[发明专利]基于降阶模型和非线性变结构控制的次同步振荡抑制方法

说明书

本发明公开一种基于降阶模型和非线性变结构控制的次同步振荡抑制方法，用于次同步振荡SVC阻尼控制器(或其它控制器)的设计，从而有效抑制次同步振荡。首先建立系统状态方程，利用模态摄动降阶法对系统模型进行降阶；然后设计切换平面，使得系统在该平面可以稳定运行，确保滑动模态的动态性能；最后设计控制函数，使系统可以达到切换平面，从而有效抑制次同步振荡。该基于降阶模型和非线性变结构控制的次同步振荡抑制方法利用非线性变结构控制实现次同步振荡的抑制，可以同时抑制所有振荡模态，鲁棒性强，效果明显。

技术领域

本发明属于电力系统建模与控制技术领域，特别是涉及基于降阶模型和非线性变结构控制的次同步振荡抑制方法。

背景技术

柔性交流输电(FACTS)和高压直流输电应用愈加广泛，在实现电力系统灵活快速控制的同时，也增加了引发次同步振荡的几率。而目前目前的次同步振荡控制器设计大多采用线性方法，难以同时抑制多个振荡模态，效果不够理想，故研究更加可靠、有效的次同步振荡抑制方法十分重要。滑模变结构控制是一类特殊的非线性控制方法，具有很好的鲁棒性，目前已有将变结构控制用于电力系统控制的研究，这些研究为变结构控制在电力系统的应用提供了参考，但其系统模型阶数都较低，如何将变结构控制应用于模型阶数很高的次同步振荡问题仍需进一步探讨。

次同步振荡有多个振荡模态，系统模型阶数太大以致难以应用非线性方法设计控制器，故在用非线性控制方法之前需先对系统模型进行降阶。已有学者将模型降阶理论用于电力系统动态模型，验证了降阶方法在电力系统模型中的有效性，但应用场景的原始模型阶数相比次同步振荡模型仍然较小，降阶方法在次同步振荡问题中是否有效、降阶后设计的次同步振荡控制器对原系统是否有效还需深入研究。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供公开一种基于降阶模型和非线性变结构控制的次同步振荡抑制方法，用于次同步振荡SVC阻尼控制器(或其它控制器)的设计，可以同时抑制所有振荡模态，鲁棒性强，效果明显，为达此目的，本发明提供基于降阶模型和非线性变结构控制的次同步振荡抑制方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤A：利用模态摄动降阶法对系统模型进行降阶；

步骤B：设计切换平面使系统在该平面可以稳定运行；

步骤C：设计控制函数使系统可以达到切换平面。

作为本发明进一步改进，步骤A中，利用模态摄动降阶法对系统模型进行降阶，其具体步骤为：

对于y＝Cu的控制调节系统，总是可以确定出其中需要重点考虑的状态变量，即重要的状态变量，如系统被调量，另外还可考虑无需花费太大的工作量就可进行测量且其又可用于反馈的状态变量，确定系统中需重点研究的状态变量，假设为r个，以及对应的n-r个非重要状态变量之后，就可计算与n个特征值相对应的主导度，按其数值大小降值排序，并分别确定r个主导特征值与n-r个非主导特征值，若假设主导特征值在降值排序中的编号顺次为1,2,…,r，非主导特征值对应的编号则应为r+1,r+2,…,n，由此，可以令：

Λ＝diag(Λ_Ι,Λ_ΙΙ)＝diag(λ₁,…,λ_r,λ_r+1,…λ_n)

另外，可增加或减少重要状态变量个数使其个数和主导特征值的个数一致，由此，可设x_Ι＝[x₁,…x_r]^T为由系统中需重点研究的r个状态变量构成的列矢量，而x_ΙΙ＝[x_r+1,…x_n]^T则为剩下的n-r个状态变量构成另一个列矢量，原系统状态空间方程就可改写为