一种基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于PSS4B‑L抑制超低频振荡的方法，基于机组的运行工况确定超低频场景集，再计及上述场景集，通过设置PSS4B‑L带通环节、超前滞后环节、限幅环节相关变量的参数，结合一类多变量阻尼比灵敏度进行PSS4B‑L的最优选址进行判定，以确定PSS4B‑L的最优安装位置，最终达到抑制超低频振荡的目的。

A Method of Suppressing Ultra-Low Frequency Oscillation Based on PSS4B-L

The invention discloses a method for suppressing ultra-low frequency oscillation based on PSS4B_L. The ultra-low frequency scene set is determined based on the operation condition of the unit, and then the above scene set is taken into account. By setting the parameters of PSS4B_L band-pass link, lead-lag link and limit link, the PSS4B_is carried out in combination with a class of multi-variable damping ratio sensitivity. The optimal location of PSS4B L is determined to determine the optimal installation location of PSS4B L, and ultimately to achieve the purpose of suppressing ultra-low frequency oscillation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法
本专利技术属于电网安全稳定控制
，更为具体地讲，涉及一种基于多频段电力系统稳定调节器低频段结构(PSS4B-L)抑制超低频振荡的方法。
技术介绍
近年来，实际电网中发生多次频率低于0.1Hz的超低频振荡事件，2017年、锦苏直流进行孤岛实验期间，孤岛内部调速器失稳，导致系统出现频率约为0.07Hz的频率异常波动情况。云南电网在2016年进行异步联网实验时，网内产生了频率为0.05Hz，波动在49.9～50.1Hz之间的振荡，振荡持续25分钟，严重威胁了电力系统安全运行。因此就超低频振荡的机理进行分析，提出有效的超低频振荡的控制策略对于电力系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。针对超低频振荡的抑制问题，现有研究多是基于优化调速器参数来抑制超低频振荡，但该措施在抑制超低频振荡的同时会引起调速器调速性能的下降。而相关研究表明理论上可通过附加PSS抑制超低频振荡，但传统PSS在超低频段提供的阻尼较小，无法有效抑制超低频振荡。多频段结构的PSS4B通过独立调节各频段的增益、相位、限幅以及滤波器参数，为各个频段的振荡提供合适的阻尼，解决了传统PSS低频段抑制振荡能力不足的问题。鉴于此，本专利提出一种基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法，通过在各种工况情形对PSS4B-L各环节参数进行整定以确保其具备鲁棒性，再结合一类多变量阻尼比灵敏度进行PSS4B-L的最优选址进行判定，以确定PSS4B-L的最优安装位置，最终达到抑制超低频振荡的目的。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、依据水轮机组的运行工况，确定产生超低频振荡的场景集W，再对场景集内所有场景逐一进行辨识，形成振荡频率集F；其中，wp表示产生超低频振荡的第p个场景，fp表示第p个场景所对应的超低频振荡频率；(2)、基于多变量阻尼比相对灵敏度的PSS4B-L选址判定(2.1)、计算第i种超低频振荡场景wi下，第k台发电机组配置PSS4B-L的多变量阻尼比相对灵敏度其中，Sk_i为场景为wi时第k台发电机组的多变量阻尼比相对灵敏度；ξi为系统的超低频振荡模式阻尼比，Vk为第k台发电机组配置的PSS4B-L输出，ξi0为ξi的给定值，Vk0为变量Vk对应的稳态值，r为采样点，θ1,θ2,…,θm为PSS4B-L中各环节中的变量；对上式进行变形可得：(2.2)、采用中值法计算(2.3)、对进行离散化处理，再计算各采样点绝对值的平均值：其中，R为PSS4B-L的输出曲线上的总采样点数；(2.4)、计算多变量阻尼比相对灵敏度的具体取值Ak_i：(2.5)、重复步骤(2.1)-(2.4)依次计算场景集W内其余超低频振荡场景对PSS4B-L的多变量阻尼比相对灵敏度的取值；(2.6)、对所有超低频振荡场景下的多变量阻尼比相对灵敏度的取值进行累加求均值处理，得到多种场景下的综合阻尼比灵敏度为：其中，Ak-i为在场景i下的多变量阻尼比相对灵敏度的取值；(2.7)、将第k台发电机在多种场景下的综合阻尼比灵敏度与预设的阻尼比灵敏度阈值ψ比较，如果则在第k台发电机组处安装PSS4B-L，否则不安装，并进入步骤(2.8)；(2.8)、重复步骤(2.1)-(2.7)，继续判断剩余台发电机组处是否安装PSS4B-L，并在满足条件的发电机处安装上PSS4B-L；(3)、设置PSS4B-L带通环节参数其中，fd为带通环节的中心频率；R为带通的补偿系数，与带通宽度B相关；为了使各种工况情形下的振荡频率均在通频带内，fd和B满足如下关系：其中，fmin与fmax为振荡频率集F中频率的最小值与最大值，δ为频率裕量；(4)、设置PSS4B-L超前滞后相位环节以及幅值限幅环节参数在多种工况情形，构建超低频振荡场景集的目标函数：其中，ui为模型中待优化参数，其包含超前滞后相位环节以及幅值限幅环节中所有待优化参数，U为其可行域；α(ui,wi)为在场景wi情形时，系统的待优化参数设置为ui时，超低频振荡模式所对应的实部，ξ'min(ui,wi)为除了超低频振荡模式外的其他振荡模式中阻尼最小值，ξ0为给定阻尼下限值；(5)、根据上述步骤(2)中各发电机组所确定的安装PSS4B-L的位置，并结合步骤(3)、(4)设置的各参数，对系统进行模式识别，达到抑制系统的超低频振荡。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法，基于机组的运行工况确定超低频场景集，再计及上述场景集，通过设置PSS4B-L带通环节、超前滞后环节、限幅环节相关变量的参数，结合一类多变量阻尼比灵敏度进行PSS4B-L的最优选址进行判定，以确定PSS4B-L的最优安装位置，最终达到抑制超低频振荡的目的。同时，本专利技术基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法还应具有以下有益效果：(1)、本专利技术提出的PSS4B-L参数设置方法充分考虑系统的多种工况情形，整定所得的PSS4B-L参数具备较好的鲁棒性，在多种工况情形下均具有较好的抑制超低频振荡能力；(2)、依据多变量阻尼比灵敏度可识别超低频振荡模式的强相关机组，在灵敏度较大处安装PSS4B-L具有更佳的控制效果。附图说明图1是本专利技术基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法流程图；图2是PSS4B-L的结构图；图3是西南某区域水电模型图；图4是配置PSS4B-L前后系统部分机组的频率偏差的波动曲线；图5场景2情形下配置PSS4B-L前后川江边#1机组频率偏差曲线；图6场景4情形下配置PSS4B-L前后川江边#1机组频率偏差曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法流程图。在本实施例中，将上述措施应用西南某区域水电进行实例分析，系统等值简化拓扑如图3所示，包含17台水电机组，为更加精细的反映系统机电暂态特性，发电机组均采用五阶模型。水电机组总装机容量约为1200MW，区域内负荷可忽略不计，水电机群产生的功率通过升压接入220KV电网，然后汇集至川九龙220KV变电站，最后经升压至500KV与主网进行连接实现外送。下面我们结合图1和图3，对本专利技术一种基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法进行详细说明，具体包括以下步骤：S1、结合图3所示的水电模型拓扑图，依据水轮机组的运行工况，以不同的水锤效应时间常数值进行表征，通过调整部分水轮机组水锤效应时间常数值，形成如表1所示场景集；场景集川江边#1川穿偏桥#1川五一桥#1川沙坪#1川踏卡#1场景12.02.02.01.01.0场景21.02.03.02.04.0场景34.04.04.04.04.0场景42.52.53.03.04.0场景55.05.04.02.01.0场景65.05.05.05.05.0表1再对场景集内场景逐一进行辨识，形成表2所示的振荡频率集F。表2S2、基于多变量阻尼比灵敏度的PSS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PSS4B‑L抑制超低频振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、依据水轮机组的运行工况，确定产生超低频振荡的场景集W，再对场景集内所有场景逐一进行辨识，形成振荡频率集F；

【技术特征摘要】
1.一种基于PSS4B-L抑制超低频振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、依据水轮机组的运行工况，确定产生超低频振荡的场景集W，再对场景集内所有场景逐一进行辨识，形成振荡频率集F；其中，wp表示产生超低频振荡的第p个场景，fp表示第p个场景所对应的超低频振荡频率；(2)、基于多变量阻尼比相对灵敏度的PSS4B-L选址判定(2.1)、计算第i种超低频振荡场景wi下，第k台发电机组配置PSS4B-L的多变量阻尼比相对灵敏度其中，Ski为场景为wi时第k台发电机组的多变量阻尼比相对灵敏度；ξi为系统的超低频振荡模式阻尼比，Vk为第k台发电机组配置的PSS4B-L输出，ξi0为ξi的给定值，Vk0为变量Vk对应的稳态值，θ1,θ2,…,θm为PSS4B-L中各环节中的变量；对上式进行变形可得：(2.2)、采用中值法计算(2.3)、对进行离散化处理，再计算各采样点绝对值的平均值：其中，R为PSS4B-L的输出曲线上的总采样点数；(2.4)、计算多变量阻尼比相对灵敏度的具体取值Ak：(2.5)、重复步骤(2.1)-(2.4)依次计算场景集W内其余超低频振荡场景对PSS4B-L的多变量阻尼比相对灵敏度的取值；(2.6)、对所有超低频振荡场景下的多变量阻尼比相对灵敏度的取值进行累加求均值处理，得到多种场景下的综综合合阻尼比灵敏度为：其中，Ak-...

【专利技术属性】
技术研发人员：易建波，黄琦，井实，张国洲，董彬彬，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51