[发明专利]一种基于广义相位补偿法的电力系统稳定器参数优化方法

说明书

本发明提出了一种基于广义相位补偿法的电力系统稳定器参数优化方法，其步骤为：首先，构建双馈风力发电机组的DFIG模型；其次，将DFIG模型加入电力系统中；再根据电力系统存在的低频振荡，将电力系统稳定器加入电力系统中，并利用广义相位补偿法优化电力系统稳定器的参数；最后，通过特征根分析法和时域仿真方法，分析优化参数后的电力系统稳定器对电力系统阻尼特性的影响。本发明通过广义相位补偿法对PSS进行优化，可以较好的改善风电并网后电力系统的阻尼特性，减小电力系统的振荡幅度，缩短振荡时间，有利于电力系统的稳定；针对不同的运行工况，优化后的PSS具有更好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电力系统参数计算技术领域，特别是指一种基于广义相位补偿法的电力系统稳定器参数优化方法。

背景技术

化石能源的密集型开采和粗放式的应用，使得环境容量和资源承载力急剧下降。在能源与环境的双重压力下，能源战略已经成为我国可持续发展的重要战略之一。风能以其蕴藏量丰富、绿色环保等优点受到世界各国学者的重视。但风能具有间歇性和波动性，加之资源和负荷呈逆向分布，其大规模并网势必会改变原电网的功率和潮流分布以及系统联络线的传动惯量，进而改变原电网的阻尼特性，对电网的稳定性造成一定的影响。

为改善电力系统的阻尼特性，抑制低频振荡，常在系统中加装电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)。PSS最先由美国学者F.P.demello和C.Concodia提出。随后，各国学者对其概念、性能指标及工作原理进行了大量研究。

基于粒子群算法文献[张辰,柯德平,孙元章.双馈风电机组附加阻尼控制器与同步发电机PSS协调设计.电力系统自动化,2017,41(8):30-37]提出一种双馈风电机组附加阻尼和PSS协调控制的设计方法，通过优化动态指标和合理配置权重进行仿真，表征了其有效性，但是这种策略中对权重和参数的选取有较大的经验要求；文献[Ahmad Talha,IbrahiSohail Qureshi.Small Signal Stability Analysis of Power System with WindGeneration Using Optimized Wind PSS[J].Smart Grid(SASG),2015Saudi Arabia,1-5]基于相位补偿法，通过优化PSS参数，分析了有风电场并网的电力系统的小信号稳定，并通过算例验证了其优化方法的有效性；文献[Lukas Sigrist,Luis Rouco.Design ofDamping Controllers for Doubly Fed Induction Generator Using EigenvalueSensitivities[J].Power System Conference and Exposition,2009(3):1-7.]利用特征根灵敏度方法，设计了双馈风电机组的阻尼控制器，分析研究了相应特征根，参与因子以及动态仿真曲线趋势；文献[O.Anaya-Lara,F.M.Hughes,N.Jenkins,G.Strbac.Power SystemStabilizer for a Generic DFIG-based Wind Turbine Controller[J].The 8th IEEInternational Conference on AC and DC Power Transmission,2006,(2):145-149]给出了PSS的原理，运用矢量控制的方法，在超同步暂态和次同步暂态两种工况下利用特征根分析的方法对系统进行了仿真，结果表明PSS对系统阻尼做出了很大的贡献；在构建电力系统时滞模型的基础上，文献[刘志雄,黎雄,孙元章等.广域PSS闭环控制工程中可变时滞及其处理[J].电力系统自动化,2013,37(10):54-59.]诠释了产生时滞的机理，同时提出了一种基于功角预测的自适应广域PSS控制算法；文献[左剑,张程稳,肖逸等.基于灰狼优化算法的多机电力系统稳定器参数最优设计[J].电网技术,2017,41(9):2987-2995]把灰狼优化算法应用到多机电力系统PSS的参数优化中，通过把PSS参数整定问题建模为系统阻尼系数的寻优问题，得到优化参数结果，并进行了验证；文献[胡志坚,赵义术.计及广域测量系统时滞的互联电力系统鲁棒稳定控制[J].中国电机工程学报,2010,30(19):37-43.]采用线性矩阵不等式方法，选用极点配置约束的H∞鲁棒性设计方法，设计了一种改善电力系统鲁棒性的广域自适应监控器，之后对一个IEEE的四机两区域系统进行仿真；文献[张子泳,胡志坚,胡梦月,郑洁云,李琳.含风电的互联电力系统时滞相关稳定性分析与鲁棒阻尼控制[J].中国电机工程学报,2012,32(34):37-43]引引入自由权矩阵方法设计了广域时滞状态反馈鲁棒性控制器，利用算例仿真验证了该控制器良好的鲁棒性。近些年来，在研究改善系统稳定性的研究中，对PSS的研究仍是热点。在PSS众多的参数设计方法中，相位补偿法来源于PSS的设计原理，其概念简单，便于应用，但传统相位补偿法来源于工程实践，缺乏完善的理论基础，而且缺乏PSS间的协调，针对这种现象，文献[ZHANG J,CHUNG C Y,HAN Y.Anovel modal decomposition control and its application to PSS design fordamping interarea oscillation in power systems[J].IEEE Transactions on PowerSystem.2012,27(4):2015-2025]试图将相位补偿法推广到多机系统，虽然有很重要的意义，但基础理论依然不完整。