[发明专利]磁控式并联电抗器动态差分修正非线性自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种磁控式并联电抗器动态差分修正非线性自适应控制方法，可应用于非线性元件的动态控制，特别是磁控式并联电抗器的控制。

背景技术

我国地域辽阔，电力负荷和能源储备分布极不均衡。随着经济的发展，建立大容量、长距离、低损耗的输电系统已成为我国电网发展的必然。特高压交、直流输电网除了能实现电能大规模和远距离输送的需求外，还可以大幅度提高电网自身的安全性、可靠性、灵活性和经济性；充分发挥电网大范围优化能源资源配置的重要作用；促进一次能源的高效集约开发和利用；缓解能源和环境对国民经济发展的制约，具有显著的社会、经济效益。

超/特高压交流输电线路的容性充电功率巨大、潮流变化剧烈以及有限的绝缘裕度给系统的无功调节、过电压抑制造成了巨大的挑战，在线路突然发生甩负荷或开断时，接在变压器中低压绕组侧的传统无功补偿装置被同时切除，无法实现动态补偿。在提高电力系统稳定性和改善其动态品质方面，有效的电压调控手段非常重要，磁控式并联电抗器能够简化超/特高压电网中的系统无功电压控制、抑制工频过电压、动态补偿线路充电功率等，具有非常广阔的应用前景。

针对大容量、远距离输电系统和电力系统的强非线性及不确定性，常规的反馈控制系统对于系统内部特性的变化和外部扰动的影响都具有一定的抑制能力，但是由于控制器参数是固定的，所以当系统内部特性变化或者外部扰动的变化幅度很大时，系统的性能常常会大幅度下降，甚至是不稳定。在实际应用中，系统的参数往往是不确定的或未知的。例如，由于系统参数的变化和未知的有效负荷、未知的传输线电抗及变换器等，电力系统运行的工作点在不断地变化，因而不能预先构造非线性反馈控制律来保证整个系统的稳定性，故应采用某些自适应方法来估计未知的参数并加以修正。超特高压磁控式并联电抗器的调控范围比较大，同时又要求经常保持高性能指标，所以采取自适应控制是合适的。

尚未有实用化的磁控式并联电抗器控制设计方法研究见诸文献，本发明提出一种磁控式并联电抗器的时变参数差分修正的非线性自适应跟踪控制设计方法，控制目标是保持磁控式并联电抗器接入点线路电压稳定，抑制工频过电压，实现电压快速平滑调节，防止和减少电压振荡。根据动态参数跟踪的理论，针对外在电力系统与磁控式并联电抗器的相关性，对磁控式并联电抗器的非线性元件部分和外在系统的动态影响建立时变参数的曲线回归方程，并映射成线性函数，用最小二乘法以解析解求出时变参数；根据动态相关分析的理论，本发明进一步采用时变参数差分修正法进行动态修正，以提高映射和跟踪的实时性和精确性。

控制方法把复杂耦合的非线性磁路和微分电路方程组解耦，建立了励磁电流和控制电压的反馈关系，可以直接求出每个时步的控制量，无需迭代计算，并能避免常规控制系统中微积分环节的时间延迟，节省了计算时间和内存；能够动态跟踪系统状态运行点的变化来修正控制参数，增强控制可靠性。

发明内容

本发明提供了一种磁控式并联电抗器动态差分修正非线性自适应控制方法，控制目标是保持接入点线路电压稳定，抑制工频过电压，实现电压快速平滑调节，防止和减少电压振荡。根据外特性模型曲线回归法和动态参数跟踪的理论，针对外在电力系统与磁控式并联电抗器的相关性，对磁控式并联电抗器的非线性元件部分和外在系统的动态影响建立时变参数的曲线回归方程，映射换算后用最小二乘法以解析解求出时变参数；为提高映射和跟踪的实时性和精确性，本发明进一步采用时变参数差分修正法进行动态修正。控制方法无需迭代。

本发明提出的一种磁控式并联电抗器动态差分修正非线性自适应控制方法，包括以下步骤：

(1)根据外特性模型曲线回归法和动态参数跟踪的理论，针对外在电力系统与磁控式并联电抗器的相关性，对磁控式并联电抗器的非线性元件部分和外在系统的动态影响建立时变参数的曲线回归方程；

磁控式并联电抗器的端点电压U与磁控式并联电抗器励磁电流I_d的动态非线性时变参数回归函数为：

I_d(t)＝α(t)+β(t)·lg[U(t)]+ξ              (1)

式中ξ为观测噪声，一般假定为零均值，正态分布白噪声；

(2)把时变参数的曲线回归方程映射换算后用最小二乘法以解析解求出时变参数；

已知U、I_d的N组观测数据U(i)，I_d(i)，其中i＝t-TL+1，t为当前时刻，TL为动态辨识数据组宽度，令：

V(i)＝lg[U(i)]                               (2)