[发明专利]基于WAMS的电力系统低频振荡协调阻尼控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于WAMS的电力系统低频振荡协调阻尼控制方法，属于电力系统低频振荡分析和控制技术领域。

背景技术

我国由于区域经济发展的不平衡及用电负荷的显著差异，以及资源分布不平衡，迫切需要电网实现互联以优化资源配置，为此国家电网公司提出了“一特四大”的电网发展战略，以实现全国范围内的资源优化配置。大电网的形成以及运行方式的复杂多变，使得低频振荡问题时有发生，严重威胁到了电力系统的安全稳定运行，成为阻碍区域间功率交换的一个重要因素。智能电网的建设也对小干扰稳定在线评估和协调控制提出了更高要求，因此研究大电网中低频振荡的分析和协调控制具有重要的现实意义。

传统的特征分析法用于分析低频振荡时，其结果的准确性依赖于元件数学模型及参数的准确性，且在大系统中会发生“维数灾”问题，因此依据实测数据辨识系统的降阶模型对于低频振荡的在线分析和抑制具有重要的意义。

智能电网的实施，要求系统具有更强的自愈和自治能力，电网能快速评估自身状态，明确电网安全稳定的薄弱环节并自动提出解决方案，即能够自动判断系统低频振荡的特征，自动调整控制器的参数以抑制低频振荡。当系统中具有多控制器时，会出现“阻尼竞争”等问题，此时针对某一模式设计的控制器可能会恶化其它模式的阻尼，所以研究控制器的阻尼协调控制具有重要的意义。

传统的低频振荡的分析和抑制方法均基于离线的数学模型，随着电力电子等非线性元件的大量使用以及系统规模的扩大，该方法呈现出越来越多的局限性，传统的特征值算法在实际应用中可能会出现“维数灾”问题，同时一些非线性环节的忽略也会导致分析结果的较大误差。且离线分析方法基于某一运行方式下的平衡点，所以研究的是某一运行方式下此平衡点的特性，而不同运行方式导致了低频振荡的频率、阻尼等特性有所不同，离线分析不可能包括故障停运以及检修等所有运行方式，不同运行方式下设计的控制器在其它运行方式下效果有可能变差，因此寻求一种不依赖于系统数学模型而能在线辨识系统模型并依据辨识模型设计控制器以适应实际系统的运行方式具有重要的现实意义。

阻尼是影响低频振荡的关键，因此阻尼控制是抑制低频振荡的根本措施，装设PSS（Power System Stabilization）电力系统稳定器是其中最经济有效的措施，因此在国内外得到了广泛应用。但是，电力系统运行实践表明，即使所有机组均安装PSS，系统仍然会发生低频振荡，对这一现象的研究使得人们认识到了多机PSS参数协调的重要性。近年来，随着直流输电以及灵活交流输电系统（FACTS）设备在电力系统中的广泛应用，人们提出了直流附加控制、统一潮流控制器附加控制等控制措施，这些新的阻尼控制措施在改善系统阻尼状况的同时，也存在着参数协调问题，而且由于在阻尼机理上与PSS有所不同，使得阻尼控制的协调变得更加复杂和困难。

关于阻尼控制的协调，国内外均进行了大量和长期的研究工作，这些研究工作或者基于数学方法，或者基于控制理论以及智能方法。以上研究工作增强了人们对于阻尼协调问题的深入认识和理解，但是基于数学模型的阻尼控制协调，在大电网的情况下会出现“维数灾”问题，同时系统的非线性以及负荷等数学模型的不准确性会导致所设计的控制器在实际系统中效果并不理想，所以如何不依赖于系统各元件的数学模型而得出系统的降阶模型，并进行协调阻尼控制已经成为电力系统迫切需要解决的问题。

广域测量技术和系统辨识技术的发展，使得不依赖元件的数学模型而直接得到系统的降阶模型并进而对系统进行集中控制成为可能。但是现代电网地域分布广阔，集中控制存在通讯可靠性、信号的时滞等问题，同时电力系统低频振荡具有很强的地域性，所以分散协调控制是切实可行的控制手段。

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间低频振荡。地区性低频振荡只和少数机组强相关，表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，且难以抑制。针对电力系统的上述特点，所以本发明提出了一种基于WAMS(Wide Area Measurement System)广域监测系统的电力系统低频振荡的控制方法，即分层分区协调阻尼控制方法。