[发明专利]一种电力系统时滞自适应广域阻尼器

摘要

一种电力系统的时滞自适应广域阻尼器，包括广域阻尼器模块WAD、控制参数计算模块CPC、控制参数存储器模块CPS和控制参数更新模块CPU，可以根据广域测量系统WAMS提供的带精确时标的广域测量信号输出合适的阻尼控制信号；此外，还设计了CPC模块和CPU模块的运行步骤，定义了各模块之间的信息接口。本发明不仅可以解决广域电力系统的区间低频振荡问题以及广域反馈控制信号存在时滞的情形，而且适用于由于信道拥堵而引起广域反馈控制信号时滞变化的情形，所设计的控制器参数计算量小，可以适应较大范围的时滞变化。

主权项

1.一种电力系统时滞自适应广域阻尼器，由广域阻尼器模块WAD、控制参数计算模块CPC、控制参数存储器模块CPS和控制参数更新模块CPU四部分构成，根据广域测量系统WAMS提供的带精确时标的广域测量信号y(t-τ)输出合适的阻尼控制信号u(t)；其中，WAD主要由隔直环节(W)、反馈增益环节(K)、相位补偿环节P和输出限幅环节B依次串联而组成；CPC实时接收CPU发出的是否启动控制参数重新计算的启动信号F，并根据输入的时滞参数τ、广域反馈信号y(t-τ)和输入信号u(t)快速计算WAD模块的控制参数P，并将计算所得的控制参数P、设计时滞τWAD和计算结束时刻t信息送入CPS保存，同时将计算结束时刻t信息送入CPU供其决策使用；CPU记录WAD当前控制参数对应的设计时滞τWAD，根据实时时滞τ、WAD当前控制参数的设计时滞τWAD和CPC计算结束时刻信息t决定是否需要更新WAD的控制参数P、是否需要启动CPC重新计算控制参数、以及如何选择匹配的控制参数P，控制参数更新信息以更新信号S的形式传递给CPS，并能用CPS传递过来的控制参数P去更新WAD的控制参数，启动CPC重新计算控制参数的启动信号F将传递给CPC；CPS承担存储控制参数P及其对应的设计时滞τWAD和设计时刻t信息，并响应CPU发出的更新信号S，提供与S对应的控制参数P给CPU；CPC模块根据当前系统运行状态和时滞为WAD模块在线计算合适的控制参数，其具体运行如下：T1：实时监测CPU发送过来的是否启动控制参数重新计算的启动信号F，若F＝1，则启动控制参数重新计算，进入T2；否则继续T1；T2：根据广域反馈信号y(t-τ)，确定被控低频振荡模式的特征根(λj＝σj+jωj)，其中σj和ωj分别是λj的实部和虚部；T3：根据广域反馈信号y(t-τ)和输入信号u(t)，确定与被控低频振荡模式λj对应的留数Rj，计算系统输入端至系统输出端之间的相位偏移θ1＝∠Rj；T4：根据控制环路的时滞τ，将其作为设计时滞τWAD，计算由于τ引起的系统输出信号的相位滞后θ2，计算公式如下：T5：计算相位总偏移θ＝θ1+θ2±k×360°，k为整数，通过调整k值使θ处于(-180°，+180°]范围之内；T6：确定加入WAD后闭环系统被控低频振荡模式的阻尼比期望值ξ，据此计算被控低频振荡模式特征根λj的期望变化量Δλj，计算公式如下：Δλj＝-ξωj-σjT7：计算WAD需要补偿的相位∠A(λj)并判断反馈增益K的正负性：1)若0°＜θ≤90°，则： ∠ A ( λ j ) = - θ K < 0 ]]>2)若90°＜θ≤180°，则：3)若-180°＜θ≤-90°，则：4)若-90°＜θ≤0°，则： ∠ A ( λ j ) = - θ K < 0 ]]>T8：WAD中的相位补偿环节(P)的传递函数如下： A ( s ) = ( 1 + T 1 s 1 + T 2 s ) N ]]>式中参数N、T1和T2的计算方法如下： α = T 1 T 2 = 1 + s i n β 1 - s i n β ]]> T 2 = 1 α ω j ]]>T1＝αT2T9：计算WAD中反馈增益K的幅值|K|，计算方式如下： | K | = | Δλ j | / | e - σ j τ R j A ( λ j ) | ]]>式中，A(λj)为T8中相位补偿环节(P)的传递函数A(s)中代入被控低频振荡模式的特征根λj所得；T10：根据常规方法选取时滞WAD中隔直环节W和输出限幅环节B的参数；T11：记录此刻的时间t，并将计算所得的WAD模块的所有控制参数打包为控制参数P；T12：将控制参数P、设计时滞τWAD和计算结束时刻t信息送入CPS模块保存，同时将计算结束时刻t信息送入CPU模块供其决策使用；T13：返回T1；CPU模块根据实时时滞τ、WAD模块当前控制参数的设计时滞τWAD和CPC模块计算结束时刻信息t选择合适的控制参数P去更新WAD模块的控制参数，具体运行如下：S1：在线监测控制回路的实时时滞τ和CPC传递过来的信号t，若实时时滞τ与当前WAD的设计时滞τWAD之差Δτ＝|τ-τWAD|大于阈值Τ时，进入S2，若CPC传递过来的信号t发生了变化，则进入S5，否则继续S1；S2：向CPC发送重新启动控制参数计算的启动信号F，同时向CPS发送调取设计时滞τWAD＝τ的更新信号S；S3：接收从CPS传送过来的、与更新信号S中设计时滞τWAD最接近的历史时滞τh所对应的控制参数P；S4：用从CPS中接收到的最新控制参数更新WAD的参数，返回S1；S5：根据CPC传递过来的信号t确定t时刻的实时时滞τ’；S6：若t时刻的实时时滞τ’与步骤2中的设计时滞τWAD的差值Δτ’＝|τ’-τ|小于阈值Τ，则向CPS发送调取控制参数设计时刻为t的更新信号S；S7：返回S4。