[发明专利]一种机电暂态仿真中控制系统稳定性自动诊断和参数调整方法

说明书

本发明公开了一种机电暂态仿真中控制系统稳定性自动诊断和参数调整方法，属于电力系统仿真技术领域。本发明通过统计各步长迭代收敛时超过指定迭代次数的连续步数，或者通过识别仿真中控制系统输出变量出现弱阻尼振荡或者增幅振荡，判断控制系统稳定性自动诊断是否启动；根据各步长迭代中的控制系统的输出变量迭代过程信息，或者从故障清除到控制系统稳定性自动诊断启动时段内控制系统的输出变量的均方差大小，确定主导不稳定的控制系统及其发电机，通过特征根分析，计算主导不稳定控制系统参数的阻尼比灵敏度；根据阻尼比灵敏度信息调整参数。本发明可以提高电力系统机电暂态仿真可信度，有助于电力系统安全稳定分析和控制器设计。

技术领域

本发明属于电力系统计算技术领域，更准确地说，本发明涉及一种机电暂态仿真中控制系统稳定性自动诊断和参数调整方法。

背景技术

电力系统机电暂态时域仿真是电力系统暂态和动态安全稳定分析与控制的基础。仿真中所采用的励磁、调速、PSS等控制系统的模型和参数的合理性又是仿真结果正确与否的关键。在仿真中实现对显著影响控制系统稳定性参数的自动诊断和调整，既能提高电力系统机电暂态仿真可信度，又有助于电力系统安全稳定分析和控制器设计。

控制系统的稳定性，表示系统能妥善地保持预定的工作状态，耐受各种不利因素的影响。在线性定常系统中，许多稳定性判据，如奈魁斯特稳定判据及劳斯稳定判据都给出了极为实用和非常方便的判别稳定性的方法。它们的基础都是利用特征根技术分析平衡点的稳定性，对于时变系统和非线性系统，分析稳定性的问题要复杂得多，上述各种稳定判据不能直接应用。实际的电力系统是典型的时变非线性系统，采用微分代数方程组描述，通过数值积分法求取受扰轨迹，基于对动态积分方程求参数的偏导获取参数轨迹灵敏度，进而分析控制系统参数对非自治非线性系统稳定性的影响。

结合平衡点特征根技术与数值积分，文献《轨迹特征根的解析估算及其误差分析》(电力系统自动化,2008,32(19):10-14)提出将平衡点特征根技术扩展到大扰动受扰轨迹的各个断面。对任意多机模型积分后，沿其受扰轨迹在每一步积分的起点处，按积分得到的实际状态将非自治非线性系统模型重新线性化后求解得到轨迹断面特征根，用轨迹断面特征根来考察非自治和非线性因素对系统稳定性的影响，可以获取更多的相关振荡模态的解析时间序列信息。

此外，电力系统机电暂态时域仿真采用数值积分方法逐个步长积分求解，过程中由于模型结构或者参数的不合理，会导致计算收敛性变差，因此，迭代求解过程中的信息也可用于评估控制系统的稳定性。

发明内容

本发明目的是：提供一种机电暂态仿真中控制系统稳定性自动诊断和参数调整方法。该方法在仿真中实现对显著影响控制系统稳定性参数的自动诊断和调整，提高电力系统机电暂态仿真可信度，为相关控制器设计提供参考。

本发明的原理是：采用将平衡点特征根技术扩展到大扰动受扰轨迹的各个断面的思想，结合电力系统机电暂态时域仿真中各步长的发电机所属控制系统的输出变量信息和阻尼比灵敏度指标，找出仿真中主导不稳定的控制系统和参数，并对其进行调整。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：

1)从0秒开始进行电力系统机电暂态时域仿真，在故障清除后，开始在各仿真步长判断是否满足发电机所属控制系统稳定性自动诊断的启动条件，如满足则进入步骤2)，否则继续下一步长的电力系统机电暂态时域仿真，并重复本步骤的判断，如果达到设定的仿真结束时间仍未进入步骤2)，则进入步骤6)；

2)根据仿真中各步长的发电机所属控制系统的输出变量信息，筛选仿真中的不稳定控制系统，确定主导不稳定的控制系统及其所属发电机，将该主导不稳定的控制系统记为C，将C所属发电机记为G，并将确定主导不稳定的控制系统的时刻记为T1，记录T1时刻的系统状态，进入步骤3)；