一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，计及可再生能源的波动性，提出基于固有频率偏移的IPFC附加控制器，量化目标间的交互影响，选取附加控制器的叠加位置。通过补偿特定振荡模式的同步转矩系数，影响该模式的固有频率，破坏强迫振荡发生的条件。进一步地，将IPFC控制器改进为多通道附加控制器，在辨识定位振荡信号、确定扰动源影响因子的前提下，得出计及新能源波动的宽适应性强迫振荡抑制方法，为IPFC应对多机系统中多重扰动下的复杂功率振荡提供技术帮助。

A new power flow controller and its application in power flow control

【技术实现步骤摘要】
一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法
本专利技术涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法。
技术介绍
随着新能源技术的不断发展，大规模区外水/风/光等新能源持续接入电力系统，可能会引入不同频率的振荡扰动信号，增加了电力系统低频振荡扰动源的多样性和不确定性，从而可能引发不同振荡频率的电力系统强迫振荡问题。不仅增加电网的运行及控制难度，还给系统运行带来较大的安全隐患。强迫振荡持续时间长，影响范围广，在振荡发生的动态过程中出现多重扰动的可能性更大。一方面，在强迫振荡过程中，由于系统自身故障，或者切机、合闸等操作，会带来负阻尼形式的低频振荡，另一方面，由于电力系统负荷的多样性，强迫功率振荡可能导致某些负荷发生新的周期性扰动，引发新的谐振。这就使得多机系统中强迫振荡可能伴随多个不同性质的主导模式，以及大量噪声，对控制器的宽适应性提出了更高的要求。因此，应当探索出一套具有宽适应性的强迫振荡抑制方法，应对大规模新能源并入多机系统后，含强迫振荡分量的不同类型低频振荡同时发生的情形。柔性交流输电系统（FACTS）附加控制器可对系统提供额外的阻尼，有利于提升系统整体稳定性，是目前抑制电力系统低频振荡最为经济有效的手段之一。作为第三代FACTS器件的典型代表，线间潮流控制器（IPFC）能够大幅提升电网输电能力与柔性控制水平，增加电网输电线路利用率和系统运行效率，从而节约廊道资源与新建通道投资。相较于同为第三代FACTS装置的统一潮流控制器（UPFC），IPFC不仅能够灵活、准确地调控不同输电通道的潮流，而且可以避免其他临近重载的线路出现潮流越限的情况。除此之外，这种新型装置能够根据电力系统的运行状态，实时进行暂态稳定控制及阻尼振荡控制。因此，IPFC在负荷密集型的电力系统中有着广阔应用前景。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，设计IPFC附加控制器，通过改变系统的同步转矩系数影响系统的固有频率，破坏强迫振荡发生的条件，实现基于频率偏移的强迫振荡抑制策略；并构建IPFC多通道附加控制器并结合智能算法优化，制定可应对多机系统中多重扰动的宽适应性振荡抑制策略。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，包括步骤：（1）计及可再生能源的波动性，利用IPFC控制器进行振荡抑制；（2）构建IPFC附加控制器，包括隔直环节、选通环节、相位补偿环节和限幅环节；（3）量化不同控制方式下控制目标间的交互影响，选取附加控制器的叠加位置；（4）构建IPFC多通道附加控制器，将多个选通环节和相位补偿环节并联；（5）提取主导振荡模式并判别振荡类型，定位扰动源并计算相应的影响因子；（6）配置多通道附加控制器的参数，通过智能算法优化，制定多重扰动的宽适应性振荡抑制策略。进一步地，所述步骤（2）具体步骤如下：（2.1）设置隔直环节表达式为：其中，Tw为隔直时间常数；（2.2）设置选通环节表达式为：其中，ωc为中心频率，KR为增益系数，ξ为阻尼系数；（2.3）设置相位补偿环节表达式为：其中，m为超前-滞后环节的个数，T1、T2为超前滞后环节时间常数；（2.4）设置限幅环节。进一步地，所述步骤（3）中附加控制器叠加位置的选择具体步骤如下：（3.1）建立含IPFC控制器的状态方程，并转化为传递函数形式G(s)；（3.2）取传递函数s=0，结合相对增益矩阵，得到每种叠加方案下的相对增益；（3.3）选择相对增益最接近l的作为最佳叠加方案。进一步地，所述步骤（6）中，具体步骤：（6.1）设置隔直环节参数和限幅环节参数；（6.2）配置多通道附加控制器的选通环节参数，将其中心频率设为辨识得到的振荡频率，并根据影响因子设置对应通道的增益；（6.3）对于不同振荡模式下的低频振荡，结合具体振荡类型给出补偿相位参数，并优化多通道附加控制器的相位补偿环节参数。进一步地，所述步骤（6.3）中，优化多通道附加控制器的相位补偿环节参数具体步骤为：将各通道的增益KR及相位补偿时间常数T1、T2设为可调参数向量U，GK(U)和GD(U)分别表示同步转矩系数K和系统阻尼D的传递函数，有：优化目标函数为：其中，n为强迫振荡模式个数，γl表示第l个强迫振荡扰动源影响因子，Kl0与Kl分别表示第l个强迫振荡模式的初始同步转矩系数及同步转矩系数，m为负阻尼振荡模式个数，Dj表示负阻尼振荡模式的阻尼比。有益效果：本专利技术计及可再生能源的波动性，提出基于固有频率偏移的IPFC附加控制器，量化目标间的交互影响，选取附加控制器的叠加位置；通过补偿特定振荡模式的同步转矩系数，影响该模式的固有频率，破坏强迫振荡发生的条件。进一步地，将IPFC控制器改进为多通道附加控制器，在辨识定位振荡信号和确定扰动源影响因子的前提下，得出宽适应性强迫振荡抑制方法，为IPFC应对多机系统中多重扰动下的复杂功率振荡提供技术帮助。附图说明图1是本专利技术所述的计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法流程图；图2是本专利技术具体实施方式中IPFC控制器的结构示意图；图3是本专利技术具体实施方式中计及可再生能源的仿真波形图；图4是本专利技术具体实施方式中所用IPFC附加控制器的传递函数框图；图5为本专利技术具体实施方式中IPFC控制器的叠加位置选择；图6为本专利技术具体实施方式中控制目标的叠加示意图；图7为本专利技术具体实施方式中IPFC控制器的综合控制相位图；图8为本专利技术具体实施方式中IPFC多通道附加控制器结构图；图9为本专利技术具体实施方式中IPFC多通道附加控制器抑制效果仿真图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述的计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，具体包括以下步骤：（1）如图2所示，线间潮流控制器（IPFC）由多个电压源换流器（VSC）组成，这些换流器共用直流母线，通过串联耦合变压器接入不同的输电线路，从而应用于多条通道的潮流调控、振荡阻尼和暂态稳定控制。计及可再生能源的波动性，在IPFC附近的局部电网内依次加入不同频率的低频振荡扰动分量，分析电网强迫低频振荡特性，如图3所示。（2）基于步骤（1）中分析的多机系统，设计IPFC附加控制器，改变系统固有频率，IPFC附加控制器包括隔直环节、选通环节、相位补偿环节和限幅环节，传递函数框图如图4所示。具体步骤如下：（2.1）设置隔直环节，过滤信号中的直流分量，阻止时间漂移信，表达式为：其中，Tw为隔直时间常数，一般取为3~10s，使得s=jω时，隔直环节全通，ω为系统频率。（2.2）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，其特征在于，包括步骤：/n（1）计及可再生能源的波动性，利用IPFC控制器进行振荡抑制；/n（2）构建IPFC附加控制器，包括隔直环节、选通环节、相位补偿环节和限幅环节；/n（3）量化不同控制方式下控制目标间的交互影响，选取附加控制器的叠加位置；/n（4）构建IPFC多通道附加控制器，将多个选通环节和相位补偿环节并联；/n（5）提取主导振荡模式并判别振荡类型，定位扰动源并计算相应的影响因子；/n（6）配置多通道附加控制器的参数，通过智能算法优化，制定多重扰动的宽适应性振荡抑制策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，其特征在于，包括步骤：
（1）计及可再生能源的波动性，利用IPFC控制器进行振荡抑制；
（2）构建IPFC附加控制器，包括隔直环节、选通环节、相位补偿环节和限幅环节；
（3）量化不同控制方式下控制目标间的交互影响，选取附加控制器的叠加位置；
（4）构建IPFC多通道附加控制器，将多个选通环节和相位补偿环节并联；
（5）提取主导振荡模式并判别振荡类型，定位扰动源并计算相应的影响因子；
（6）配置多通道附加控制器的参数，通过智能算法优化，制定多重扰动的宽适应性振荡抑制策略。


2.根据权利要求1所述的计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤（2）具体步骤如下：
（2.1）设置隔直环节表达式为：



其中，Tw为隔直时间常数；
（2.2）设置选通环节表达式为：



其中，ωc为中心频率，KR为增益系数，ξ为阻尼系数；
（2.3）设置相位补偿环节表达式为：



其中，m为超前-滞后环节的个数，T1、T2为超前滞后环节时间常数；
（2.4）设置限幅环节。


3.根据权利要求1所述的计及新能源波动的线间潮流控制器振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤（3）中附加控制器叠加位置的选择具体步骤如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群，吴熙，高伯阳，刘建坤，曹冬明，邓占峰，张宁宇，周建华，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，东南大学，南京南瑞继保电气有限公司，全球能源互联网研究院有限公司，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