[发明专利]一种基于留数法的UPFC最佳阻尼通道选取算法

说明书

专利领域

本发明属于电力系统控制技术领域，尤其涉及一种基于留数法的UPFC最佳阻尼通道选取算法。

背景技术

统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController,UPFC)是迄今为止功能最为强大的灵活交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystems，FACTS)装置，其主要由1台激励变压器(ExcitationTransformer,ET)，1台增压变压器(BoostingTransformer,BT)，2个三相电压源逆变器(VoltageSourceConverter,VSC)和1个直流连接电容器组成，通过一定的控制策略即可分别完成潮流控制、电压调节等不同功能。四个调制信号m_E,m_B和δ_E,δ_B分别为并联电压源逆变器和串联电压源逆变器的幅值调制比率和相位角，由此构成的每个控制回路都可装设附加阻尼控制器来抑制弱阻尼模态，这一特性对于选择附加阻尼控制器回路有重要意义。

目前，对于选择和分析UPFC阻尼控制器反馈信号可以使用方法为阻尼转矩分析法(DampingTorqueAnalysis,DTA),阻尼转矩分析法是基于发电机转子运动所产生的阻尼转矩的实际分析，物理意义清晰，在单机系统的研究中得到普遍应用。但发电机阻尼转矩的分配和传递过程复杂，每台发电机阻尼转矩都影响系统模态且复杂系统存在多个模态，所以DTA方法不适合应用到复杂电力系统。为此，需要一种简单实用的方法来选择UPFC附加阻尼控制器反馈通道。本发明采用源于现代控制理论的模态分析法(ModalAnalysis,MA)，利用这种方法计算模态的可控性指标、可观性指标，进而得到它们的乘积(留数)即可定量分析UPFC阻尼控制定位对系统小干扰下振荡稳定性的影响，适合大型系统编程、分析与计算。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于留数法的UPFC最佳阻尼通道选取算法，UPFC即统一潮流控制器由1台激励变压器，1台增压变压器，2个三相电压源逆变器和1个直流连接电容器组成，UPFC的功能通过四个比例积分控制器来实现，其中交流母线电压由并联电压源逆变器的幅值调制比率m_E控制，直流电容电压由并联电压源逆变器的相位角δ_E控制，线路的无功功率由串联电压源逆变器的幅值调制比率m_B调节，有功功率由串联电压源逆变器的相位角δ_B调节，由此构成的每个控制回路都能装设附加阻尼控制器来抑制弱阻尼模态；

所述算法其特征在于，包括：

步骤1、收集数据并计算给定稳态运行情况下各变量的稳态值；

步骤2、计算包含UPFC及其阻尼控制器的全系统线性化模型，得出状态矩阵A并计算其特征值λ_i；

步骤3、计算系统左特征向量V_i与右特征向量W_i；

步骤4、计算可控性指标b_i和可观性指标c_i；

步骤5、计算留数指标

步骤6、分别以m_E,m_B,δ_E,δ_B构成UPFC附加阻尼控制器信号，代入步骤1至步骤5中计算出四个反馈信号通道的留数指标，留数指标最大的反馈通道即为UPFC阻尼控制器反馈信号最佳反馈通道。

所述收集数据包括：发电机数据包括发电机惯性常数T_J、直轴电抗X_q、交轴电抗X_q、直轴暂态电抗X'_d；励磁系统数据包括励磁绕组时间常数T′_d0、阻尼系数D、自动电压调节器增益K_A、自动电压调节器时间常数T_A；输电线路数据包括线路电阻、线路电抗、线路电纳；UPFC数据包括直流电容C_dc、直流电容电压V_dc0、并联侧电抗X_E、串联侧电抗X_B。