基于新型超低频振荡附加稳定器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新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法，首先针对传统PSS结构进行改进，在传统PSS结构上附加低通分支，构建新型超低频振荡附加稳定器，然后基于多种场景集，提出了该新型超低频振荡附加稳定器的参数鲁棒整定方法，从而得到了在多种工况情形下均可有效抑制系统超低频振荡的参数，最后通过这些参数完善新型超低频振荡附加稳定器，并用于电网中抑制超低频信号的振荡。

Suppression of Ultra-Low Frequency Oscillation Based on New Ultra-Low Frequency Oscillation Additional Stabilizer

The invention discloses a method for suppressing ultra-low frequency oscillation based on a new ultra-low frequency oscillation additional stabilizer. Firstly, the traditional PSS structure is improved by adding a low-pass branch to the traditional PSS structure, and a new ultra-low frequency oscillation additional stabilizer is constructed. Then, based on a variety of scene sets, a robust parameter tuning method of the new ultra-low frequency oscillation additional stabilizer is proposed, thereby obtaining a new ultra-low frequency oscillation additional stabilizer. The parameters of Ultra-Low Frequency Oscillation can be effectively suppressed under various operating conditions. Finally, the new Ultra-Low Frequency Oscillation Additional Stabilizer is improved by these parameters and used to suppress the Ultra-Low Frequency Oscillation in power grid.

【技术实现步骤摘要】
基于新型超低频振荡附加稳定器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，涉及一种基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法。
技术介绍
我国电网近期发生多次振荡频率低于0.1Hz的超低频振荡事件，严重威胁电力系统安全运行。回溯至2016年，云南电网在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。2017年，锦苏直流进行孤岛实验期间，同样出现了振荡频率约为0.07Hz的超低频振荡现象。2018年，四川电科院对西南电网独立运行风险评估中发现，在小负荷方式下，网内超过50％交流线在故障情形下均可引起超低频振荡现象。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(电力系统稳定调节器)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。其次，传统PSS总是在低频段尤其在超低频段提供较大的相位领先，从而限制了其在低频段提供在可靠的阻尼，甚至可能提供负阻尼。因此，利用附加传统PSS来抑制超低频振荡的策略并不可行。
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，提供一种基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法，通过在传统PSS结构中增加低通分支，进而滤出超低频振荡信号成分，从而可有效抑制超低频振荡。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、构建新型PSS控制结构；在传统PSS1A简化结构上增加低通分支，构建出新型超低频振荡附加稳定器；(2)、设置新型超低频振荡附加稳定器的参数；(2.1)、设置新型超低频振荡附加稳定器的低通分支参数；(2.1.1)、设置带通环节传递函数为：其中，T为对称带通环节时间常数，R为带通的补偿系数，可通过改变R的大小来调节带通滤波器带宽，s为S域算子；(2.1.2)、设置带通环节中的参数；根据带通环节中心频率处的幅值为1，设置带通环节中的参数KL1与KL2为：根据传递函数G2(s)设置带通环节其余参数；设置带通环节频率fd和带通的补偿系数R；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；根据振荡频率集F设置fd和R：其中，fmin与fmax为振荡频率集F中频率的最小值与最大值，σ为频率裕量，B为通频带宽，通过不断调节R值使得带通滤波器带宽为B；(2.2)、设置新型超低频振荡附加稳定器其他环节参数(2.2.1)、在多种工况情形下构建计及超低频振荡场景集的目标函数；其中，ui为新型超低频振荡附加稳定器中待整定参数，U为其可行域，W为场景集，α(ui,wi)为在场景情形wi时，系统的待整定参数设置为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；(2.2.2)、利用粒子群算法对上述目标函数进行迭代寻优，最终寻优求解得到um，其内部变量即为相应的新型超低频振荡附加稳定器各环节设置参数值；(3)、将新型超低频振荡附加稳定器用于电网中，通过新型超低频振荡附加稳定器中的低通分支滤出超低频振荡信号，从而抑制超低频信号引起的振荡。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法，首先针对传统PSS结构进行改进，在传统PSS结构上附加低通分支，构建新型超低频振荡附加稳定器，然后基于多种场景集，提出了该新型超低频振荡附加稳定器的参数鲁棒整定方法，从而得到了在多种工况情形下均可有效抑制系统超低频振荡的参数，最后通过这些参数完善新型超低频振荡附加稳定器，并用于电网中抑制超低频信号的振荡。同时，本专利技术基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法还具有以下有益效果：(1)、本专利技术所提出的PSS弥补了传统PSS在抑制超低频振荡过程中存在的不足，对于超低频振荡可提供更为可靠的阻尼，可以有效的抑制系统中的超低频振荡模式；(2)、本专利技术所提出的参数整定过程充分考虑系统存在的复杂情形，整定所得的参数对于多种工况下的超低频振荡均有较好的抑制效果。附图说明图1是本专利技术基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法流程图；图2是新型超低频振荡附加稳定器AULFOPSS结构图；图3是某水电区域外送通道接线图；图4是川五一桥#1机组在场景1的频率偏差变化轨迹；图5是川五一桥#1机组在场景2的频率偏差变化轨迹；图6是川五一桥#1机组在场景4的频率偏差变化轨迹。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。实施例在本实施例中，对某一地区的水电机群进行实例分析，图3为系统等值简化拓扑，包含17台水电机组，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。下面我们结合如图1，对本专利技术基于新型超低频振荡附加稳定器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、构建新型PSS控制结构；针对传统PSS进行改进，在典型PSS1A简化结构基础之上附加低通分支，增强了其对于超低频振荡的抑制能力，形成新型超低频振荡附加稳定器，其结构如图2所示；S2、设置新型超低频振荡附加稳定器的参数；在本实施例中，将新型超低频振荡附加稳定器分别配置在川铁河厂#1、川江边#1、川偏桥#3机组上；S2.1、设置新型超低频振荡附加稳定器的低通分支参数；S2.1.1、新型超低频振荡附加稳定器结构中，其低通分支能够滤出超低频振荡信号成分，低通分支中的带通环节采用差分滤波法，带通环节传递函数为：其中，T为对称带通环节时间常数，R为带通的补偿系数，可通过改变R的大小来调节带通滤波器带宽，s为S域算子；S2.1.2、设置带通环节中的参数；传递函数的中心频率时,带通环节的幅值最大，相位为零，可以得到此时的G2(jwd)即为：为使得带通环节需要设置的参数最小，要求带通环节中心频率点处的幅值为1，则KL1与KL2设置为：根据传递函数G2(s)设置带通环节其余参数；由上述表达式可知，带通环节参数的设置需要明确fd、ωd＝2πfd以及R取值。其中，fd的取值为带通环节频率，即应为超低频振荡模式的振荡频率；R为带通的补偿系数，与带通宽度相关。而超低频振荡频率与水轮机的运行工况强相关，因此随着水轮机组运行工况的改变，超低频振荡的振荡频率会随之变化。为使得各种工况情形下的振荡频率均在通频带内，fd以及R的确定就尤为关键。传统的设置方法变得不再适宜。为此，本实施例提出如下的fd以及R的设置方法：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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、构建新型PSS控制结构；在传统PSS1A简化结构上增加低通分支，构建出新型超低频振荡附加稳定器；(2)、设置新型超低频振荡附加稳定器的参数；(2.1)、设置新型超低频振荡附加稳定器的低通分支参数；(2.1.1)、设置带通环节传递函数为：

【技术特征摘要】
1.一种基于新型超低频振荡附加稳定器抑制超低频振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、构建新型PSS控制结构；在传统PSS1A简化结构上增加低通分支，构建出新型超低频振荡附加稳定器；(2)、设置新型超低频振荡附加稳定器的参数；(2.1)、设置新型超低频振荡附加稳定器的低通分支参数；(2.1.1)、设置带通环节传递函数为：其中，T为对称带通环节时间常数，s为S域算子；(2.1.2)、设置带通环节中的参数；根据带通环节中心频率处的幅值为1，设置带通环节中的参数KL1与KL2为：根据传递函数G2(s)设置带通环节其余参数；设置带通环节频率fd和带通的补偿系数R；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频率；根据振荡频率集F设置fd和R：其中，fmin与fmax为振荡频率集F中频率的最小值与最大值，σ为频率裕量，B为通频带宽，通过不断调节R值使得带通滤波器带宽为B；(2...

【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