抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法及装置，解决了针对静止无功补偿器SVC和长距离线路之间产生相互作用引发的电磁振荡进行抑制的SVC阻尼控制策略及其参数整定的控制方法问题。本发明专利技术通过增加阻尼控制环节，在不降低电压动态恢复速率前提下，增加系统阻尼，提高系统稳定性；通过对电磁振荡频段内评价电网系统建模及电网系统等值模型的等值边界向外部扩展，确定等值边界后，构建含SVC的电网的电磁暂态小扰动模型及进行特征模态计算，同时兼顾时域指标和频域指标的SVC附加阻尼控制器的控制效果评价指标，并进行目标优化得到SVC附加阻尼控制器的最优参数，用于抑制SVC引起交流长线路电磁振荡和快速调节电压。

【技术实现步骤摘要】
抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法及装置
本专利技术涉及静止无功补偿器SVC控制策略
，具体涉及抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法及装置。
技术介绍
静止无功补偿器SVC的基本任务根据母线电压的变化，自动调节SVC无功功率输出，使得母线电压到达设定值，同时在暂态过程中为电网提供无功功率支撑。在含有交流线路长度超过1000km的系统当中，线路上的滤波过程时间常数不可忽略，因此可能和SVC之间产生相互作用，从而引发系统的电磁振荡，导致系统稳定破坏。此类电网结构通常出现在经济欠发达但清洁能源丰富的偏远山区，例如我国青海、新疆、西藏等地。虽然电磁振荡有可能通过降低SVC的PI控制放大倍数来实现，但此种方式也可能同时降低其电压调节的快速性，无法充分发挥SVC的动态调节性能。此外，通常的SVC控制器参数整定时对系统侧采用同短路容量等值的方法，无法准确反映系统的电磁暂态特性，进而无法准确判定系统接入SVC以后的动态响应特性和稳定性，导致整定的参数不正确，从而抑制振荡的效果不佳。现有对电力电子控制器引发系统电磁振荡的研究主要集中在双馈或直驱风机和带串补的长距离输电线路之间的相互作用。目前，尚未有针对静止无功补偿器SVC和长距离线路之间的电磁振荡进行抑制的SVC阻尼控制策略及其参数整定的控制方法的提出。本专利技术可填补抑制SVC引起交流长线路电磁振荡的阻尼控制方法的技术空白。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：在含有交流线路长度超过1000km的系统当中，针对静止无功补偿器SVC和长距离线路之间产生相互作用引发的电磁振荡进行抑制的SVC阻尼控制策略及其参数整定的控制方法问题，本专利技术提供了解决上述问题的抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法及装置。本专利技术通过下述技术方案实现：一种抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法，阻尼控制方法包括如下步骤：S1：获取待优化静止无功补偿器SVC一次电路元件参数数据和电网侧基础资料参数数据，并进行各参数数据初始化；S2：利用步骤S1获取的所述电网侧基础资料参数数据构建电网系统等值模型，进行电力网络频率相关节点导纳矩阵和从SVC接入点看入的频率相关节点导纳矩阵分析，并将所述电网系统等值模型的等值边界向外部扩展来进行所关心频段内的阻尼特性分析与校验；S3：利用步骤S1获取的所述待优化静止无功补偿器SVC一次电路元件参数数据构建含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型，且SVC控制逻辑采用定电压PI控制和电压反馈的附加阻尼控制，并对含SVC控制逻辑的电网系统的电磁振荡模式的方程进行线性化分析；S4：利用步骤S2构建的所述电网系统等值模型和步骤S3构建的所述含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型进行SVC附加阻尼控制器的参数整定；S5：根据步骤S4获得的所述SVC附加阻尼控制器的最优参数用于抑制SVC引起交流长线路电磁振荡和快速调节电压。本专利技术上述方案的原理是：基于在含有交流线路长度超过1000km的系统当中，针对静止无功补偿器SVC和长距离线路之间产生相互作用引发的电磁振荡进行抑制的SVC阻尼控制策略及其参数整定的控制方法问题，本专利技术采用上述方案通过增加阻尼控制环节，在不降低电压动态恢复速率的前提下，增加系统阻尼，提高系统稳定性；通过对电磁振荡频段内评价电网系统建模及电网系统等值模型的等值边界向外部扩展，将电力网络近似等效为电压源、电感、电容、电阻四种集总参数元件构建电网系统等值模型，确定等值边界后，构建含SVC的电网的电磁暂态小扰动模型及进行特征模态计算，同时兼顾时域指标和频域指标的SVC附加阻尼控制器的控制效果评价指标，并进行目标优化得到SVC附加阻尼控制器的最优参数，用于抑制SVC引起交流长线路电磁振荡和快速调节电压；本专利技术方法过程合理，可以保证电网系统接入SVC以后的动态响应特性和稳定性的情况下，实现参数的整定和优化，从而抑制SVC引起交流长线路电磁振荡的效果好，并且可以快速调节电压。进一步地，步骤S4中的SVC附加阻尼控制器的参数整定的步骤如下：S41：通过电磁暂态仿真进行SVC电压调节的快速性判别，所述SVC电压调节的快速性判别采用电磁暂态仿真获得时域指标，包括如下步骤：S411：根据步骤S2确定电磁暂态等值边界，并建立目标网架和SVC的电磁暂态模型；S412：在给定扰动下，对所述SVC的电磁暂态模型进行电磁暂态仿真；S413：对步骤S412的电磁暂态仿真获得的电压曲线进行分析，并确定扰动后SVC控制点电压首次达到参考电压95％以内的时间T1；S42：通过特征值分析进行SVC振荡模式衰减的时间常数获得，所述SVC振荡模式衰减的时间常数采用特征值分析获得频域指标，包括如下步骤：S421：结合步骤S2确定电磁暂态边界和步骤S3来构建电磁暂态模型；S422：根据步骤S3计算目标网架的电磁振荡模式，提取振荡频率在10-50Hz之间的模态，选择其中实部σ最大的模态计算衰减时间常数T2；S423：在参数数据初始化过程中遇到振荡发散模态，进行减小PI环节放大倍数，根据步骤S422重新计算T2；S43：结合步骤S41获得的T1和步骤S42获得的T2进行SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析，所述SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析公式采用H＝k1T1+k2T2，其中，T1是在给定扰动后，控制点电压首次达到参考电压95％以内的时间，k1是控制点电压恢复时间的目标权重，T2是控制器电磁振荡模式衰减的时间常数，k2是控制器电磁振荡模式衰减时间常数的目标权重；S44：根据步骤S43获取的所述SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析，计算优化目标，调整所述SVC附加阻尼控制器参数，直至所述优化目标收敛从而获得所述SVC附加阻尼控制器的最优参数，否则返回步骤S4重新搜索更新所述SVC附加阻尼控制器参数。进一步地，步骤S44中计算优化目标使用粒子群优化算法，并根据步骤S43所述SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析的效果评价指标达到最小值点时，所述粒子群优化算法收敛。进一步地，步骤S3中所述含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型由可控电抗器支路TCR和交流滤波器组并联组成，所述SVC控制逻辑针对可控电抗器支路TCR建模公式为电力网络模型、可控电抗器支路TCR和交流滤波器组构成，所述SVC控制逻辑针对可控电抗器支路TCR建模公式为其中，ILsvc＝[ILsvcdILsvcq]T,Uldq＝[UldUlq]T；ILsvc是dq坐标系下的TCR支路电流向量，ILsvcd是支路电流d轴分量，ILsvcq是支路电流q轴分量；Uldq是dq坐标系下的TCR支路并网点电压向量，Uld、Ulq分别为并网点电压的d轴分量和q轴分量；BTCR1是PI控制器输出的支路电纳、BTCR2是阻尼控制器输出的支路电纳，s为拉普拉斯算子。进一步地，步骤S3中所述含SVC控制逻辑的电网系统线性化为求解其广义特征值为λ＝σ±jω形式，对应的阻尼比为振荡频率为其中，σ为特征值实部，ω为特征值虚部，j为虚数单位。进一步地，步骤S1中所述待优化静止无功补偿器SVC一次电路元件参数数据包括滤波器容量、滤波器电容、滤波器电抗、滤波器电阻、TCR容量、TCR电抗，所述电网侧基础资料参数数据包括输电线路长度、输电线路每公里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法，其特征在于：阻尼控制方法包括如下步骤：S1：获取待优化静止无功补偿器SVC一次电路元件参数数据和电网侧基础资料参数数据，并进行各参数数据初始化；S2：利用步骤S1获取的所述电网侧基础资料参数数据构建电网系统等值模型，进行电力网络频率相关节点导纳矩阵和从SVC接入点看入的频率相关节点导纳矩阵分析，并将所述电网系统等值模型的等值边界向外部扩展来进行所关心频段内的阻尼特性分析与校验；S3：利用步骤S1获取的所述待优化静止无功补偿器SVC一次电路元件参数数据构建含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型，且SVC控制逻辑采用定电压PI控制和电压反馈的附加阻尼控制，并对含SVC控制逻辑的电网系统的电磁振荡模式的方程进行线性化分析；S4：利用步骤S2构建的所述电网系统等值模型和步骤S3构建的所述含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型进行SVC附加阻尼控制器的参数整定；S5：根据步骤S4获得的所述SVC附加阻尼控制器的最优参数用于抑制SVC引起交流长线路电磁振荡和快速调节电压。

【技术特征摘要】
1.一种抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法，其特征在于：阻尼控制方法包括如下步骤：S1：获取待优化静止无功补偿器SVC一次电路元件参数数据和电网侧基础资料参数数据，并进行各参数数据初始化；S2：利用步骤S1获取的所述电网侧基础资料参数数据构建电网系统等值模型，进行电力网络频率相关节点导纳矩阵和从SVC接入点看入的频率相关节点导纳矩阵分析，并将所述电网系统等值模型的等值边界向外部扩展来进行所关心频段内的阻尼特性分析与校验；S3：利用步骤S1获取的所述待优化静止无功补偿器SVC一次电路元件参数数据构建含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型，且SVC控制逻辑采用定电压PI控制和电压反馈的附加阻尼控制，并对含SVC控制逻辑的电网系统的电磁振荡模式的方程进行线性化分析；S4：利用步骤S2构建的所述电网系统等值模型和步骤S3构建的所述含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型进行SVC附加阻尼控制器的参数整定；S5：根据步骤S4获得的所述SVC附加阻尼控制器的最优参数用于抑制SVC引起交流长线路电磁振荡和快速调节电压。2.根据权利要求1所述的一种抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法，其特征在于：步骤S4中的SVC附加阻尼控制器的参数整定的步骤如下：S41：通过电磁暂态仿真进行SVC电压调节的快速性判别，所述SVC电压调节的快速性判别采用电磁暂态仿真获得时域指标，包括如下步骤：S411：根据步骤S2确定电磁暂态等值边界，并建立目标网架和SVC的电磁暂态模型；S412：在给定扰动下，对所述SVC的电磁暂态模型进行电磁暂态仿真；S413：对步骤S412的电磁暂态仿真获得的电压曲线进行分析，并确定扰动后SVC控制点电压首次达到参考电压95％以内的时间T1；S42：通过特征值分析进行SVC振荡模式衰减的时间常数获得，所述SVC振荡模式衰减的时间常数采用特征值分析获得频域指标，包括如下步骤：S421：结合步骤S2确定电磁暂态边界和步骤S3来构建电磁暂态模型；S422：根据步骤S3计算目标网架的电磁振荡模式，提取振荡频率在10-50Hz之间的模态，选择其中实部σ最大的模态计算衰减时间常数T2；S423：在参数数据初始化过程中遇到振荡发散模态，进行减小PI环节放大倍数，根据步骤S422重新计算T2；S43：结合步骤S41获得的T1和步骤S42获得的T2进行SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析，所述SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析公式采用H＝k1T1+k2T2，其中，T1是在给定扰动后，控制点电压首次达到参考电压95％以内的时间，k1是控制点电压恢复时间的目标权重，T2是控制器电磁振荡模式衰减的时间常数，k2是控制器电磁振荡模式衰减时间常数的目标权重；S44：根据步骤S43获取的所述SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析，计算优化目标，调整所述SVC附加阻尼控制器参数，直至所述优化目标收敛从而获得所述SVC附加阻尼控制器的最优参数，否则返回步骤S4重新搜索更新所述SVC附加阻尼控制器参数。3.根据权利要求1所述的一种抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法，其特征在于：步骤S44中计算优化目标使用粒子群优化算法，并根据步骤S43所述SVC附加阻尼控制器的控制效果评价分析的效果评价指标达到最小值点时，所述粒子群优化算法收敛。4.根据权利要求1所述的一种抑制静止无功补偿器引起电磁振荡阻尼控制方法，其特征在于：步骤S3中所述含SVC控制逻辑的电网系统电磁振荡模型由电力网络模型、可控电抗器支路TCR和交流滤波器组构成，所述SVC控制逻辑针对可控电抗器支路TCR建模公式为其中，Ul是机端电压幅值，kp是控制器比例控制增益，ki是控制器积分控制增益，Tv是控制时延，Uref是参考电压值，s为拉普拉斯算子。5.根据权利要求1所述的一种抑制静止无功补偿器引起电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昕炜，史华勃，张华，魏巍，陈刚，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51