抑制电力系统低频振荡的方法、系统及计算机存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种抑制电力系统低频振荡的方法、系统及计算机存储介质，电力系统在用电侧采用柔性负荷，在输电侧采用UPFC，柔性负荷采取频率反馈控制策略，UPFC串联侧变流器采取基于功率反馈的附加控制策略，通过遗传算法对柔性负荷与UPFC协同控制策略的各参数进行优化，得到最优协同控制策略，实现对电力系统低频振荡的有效抑制。

Method, System and Computer Storage Medium for Suppressing Low Frequency Oscillation in Power System

The invention discloses a method, system and computer storage medium for suppressing power system low-frequency oscillation. The power system adopts flexible load at the power side, UPFC at the transmission side, frequency feedback control strategy for flexible load, additional control strategy based on power feedback for UPFC series-side converter, and various cooperative control strategies for flexible load and UPFC through genetic algorithm. The parameters are optimized to obtain the optimal cooperative control strategy, which can effectively suppress the low-frequency oscillation of power system.

【技术实现步骤摘要】
抑制电力系统低频振荡的方法、系统及计算机存储介质
本专利技术涉及电力控制领域，特别是涉及一种抑制电力系统低频振荡的方法、系统及计算机存储介质。
技术介绍
区域互联电网为解决资源分布不均衡，实现资源互补发挥了重要作用，然而长距离输电使得区域间的联系变得薄弱，容易出现低频振荡问题。系统低频振荡会导致频率、电压、功率等电气量持续振荡，如果不有效加以控制将最终将导致系统失稳、解列，造成停电事故。电力系统稳定器(PowerSystemStabilizer，PSS)是应对电力系统低频振荡的有效措施。PSS一般安装于发电机的励磁调节器中，其控制参数一般根据振荡频率设置，当系统环境发生变化时，抑制效果会受很大影响。随着电力电子技术的发展，FACTS(FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems，FACTS)装置得到广泛应用，低频振荡的研究逐渐转向了输电侧，FACTS装置包括晶闸管投切电容器(ThyristorSwitchCapacitor，TSC)，静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator，STATCOM)，统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController，UPFC)等等，这些装置可以直接安装到现有的交流系统中，不仅能够对电压、无功功率等起到控制作用，而且能够控制潮流，抑制系统低频振荡。另一方面，随着智能用电技术的发展，柔性负荷逐渐成为电网运行控制的新手段，柔性负荷参与电网频率稳定控制得到了大量的关注。为了得到更好的抑制效果，可以将柔性负荷和UPFC结合起来，但目前现有技术中还没有将柔性负荷与UPFC相结合，从用电和输电侧协同抑制电力系统低频振荡的方法。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术要解决的技术问题是提供一种抑制电力系统低频振荡的方法、系统及计算机存储介质，从输电和用电侧协同抑制电力系统低频振荡，并通过遗传算法优化控制参数，得到最优控制策略。技术方案：本专利技术所述的抑制电力系统低频振荡的方法，电力系统在用电侧采用柔性负荷，在输电侧采用UPFC，通过协同优化参数控制柔性负荷总功率PDR和UPFC串联侧电压Vp来抑制电力系统的低频振荡。进一步的，通过遗传算法优化所述UPFC的反馈系数KW、超前/滞后补偿时间常数中的T1、T3，以及柔性负荷的总容量PDRm。进一步的，所述的遗传算法优化的步骤为：(1)随机创建初始代{KW,T1,T3,PDRm}；(2)使用交叉和变异操作生成子代；(3)对于每一组解{KW,T1,T3,PDRm}，计算适应度；(4)根据子代中染色体的适应度，选择适应度最小的新一代个体；(5)重复上述步骤(2)至步骤(4)，直至达到适应度最小的代数。进一步的，步骤(3)中计算适应度的适应度函数为：f＝λ1ξ+λ2hPDRm,其中，f为适应度函数；ξ为低频振荡模式的阻尼比，PDRm为参与控制的柔性负荷总容量，h为柔性负荷容量的单位成本，λ1、λ2为权重系数。进一步的，所述柔性负荷采取频率反馈控制策略，柔性负荷总功率PDR关于频率偏差量Δf的表达式为：其中，[-PDRm,PDRm]为PDR最大变化范围，PDRm为参与控制的柔性负荷总容量，[-Δfm,Δfm]为控制中所考虑的Δf最大变化范围，系数KDR为：KDR＝-PDRm/Δfm。进一步的，频率偏差量Δf＝0.5Hz。本专利技术所述的抑制电力系统低频振荡的系统，在输电侧采用了可以控制串联侧电压Vp的UPFC，在用电侧采用了可以控制柔性负荷的装置，所述装置的参数与UPFC的参数协同优化，并且通过控制柔性负荷总功率PDR，实现其与UPFC的协同控制。进一步的，所述的UPFC采用了上述方法进行控制。进一步的，所述的控制柔性负荷的装置采用了上述方法控制柔性负荷。本专利技术所述的计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被计算机处理器执行时实现上述的方法。有益效果：本方法、系统和计算机存储介质能够将柔性负荷与UPFC相结合，从输电和用电侧协同抑制电力系统低频振荡，柔性负荷采取频率反馈控制策略，UPFC串联侧变流器采取基于功率反馈的附加控制策略，通过遗传算法对柔性负荷与UPFC协同控制策略的各参数进行优化，得到最优协同控制策略，实现对电力系统低频振荡的有效抑制。附图说明图1是柔性负荷与UPFC协同抑制低频振荡示意图；图2是UPFC串联侧综合作用相量图；图3是UPFC功率反馈控制结构图；图4是柔性负荷的控制结构图；图5是实施例中考虑的四机两区域系统模型；图6是实施例中最优参数下四机两区域系统的时域仿真结果。具体实施方式如图1所示，本专利技术采用了柔性负荷与UPFC协同抑制电力系统中的低频振荡，柔性负荷采取频率反馈控制策略，UPFC串联侧变流器采取基于功率反馈的附加控制策略。UPFC对低频振荡的抑制通过串联侧变流器来实现，其基本原理如图2所示，等同于在控制线路中串联一个幅值和相角均可调节的电势通过改变的幅值和相角就可以改变UPFC所在线路的端电压的幅值和相角。而串联侧的电压又分解为与电流I平行的和垂直的两个分量Vp+jVq，所以控制Vp、Vq的幅值及相角等同于实现系统的有功及无功功率调节，从而实现对线路潮流的控制。如图3所示，为了实现对低频振荡的抑制，以线路有功功率PL作为控制控制输入，经过信号隔直环节、放大环节，时间超前滞后补偿环节和限幅环节后得到控制输出，通过控制Vp实现对线路潮流有功分量的控制及对低频振荡的抑制。在UPFC的控制策略中，反馈系数KW和超前/滞后补偿时间常数T1、T2、T3、T4为影响低频振荡抑制效果的关键参数；而柔性负荷的阻尼效果很大程度上由PDRm和Δfm决定。在已有的文献报道中，T2、T4可取固定值，而Δfm与一次调频的要求有关，一般为最大允许频率偏差，通常也取固定值。这些参数中，假设T2、T4取0.5s，Δfm取0.5Hz，通过遗传算法优化其它参数。柔性负荷采用图4所示的频率反馈控制策略，就地检测电力系统频率作为响应的依据。其中每一个柔性负荷与每一个控制器相连，控制器能够独立检测工频电压信号的频率，并与额定频率比较(相减)，将得到的频率偏差乘以系数KDR，得到负荷所需调整的比例量，并输出控制信号调整柔性负荷的功率。在大量柔性负荷共同参与控制时，其柔性负荷的总功率PDR与频率f满足上述
技术实现思路
中公式所给出的关系。本专利技术所述的抑制电力系统低频振荡的系统，在用电侧采用了可以控制柔性负荷的装置，在输电侧采用了UPFC。具体结构如图5所示，考虑一个四机两区域系统，7节点与9节点分别接有967MW和1767MW的负荷，假设柔性负荷的总容量PDRm按照1:2的比例在7节点与9节点分配。UPFC安装在容易发生功率振荡的节点8与节点9之间的支路上。UPFC采用图4所示的功率反馈控制策略，反馈的功率PL为节点7与节点8之间的有功功率。反馈信号依次经过信号隔直环节、放大环节，时间超前滞后补偿环节和限幅环节后，叠加在Vp的基准值上，再经过换流器的等效一阶惯性环节，与得到控制输出Vp，由于Vp与电流I平行，控制Vp即可实现对有功功率PL的控制。上述控制系统中，参数{KW,T1,T3,PDRm}通过基于遗传算法的优化得到。具体为：在遗传算法优化过程中，首先随机创建初始参数{KW,T1,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于：电力系统在用电侧采用柔性负荷，在输电侧采用UPFC，通过协同优化参数控制柔性负荷总功率PDR和UPFC串联侧电压Vp来抑制电力系统的低频振荡。

【技术特征摘要】
1.一种抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于：电力系统在用电侧采用柔性负荷，在输电侧采用UPFC，通过协同优化参数控制柔性负荷总功率PDR和UPFC串联侧电压Vp来抑制电力系统的低频振荡。2.根据权利要求1所述的抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于：通过遗传算法优化所述UPFC的反馈系数KW、超前/滞后补偿时间常数中的T1、T3，以及柔性负荷的总容量PDRm。3.根据权利要求2所述的抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于所述的遗传算法优化的步骤为：(1)随机创建初始代{KW,T1,T3,PDRm}；(2)使用交叉和变异操作生成子代；(3)对于每一组解{KW,T1,T3,PDRm}，计算适应度；(4)根据子代中染色体的适应度，选择适应度最小的新一代个体；(5)重复上述步骤(2)至步骤(4)，直至达到适应度最小的代数。4.根据权利要求3所述的抑制电力系统低频振荡的方法，其特征在于：步骤(3)中计算适应度的适应度函数为：f＝λ1ξ+λ2hPDRm,其中，f为适应度函数；ξ为低频振荡模式的阻尼比，PDRm为参与控制的柔性负荷总容量，h为柔性负荷容量的单位成本，λ1、λ2为权重系数。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁宇，刘建坤，周前，赵静波，卫鹏，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32