去除原有的SVC；Bx的初始值等于原有SVC输出电纳的初始值；2)设附加阻尼控制器输入量为P、输出量为Y、传递函数为H(s)，母线A的电压为V；选取Bx为激励点，利用测试信号法求取Bx到P的传递函数GP/B(s)以及BX到V的传递函数GV/B(s)。3.根据权利要求1所述的SVC附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述校正步骤具体包括：3)设传递函数GP/B(s)的主导极点为sd1，根据sd1获取系统低频振荡频率和阻尼比，并根据系统期望达到的阻尼比，确定校正后的主导极点，记该校正后的主导极点为sd。4.根据权利要求1所述的SVC附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述整定步骤具体包括：4)去除步骤1)中加入的电纳可变的电容器模型，重新加入SVC；设SVC输出的电纳为B；在附加阻尼控制器断开的情况下，根据SVC模型和传递函数GV/B(s)推导出Y到B的传递函数GB/Y(s)；5)求取Y到P的开环传递函数GP/Y(s)，GP/Y(s)的表达式为：GP/Y(s)＝GB/Y(s)GP/B(s)，并求取GP/Y(s)在sd处的值GP/Y(sd)；6)基于GP/Y(sd)的相角和幅值，计算H(s)在sd处的相角和幅值，并根据自动控制原理中的根轨迹法整定附加阻尼控制器参数。5.根据权利要求2所述的SVC附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤2)中利用测试信号法求取Bx到P的传递函数GP/B(s)以及BX到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李威，于洋，吕亚洲，徐政，刘福锁，侯玉强，周野，宋晓芳，李碧君，薛峰，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，浙江大学，南京南瑞集团公司，国家电网公司，国网江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32