[发明专利]基于阻尼比与相位相对灵敏度的阻尼控制系统优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及交直流互联电力系统安全稳定控制的技术领域，尤其涉及一种传递函数模角分离理论、等效交流增益法和阻尼比与相位的相对灵敏度的交直流互联电力系统的阻尼控制系统优化方法。

背景技术

互联大电力系统(Large Scale System)的负荷容量通常有数千万甚至上亿千瓦，供电区内人口通常可达数千万甚至上亿，电网内成百上千的变电站由成千上万条交流输电线路和少量大容量、远距离高压直流输电系统连接起来，其中还安装有成百上千台发电机及其励磁系统，带有分群及关联的结构特征。然而，大型互联电力系统中各控制系统环节的惯性造成信号传递和调节滞后，导致互联电力系统必然有潜在的自发振荡，而且振型繁多，仅机电振荡模式常常论千，而低频振荡频率一般在0.2-2.0Hz范围内。当所述互联电力系统中发生低频振荡时，会危及系统的安全稳定运行，限制联络线输送功率的能力。至于低频振荡是否引发，引发后是否衰减，则取决于所述电力互联系统各个振荡模式的阻尼比，因此，设法增加阻尼比是抑制低频振荡、提高电网的动态稳定性的最常用且行之有效的方法。

发电机励磁系统中的电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)就是专门为增强低频振荡阻尼比而设计的，是国际大电网会议首推的用来抑制低频振荡最有效的措施，因此，在近年来得到了最广泛的使用。

除此之外，在跨区域、大容量传输有功功率的高压直流输电系统中加入其他的阻尼控制系统，例如高压直流输电附加控制系统等，也是抑制大区之间低频振荡的行之有效的手段。

PSS其实也是发电机励磁系统的一种附加控制功能，励磁正常工作以机端电压为反馈量，PSS在这个基础上加入了以有功功率为主的反馈，也就是在有功发生振荡时为系统增加一个阻尼比，使振荡尽快平稳。而单独一个电厂投入PSS效果有限，只有互联电力系统中的大部分电源点都投入PSS，电网的抗振荡能力才能显著提高。

而目前在交直流互联电力系统的实际应用中，主要是通过现场测试的方式来对PSS等阻尼控制系统进行整定。

但是，目前在相当多的情况下，现场测试的手段不全、外部条件限制令测试不准确，厂家模型及参数存在不可知、不可测和有误差的问题，PSS等阻尼控制系统的现场整定是很难达到工程最优的，其适应性也会有问题。

此外，由于没有实用的参数寻优计算方法，人们一直也无法通过计算分析手段优化和预知PSS等阻尼控制系统在抑制低频振荡时的具体效果和特长。

长期以来，一方面难以解决区分多元影响参数(即这种参数的变化会同时引起影响阻尼比变化的多种因素的变化)各因素作用大小的难题，另一方面受到相位、幅值限制和运行方式变化的影响等非解析性约束条件的限制，迄今为止仍然没有研究出一套实用、可靠、适应性好的PSS等阻尼控制系统的参数优化方法可以用于实际计算或试验当中，不利于所述互联电力系统全局稳定性的进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于阻尼比与相位相对灵敏度的阻尼控制系统优化方法，其能够根据具体的振荡模式调整每个相关的阻尼控制系统的相位，以达到优化配置所述阻尼控制系统的参数，提高电力系统动态稳定性。

一种基于阻尼比与相位相对灵敏度的阻尼控制系统优化方法，包括以下步骤：

计算所述交直流互联电力系统中各个振荡模式的特征根和阻尼比；判断各个所述振荡模式的阻尼比是否小于预定值，如果小于所述预定值，则选定所述振荡模式以及与所述振荡模式相关的发电机组的阻尼控制系统；对选定的所述阻尼控制系统的传递函数进行直角坐标系向极坐标系的转换，分别计算出其传递函数的模值和相位角；根据所述传递函数的模值，通过等效交流增益法，调节所述阻尼控制系统中与所述模值对应的放大倍数，维持所述传递函数交流增益的恒定；根据各个所述振荡模式的特征根和阻尼比变化量以及所述阻尼控制系统的传递函数的相位变化量，计算各个所述振荡模式的阻尼比相对于所述阻尼控制系统的传递函数相位的阻尼比与相位的相对灵敏度；根据各个所述振荡模式下的阻尼比与相位的相对灵敏度大小，调节对应的所述阻尼控制系统中的与传递函数的相位相对应的参数，增大所述振荡模式的阻尼比。

进一步地，如果所述互联电力系统的有关振荡模式的阻尼比对相位的灵敏度符号由正变负或者由负变正时，则说明达到了最优相位补偿点，则结束对所述电力系统稳定器和/或高压直流输电附加控制系统的参数调整进程。