一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法技术

本发明专利技术公开了一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法。第一，基于广域测量技术获得电网实时运行参数，分析电网测量励磁系统在线无补偿频率响应特性，比较判断PSS需要补偿相位差异。第二，针对励磁系统无补偿频率响应特性差异较大的系统，由当前系统数据，采用SCE‑UA算法整定重要发电机组的PSS4B部分参数，实现对系统的相位补偿。本发明专利技术重点解决了PSS4B定值模型对不同电网规模适应性不足的问题，考虑到PSS4B模型参数众多，不易调节，本发明专利技术采用SCE‑UA整定重要机组的PSS4B参数，尽可能在高中低频率均提高系统阻尼，以更好适应当前励磁系统频率响应特性。

An adaptive method for PSS4B parameter adjustment based on wide area measurement

The invention discloses a PSS4B parameter adjustment method based on wide area measurement. First, based on wide area measurement technology, we get real-time operation parameters of power grid, analyze the online no compensation frequency response characteristics of power grid measurement excitation system, and compare PSS to compensate for phase difference. Second, according to the excitation systems'uncompensated frequency response system with different characteristics, from the current system data, PSS4B parameters using SCE UA algorithm tuning important generating units, realize the phase compensation of the system. The invention mainly solves the problem of the PSS4B value model of different grid scale lack of adaptability, taking into account the PSS4B model has many parameters and is not easy to adjust, the invention adopts PSS4B SCE UA tuning parameters important units, as far as possible in the high frequency rate to enhance the damping of the system, in order to better adapt to the current excitation system frequency response characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法
本专利技术属于电力系统领域，特别涉及一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法。
技术介绍
美国在60年代因联络线低频振荡引起的线路跳闸而造成了系统故障，于1969年开在励磁系统中增加功率的负反馈以提高电力系统阻尼，称为电力系统稳定器(PSS),这标志着PSS的正式提出并由此得到了大力的推广使用，这是迄今为止最早明确提出了PSS的国家。2000年,为了解决超低频振荡的问题，一个新PSS模型的概念在加拿大提了出来，后来被电气和电子工程师协会励磁小组分委员会修订的IEEE421.5版标准收录，并命名为PSS4B。PSS4B的优点比较明显，由于有三个分支，可以分别在三个感兴趣的频段进行增益的调整，并且互相影响较小，同时通过在各频段设置超前滞后的补偿环节，对角度进行相应调整，以满足各种不同振荡阻尼的模式下的要求。但是由于高频段的增益较高，可以通过在高频段设置高频段的陷波器及独立的增益设置，使高频的增益降低，减轻扭振振荡的风险。文献[袁亚洲等.基于RTDS的多频段电力系统稳定器效果验证[J].电力系统自动化，2013]基于RTDS进行了PSS4B的仿真分析，通过不同的中心频率来整定PSS4B参数，并验证了PSS4B在低、中、高频段对电力系统振荡的抑制效果，但是此方法整定的PSS4B在高频段提供的相位补偿量仍较小；文献[邱磊，王克文，李奎奎，等.多频段PSS结构设计和参数协调[J].电力系统保护与控制，2011]通过多机系统的仿真验证PSS4B应用于多机系统时的效果，但其仍是将PSS4B应用于滞后特性较小的励磁系统中来仿真得到的；文献[吴剑超.抑制超低频振荡的电力系统稳定器的分析与研究[D].北京：中国电力科学研究院，2014.]分析PSS4B的频率特性后指出典型参数下的PSS4B在高频段提供的相位超前较小，对滞后特性较大的系统无法提供很好的补偿，但是并没有提出解决方法。目前对PSS4B参数整定方法还不能达到各频段补偿效果均较好的使用方法，并且参数整定依据的是单机模型，对运行规模变化的系统来说，并不一定能够有较好的相位补偿效果。
技术实现思路
为解决PSS4B参数整定难度大，对电网运行规模适应性不强的问题，本专利技术提出了一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法。本专利技术具体采用以下技术方案：一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法，其特征在于：第一，基于广域测量技术获得电网实时运行参数，分析电网测量励磁系统在线无补偿频率响应特性，比较判断PSS4B需要补偿相位差异。第二，针对励磁系统无补偿频率响应特性差异较大的系统，由当前系统数据，采用SCE-UA算法整定重要发电机组的PSS4B部分参数，实现对系统的相位补偿。针对复杂拓扑的风电场等值建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)广域相测量环节获取电网实时运行数据；(2)基于实时相位数据，分析电网测量励磁系统在线无补偿频率响应特性，比较判断PSS4B需要补偿相位差异，判断电网规模是否有较大改变；(3)若电网规模在未来没有较大变化，保持当前的PSS4B参数运行，反之，则采用SCE-UA算法对重要机组的PSS4B参数进行整定。(4)校验PSS4B的相位补偿效果。在步骤(2)中，分析实时广域测量数据判断电网规模变化，具体包括以下内容：由广域测量技术获取发电机电磁转矩相角，分析综合补偿的频率响应特性曲线g(f)＝φ，其中f为系统频率，φ为电磁转矩增量与发电机频率差Δω之间的夹角，并计算中心频率临界范围fL±0.05Hz、fM±0.05Hz、fH±0.05Hz的综合相角和其中，fL、fM、fH为PSS4B相位补偿设置的低、中、高频的中心频率。实时计算phase值并与当前PSS4B参数整定后综合补偿效果进行对比，若两者差值大于某一限制，即可判定电网规模发生了较大变化，当前PSS4B参数不能满足励磁系统的相位补偿要求，需要进行适时调整，则转至步骤(3)；若差异不大，则继续检测比较。本专利技术中的角度及相角值均采用角度制，表示电磁功率在Δω-Δδ平面上与Δω轴的角度。正值表示超前Δω轴的角度，负值表示滞后Δω轴的角度。在步骤(3)中，采用SCE-UA算法调整PSS4B参数，具体包括以下内容：1)计算当前PSS4B的补偿相角，由综合补偿的频率响应特性曲线g(f)＝φ减去PSS4B补偿相角即可得到励磁系统的无补偿响应特性，无补偿时电磁转矩增量与发电机频率差Δω之间的夹角为φ0，综合补偿后的相角为φ。设置PSS4B模型参数应满足其中为PSS4B的补偿相角，因此本专利技术采用目标函数为各频段的补偿相位差之和式中k表示采样数目，为第fi个采样点的PSS4B补偿相角，为第fi个采样点的无补偿相角。约束条件KD.PSS+KD0>0，即PSS4B提供的阻尼系数KD.PSS与无补偿时系统阻尼系数KD0之和为正。2)确定待优化的PSS4B参数，如下：KL1、KL2低频段信号放大倍数，KI1、KI2中频段信号放大倍数，KH1、KH2高频段调节信号放大倍数，TL5、TL6、TL11、TL12低频段移相环节时间常数，TI5、TI6、TI11、TI12中频段移相环节时间常数，TH5、TH6、TH11、TH12高频段移相环节时间常数，共18个参数。当系统规模变化需要调整PSS4B参数时，可只优化KL1、KI1、KH1、TL5、TL6、TI5、TI6、TH5、TH6这9个参数。3)程序初始化。设置SCE-UA算法的参数：系统维数n＝9，参与进化的复合型个数w＝3，每个复合型的顶点数d＝2n+1，子复合型顶点数dn＝n+1，每个复合型产生后代个数δ＝1，进化次数λ＝2n+1，样本点数目m＝w×d。4)随机产生m个样本点，计算每一个点的目标函数值f，并按照目标函数值由小到大的顺序排序，将排序后的数据组记为M。5)划分复合型群体，将步骤4)的数据组M划分为w个复合型，对每个复合型进行CCE进化计算，由目标函数值的优劣性筛选父代个体产生的随机子代，最终形成经遗传进化后的优化群体。6)将进化后的复合型群体混合，重新进行目标函数的升序排序，构成数据组M，确定是否满足收敛条件且KD.PSS+KD0>0。若满足收敛条件，则结束程序，若不满足收敛条件，继续步骤5)。在步骤(4)中，校验PSS4B的相位补偿效果，具体包括以下内容：采用优化参数整定PSS4B各参数，对励磁系统和PSS4B的传递函数进行分析，得到整个系统的幅频及相位特性，关注电磁转矩在Δω-Δδ坐标平面上相角特性，当该PSS4B参数能够使电磁转矩的阻尼转矩即电磁转矩在Δω正方向同相的力矩为正，则表示这组参数对系统补偿效果良好。为了校验PSS4B参数对系统规模有一定适应性，应当通过小干扰分析进一步校验整个系统的阻尼特性，寻找系统是否存在负阻尼及弱阻尼模式，与重要机组相关模式均为中等以上阻尼时，表明这组优化参数对目前的电网规模有较强的适应性。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提出的一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法，专利技术重点解决了PSS4B定值模型对不同电网规模适应性不足的问题，考虑到PSS4B模型参数众多，不易调节，本专利技术采用SCE-UA整定重要机组的PSS4B参数，尽可能在高中低频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法，其特征在于：第一，基于广域测量技术获得电网实时运行参数，分析电网测量励磁系统在线无补偿频率响应特性，比较判断PSS需要补偿相位差异。第二，针对励磁系统无补偿频率响应特性差异较大的系统，由当前系统数据，采用SCE‑UA算法整定重要发电机组的PSS4B部分参数，实现对系统的相位补偿。

【技术特征摘要】
1.一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法，其特征在于：第一，基于广域测量技术获得电网实时运行参数，分析电网测量励磁系统在线无补偿频率响应特性，比较判断PSS需要补偿相位差异。第二，针对励磁系统无补偿频率响应特性差异较大的系统，由当前系统数据，采用SCE-UA算法整定重要发电机组的PSS4B部分参数，实现对系统的相位补偿。2.一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)广域相测量环节获取电网实时运行数据；(2)基于实时相位数据，分析电网测量励磁系统在线无补偿频率响应特性，比较判断PSS需要补偿相位差异，判断电网规模是否有较大改变；(3)若电网规模在未来没有较大变化，保持当前的PSS参数运行，反之，则采用SCE-UA算法对重要机组的PSS4B参数进行整定。(4)校验PSS4B的相位补偿效果。3.根据权利要求2所述的一种基于广域测量的PSS4B参数调节适应方法，其特征在于：在步骤(2)中，分析实时广域测量数据判断电网规模变化，具体包括以下内容：由广域测量技术获取发电机电磁转矩相角，分析综合补偿的频率响应特性曲线g(f)＝φ，其中f为系统频率，φ为电磁转矩增量与发电机频率差Δω之间的夹角，并计算中心频率临界范围fL±0.05Hz、fM±0.05Hz、fH±0.05Hz的综合相角和其中，fL、fM、fH为PSS4B相位补偿设置的低、中、高频的中心频率。实时计算phase值并与当前PSS4B参数整定后综合补偿效果进行对比，若两者差值大于某一限制，即可判定电网规模发生了较大变化，当前PSS4B参数不能满足励磁系统的相位补偿要求，需要进行适时调整，则转至步骤(3)；若差异不大，则继续检测比较。本发明中的角度及相角值均采用角度制，表示电磁功率在Δω-Δδ平面上与Δω轴的角度。正值表示超前Δω轴的角度，负值表示滞后Δω轴的角度。4.根据权利要求4所述的一种基于状态预测的PSS4B放大倍数调节适应方法，其特征在于：在步骤(3)中，采用SC...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐郑，庄舒仪，张红颖，王官宏，李莹，李文峰，赵红生，
申请(专利权)人：华北电力大学，中国电力科学研究院，国家电网公司，国网湖北省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11