[发明专利]一种基于PMU的低频振荡控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统低频振荡控制技术领域，尤其涉及一种基于相量测量 单元(PMU)的低频振荡控制方法。

背景技术

随着电力需求的增长，互联电网之间的功率交换将越来越频繁，交换功率 也将日益增大，输电线路将长期处于稳定极限边缘。电力系统小干扰不可避免， 若采取有效的措施使其尽快平息，将有效遏制系统状态恶化，起到保障电网安 全稳定的作用；反之，则容易诱发低频振荡，导致大面积、长时间停电。低频 振荡的事故在国内外均对电力系统造成了严重的危害，有效阻尼低频振荡势在 必行。

低频振荡按照涉及的范围以及频率大小可以分为：地区性低频振荡和区域 间低频振荡。地区性低频振荡变现为系统中某一台或一组发电机与系统内其余 机组的失步，其振荡频率大致在1Hz到2.5Hz之间，仅局限于区域内，影响范 围小且易于消除；区域间低频振荡是指系统中某一区域内的多台发电机与另一 区域内的多台发电机之间的失步，振荡频率通常在0.1Hz到0.7Hz之间，存在 于联系薄弱的互联电力系统中，涉及面广，且难以利用局部信息加以阻尼，已 成为威胁电网安全稳定运行、制约电网传输能力的最重要因素之一。

当前低频振荡的控制策略主要有：

1)基于本地信息的阻尼控制器

目前电力系统中广泛使用的电力系统稳定器(PSS)即属于此类，然而本 地信息无法反映全局状态，该方法无法有效地阻尼区域间低频振荡。

2)基于WAMS的阻尼控制器

广域测量系统(WAMS)的出现为区域间低频振荡的分析和控制提供了强有 效的全局信息：一方面WAMS可以同步获取全网内的电气相量，实现电力系 统动态过程的监测；另一方面WAMS可以将量测数据的更新速度由几秒缩减 到几十毫秒，为实现电力系统动态过程的控制创造了条件。目前广泛开展了利 用WAMS信息作为阻尼控制器的反馈信号，将开环系统经过反馈环节变为闭 环系统的研究。

低频振荡的分析方法主要有时域分析法和频域分析法：

时域法分析需要知道各节点及全局的振荡曲线，通过分析振荡曲线对系统 低频振荡进行控制，如Prony方法等。时域法的局限性表现在：时域法分析系 统稳定性是一个逐步试探过程，很难提供各参数对于稳定性定量的影响，同时， 这种方法得到的是具体数值解，不能得到解析解，很难获得系统整体动态特性 的描述。例如对于某些故障的形式、地点及系统的运行条件，系统中有的振荡 模式不能被激发出来，而这个模式正好又是阻尼比较低，对系统安全稳定运行 有较大影响的模式，此时采用时域法分析的结果往往有较大的隐患。

频域分析是基于振荡模态的分析，需要利用频谱分析得到振荡的频率、幅 值、阻尼比信息等从而进行研究，如模态分解法、特征值分析法等。模态分析 法能够有效识别各振荡模态的相关参数，但对噪声的阻尼能力较差，分析结果 的精确度有限。

无论是时域分析还是频域分析，目前的低频振荡分析方法中，还没有一种 方法是在不用考虑振荡曲线及振荡模态的情况下，直接对系统的特征值通过反 馈进行转移，在全局的高度对系统低频振荡进行控制。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中所描述的目前电力系统低频振荡控制技 术领域存在的问题，提出了一种基于PMU的低频振荡控制方法。

其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建原始系统数据文件，其采集量包括：系统节点参数，线路 参数，发电机参数，附加控制器参数，仿真类型及负荷参数；

步骤二：利用上述原始系统数据文件获取系统状态矩阵a_mat；

步骤三：对上述矩阵a_mat进行重构得到矩阵A，运用重构求解法得到控 制影响矩阵B；

步骤四：运用圆映射结合特征值转移因子理论得到特征值转移因子矩阵F 的第一个范围；

步骤五：运用直线映射结合特征值转移因子理论得到上述F矩阵的第二个 范围；

步骤六：从上述F矩阵的两个范围中找到相交区域，从该相交区域中选择 兼顾圆映射和直线映射优点的最优F矩阵；

步骤七：利用PMU的量测信息综合上述最优F矩阵构成全局反馈量，对 易于诱发系统低频振荡的特征根进行转移；

步骤八：比较闭环开环特征根的分布，分析全局反馈控制后特征值的分布 情况验证本方法的有效性。