一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法及系统，属于电力系统分析与控制技术领域。该方法包括：获取待优化电力系统在低频振荡模式下的最小阻尼比，以用于建立基于低频振荡模式阻尼比的目标函数；根据频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件、电力系统稳定器的决策变量和所述目标函数建立优化模型，以得到电力系统稳定器的参数优化调节方案；根据所述参数优化调节方案，对所述待优化电力系统的电力系统稳定器的参数进行调节，以对频率振荡进行抑制。本发明专利技术通过对电力系统稳定器的参数进行优化，以使得参数优化后的电力系统稳定器能在有效抑制传统低频振荡的同时，显著提高频率振荡的阻尼比，从而抑制频率振荡。

A parameter optimization method and system of power system stabilizer for suppressing frequency oscillation

【技术实现步骤摘要】
一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法及系统
本专利技术属于电力系统分析与控制
，具体涉及一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法及系统。
技术介绍
传统低频振荡是指由于阻尼不足引起发电机转子间的持续相对摇摆，振荡频率一般在0.1～2.5Hz之间。近年来，在实际电网中发生了多起振荡频率低于传统低频振荡频率的振荡事件，经过大量研究得知，该振荡是一种与低频振荡机理不同的振荡，并非发电机转子间的相对振荡，该振荡为一次调频过程中出现的电力系统小扰动稳定问题，并且为全系统频率整体同调振荡，称为频率振荡，也可称其为超低频频率振荡。目前对频率振荡的研究还不够深入，没有一种有效的方法对频率振荡问题进行处理。因此，现在亟需一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法及系统来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法及系统，采用该方法对电力系统稳定器的参数进行优化，以使得参数优化后的电力系统稳定器能在有效抑制传统低频振荡的同时，显著提高频率振荡的阻尼比，从而抑制频率振荡。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法，包括：获取待优化电力系统在低频振荡模式下的最小阻尼比，以用于建立基于低频振荡模式阻尼比的目标函数；根据频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件、电力系统稳定器的决策变量和所述目标函数建立优化模型，以得到电力系统稳定器的参数优化调节方案；根据所述参数优化调节方案，对所述待优化电力系统的电力系统稳定器的参数进行调节，以对频率振荡进行抑制。进一步地，所述决策变量包括电力系统稳定器增益、隔直环节时间常数和超前滞后环节时间常数。进一步地，所述目标函数为：J＝min{ξi,j,i∈S,j＝1,...,n}；其中，ξi,j表示第j种电力系统运行方式下第i个低频振荡模式的阻尼比，S表示所有低频振荡模式的集合，n表示有n种电力系统运行方式。进一步地，所述频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件为：其中，表示频率振荡频段所有的振荡频率，φ(jωd)表示相位角；φmax和φmin分别是相位的最大值和最小值，fu和fl分别是频率范围的最大值和最小值。进一步地，所述优化模型为：其中，KSTAB,k表示第k个待优化发电机的电力系统稳定器增益，TW,k表示第k个待优化发电机的隔直环节时间常数，Tm,k表示第k个待优化发电机中第m个超前滞后环节时间常数；Kmax和Kmin为KSTAB的最大值和最小值；TWmax和TWmin为TW的最大值和最小值；Tmmax和Tmmin为Tm的最大值和最小值。进一步地，所述根据频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件、电力系统稳定器的决策变量和所述目标函数建立优化模型，以得到电力系统稳定器的参数优化调节方案，包括：根据频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件、电力系统稳定器的决策变量和所述目标函数建立优化模型；根据粒子群算法，对所述优化模型进行求解，获取最优阻尼比对应的最优电力系统稳定器增益、最优隔直环节时间常数和最优超前滞后环节时间常数；根据所述最优电力系统稳定器增益、所述最优隔直环节时间常数和所述最优超前滞后环节时间常数，获取电力系统稳定器的参数优化调节方案。第二方面，本专利技术实施例提供了一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化系统，包括：第一处理模块，用于获取待优化电力系统在低频振荡模式下的最小阻尼比，以用于建立基于低频振荡模式阻尼比的目标函数；第二处理模块，用于根据频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件、电力系统稳定器的决策变量和所述目标函数建立优化模型，以得到电力系统稳定器的参数优化调节方案；参数优化调节模块，用于根据所述参数优化调节方案，对所述待优化电力系统的电力系统稳定器的参数进行调节，以对频率振荡进行抑制。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术提供了一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法及系统，对电力系统稳定器的参数进行优化，以使得参数优化后的电力系统稳定器能在有效抑制传统低频振荡的同时，显著提高频率振荡的阻尼比，从而抑制频率振荡。已有抑制超低频频率振荡的手段也多集中于对调速器参数的优化。但调速器为机械部件，实际应用时其灵敏程度受到限制，频繁动作也可能带来磨损等问题，另一方面，为了提高频率振荡模式的阻尼而调整调速器参数，可能会恶化机组的一次调频响应。相较于调速器，PSS更易控制，可为抑制频率振荡提供一个新的手段。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的新英格兰10机39节点系统的网络拓扑图；图3为本专利技术实施例提供的不同优化参数下电力系统受到扰动后的前30秒发电机G9转速时域仿真曲线示意图；图4为本专利技术实施例提供的不同优化参数下电力系统受到扰动后的后30秒的发电机G9转速时域仿真曲线示意图；图5为本专利技术实施例提供的抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化系统结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的电子设备结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。由于负荷电压调节效应使得无功电压控制和有功频率控制产生耦合，因此，传统用于抑制低频振荡的电力系统稳定器(PowerSystemStabilizer，简称PSS)也可用于抑制频率振荡；然而，超低频频率振荡与低频振荡的频段不同，在使用电力系统稳定器提高超低频频率振荡的阻尼时，也有可能恶化低频振荡的阻尼。在本专利技术实施例中，通过优化调整电力系统稳定器的参数，能提高频率振荡的阻尼，从而抑制频率振荡，相较于调速器，电力系统稳定器更易控制。图1为本专利技术实施例提供的抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法的流程示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方，其特征在于，包括：/n获取待优化电力系统在低频振荡模式下的最小阻尼比，以用于建立基于低频振荡模式阻尼比的目标函数；/n根据频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件、电力系统稳定器的决策变量和所述目标函数建立优化模型，以得到电力系统稳定器的参数优化调节方案；/n根据所述参数优化调节方案，对所述待优化电力系统的电力系统稳定器的参数进行调节，以对频率振荡进行抑制。/n

【技术特征摘要】
1.一种抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方，其特征在于，包括：
获取待优化电力系统在低频振荡模式下的最小阻尼比，以用于建立基于低频振荡模式阻尼比的目标函数；
根据频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件、电力系统稳定器的决策变量和所述目标函数建立优化模型，以得到电力系统稳定器的参数优化调节方案；
根据所述参数优化调节方案，对所述待优化电力系统的电力系统稳定器的参数进行调节，以对频率振荡进行抑制。


2.根据权利要求1所述的抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方，其特征在于，所述决策变量包括电力系统稳定器增益、隔直环节时间常数和超前滞后环节时间常数。


3.根据权利要求1所述的抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法，其特征在于，所述目标函数为：
J＝min{ξi,j,i∈S,j＝1,...,n}；
其中，ξi,j表示第j种电力系统运行方式下第i个低频振荡模式的阻尼比，S表示所有低频振荡模式的集合，n表示有n种电力系统运行方式。


4.根据权利要求3所述的抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法，其特征在于，所述频率振荡对应频段发电机励磁系统相位约束条件为：



其中，表示频率振荡频段所有的振荡频率，φ(jωd)表示相位角；φmax和φmin分别是相位的最大值和最小值，fu和fl分别是频率范围的最大值和最小值。


5.根据权利要求4所述的抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化方法，其特征在于，所述优化模型为：



其中，KSTAB,k表示第k个待优化发电机的电力系统稳定器增益，TW,k表示第k个待优化发电机的隔直环节时间常数，Tm,k表示第k个待优化发电机中第m个超前滞后环节时间常数；Kmax和Kmin为KSTAB的最大值和最小值；TWmax和T...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，段荣华，李青兰，吴琛，闵勇，黄伟，徐飞，程旻，胡伟，张丹，刘旭斐，侯有韬，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：云南;53