[发明专利]一种嵌入SVC及TCSC的系统3阶规范形小干扰分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种嵌入SVC及TCSC的系统3阶规范形小干扰分析方法。

背景技术

随着柔性交流输电(FACTS)技术理论和工程应用的逐渐深化与推广，FACTS装置大幅度提高线路的功率传输水平、提高电力系统稳定性的能力逐渐得到体现。然而，随着安装在电力系统中FACTS装置的日益增多，多个FACTS控制器间的交互影响及其协调设计问题得到愈来愈多的关注。为此，许多文献针对嵌入多类型FACTS的系统协调控制进行了研究。现有的多个FACTS控制器间基于线性化模型，通过理论分析和时域仿真，SVC和TCSC之间可能存在的交互影响，并采用基于多目标的进化算法解决了两者同时投入的协调运行问题。且考虑了SVC和TCSC控制器的共同作用，对SVC和TCSC参数设定进行了线性化时域仿真分析。现有的基于系统线性化模型和时域仿真技术分析了SVC电压控制与附加阻尼控制之间的交互影响及其协调设计。还可采用传统的观察特征根变化轨迹和时域仿真方法分析了多个SVC、SVC与TCSC，以及多TCSC之间存在的交互影响及其协调设计，取得了良好的效果。然而，上述研究中在小干扰分析方面，依然基于线性化分析理论。由于线性化理论难于描述由于系统非线性本质而引起的复杂系统动态特性，从而对于从系统内部的非线性结构特性来分析小干扰振荡产生机理方面受到较大了的局限。

规范形理论是简化常微分方程的重要手段，特别是研究非线性动力学问题、尤其是分析分岔和稳定性一类复杂的动力学性态方面，为电力系统小干扰分析提供了重要途径，其核心思想是通过一系列近恒同非线性变换(局部非线性坐标变换)将原有的微分方程尽可能的化简到最简形式，得到平衡点附近非线性项的简单形式，从而为泰勒展开高阶截断提供基础。近年来，规范形方法作为一种有力的数学分析工具，广泛用于研究电力系统的小干扰振荡分析。现有的文献中指出了非线性因素对系统稳定影响的重要性，采用Normal Form方法预测了系统区域振荡模态分离现象；且通过分析二阶规范形解析解所提供的状态变量振荡信息，建立了确定系统暂态稳定域的方法。近年来采用Normal Form方法设计励磁控制及其分析静止无功补偿器电压支持对系统阻尼影响的文献也有见诸报道。还可通过2阶泰勒级数分析，扩展了线性相关因子的概念，着重研究了非线性振荡。现有文献中也介绍了2阶规范形方法，但它分析了一个SVC对系统振荡的影响，采用时域仿真定性的分析了结果，利用二阶近似解的信息对系统阻尼和模式交互响应进行了分析。文献中还有基于2阶规范形方法分析了电力系统中装设多台SVC时，多个SVC控制器间可能存在的交互影响问题，最后采用非线性交互指标作了定量分析。以上文献通过分析和例证，分析了2阶解析解振荡分析相对于1阶解析解震荡分析的优越性。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种嵌入SVC及TCSC的系统3阶规范形小干扰分析方法，提出了分析3阶解析解信息中的模态交互特性，并基于此，提出了分析解析解结构与TCSC和SVC增益参数之间的关系的方法。

为实现上述目的，本发明提供一种嵌入SVC及TCSC的系统3阶规范形小干扰分析方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

步骤A：设置SVC及TCSC的增益系数，通过潮流计算得出初始的潮流计算结果，并求得导出状态方程初始解；

步骤B：将电网络方程收缩进状态方程，得到系统状态方程组；

步骤C：根据系统状态方程，求出雅克比符号矩阵、海赛符号矩阵和三阶符号矩阵；

步骤D：采用规范形方法，求出系统二阶、三阶非线性交互程度以及三阶泰勒展开下的所有状态方程解析解；

步骤E：根据系统三阶解析解所给出的信息，以非线性交互作用程度为指标，对系统进行小扰动稳定性分析；

步骤F：根据小扰动分析结果，修正步骤A给出的SVC和TCSC的参数。

本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤D中，利用状态方程初始解及步骤C得出的各类符号矩阵，求出系统二阶、三阶非线性交互程度以及三阶泰勒展开下的所有状态方程解析解。

本发明提供的第二优选技术方案中，在步骤B中，假设在n机电力系统中装设m台SVC，p台TCSC。发电机节点为{1，…，n}，SVC装设在{n+1，…，n+m}节点，TCSC装设在{n+1，...，n+p}，其余没有SVC的节点为{n+m+1，...，n+m+n}。TCSC是串联在线路上的，在此我们把TCSC阻抗参数作为未知参量直接进行计算。系统网络方程D-Q坐标下的网络方程组为：