一种基于e-statcom的强迫功率振荡抑制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统稳定与控制技术领域，特别是设及一种基于E-STATCOM的强 迫功率振荡抑制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在西电东送、南北互联的基本格局下，我国将逐渐形成全国互联的大规模电网，运 使得电力系统功率振荡问题日益突出。传统的功率振荡主要为由于系统阻尼不足引发的负 阻尼机理低频振荡，其抑制措施为提高系统阻尼。而近年来一些功率振荡无法用负阻尼机 理来解释，运些振荡即使在安装了提高系统阻尼装置的情况下仍然发生，经研究发现运些 振荡为强迫功率振荡，是由系统中周期性功率扰动引发的。强迫功率振荡与负阻尼机理低 频振荡具有非常相似的表现形式，但是由于具有不同的发生机理，需要采取的抑制方法也 有很大的区别，抑制负阻尼机理低频振荡的措施无法抑制强迫功率振荡。
[0003] 电网中目前对强迫功率振荡的处理措施有提高电压、解列机组和将原动机切换为 阀位控制。运些方法需要在振荡发生一定时间后才能由控制人员执行操作，而强迫功率振 荡起振快速，因此若操作不及时可能导致事故范围的扩大。此外由于实际系统中功率扰动 源定位技术尚不十分成熟，及时准确地找到扰动源进行控制也存在一定难度。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的目的是提供一种无需手动操作的基于E-STATCOM的强迫功率 振荡抑制方法及系统。
[000引技术方案:为达到此目的，本发明采用W下技术方案：
[0006] 本发明所述的基于E-STATCOM的强迫功率振荡抑制方法，其特征在于:包括W下的 步骤：
[0007] Sl:信号采集模块采集E-STATCOM安装母线的电压Uj、频率。、与E-STATCOM安装母 线相连的左侧输电线路的有功功率信号Pij和无功功率信号Qij，W及与E-STATCOM安装母线 相连的右侧输电线路的有功功率信号Pa和无功功率信号Qjk;
[0008] S2:将步骤Sl中信号采集模块采集得到的信号输入控制信号选择模块，控制信号 选择模块计算左侧输电线路的振荡能量流动方向指标Ri和右侧输电线路的振荡能量流动 方向指标R2;
[0009] S3:选取振荡能量流动方向指标Ri〉0对应的输电线路的有功功率信号和无功功率 信号作为控制信号选择模块的输出信号Pc和Qc;其中，i = l，2;
[0010] S4:将控制信号选择模块的输出信号P。输入振荡辨识模块，振荡辨识模块采用信 号分析算法计算强迫功率振荡模态个数m，W及每个振荡模态对应的振荡频率COn,其中，n = l，2，...，m;
[001 U S5:当在ts时间段内得到的每个振荡模态对应的振荡频率W n的标准差均小于标准 差阀值时，振荡辨识模块输出强迫功率振荡模态个数mW及每个振荡模态对应的振荡频率 ? n，否则振荡辨识模块输出为O ;
[0012] S6:如果振荡辨识模块的输出为0,则无信号输入有功功率控制模块和无功功率控 制模块;如果振荡辨识模块的输出不为0，则将有功功率控制模块和无功功率控制模块中谐 振控制器的谐振子模块个数设置为强迫功率振荡模态个数m，每个谐振控制器的中屯、频率 设置为每个振荡模态对应的振荡频率《 n ;
[0013] S7:将控制信号选择模块的输出信号P。输入有功功率控制模块，通过有功功率控 制模块中的谐振控制器和限幅单元计算得到有功功率Pinj并作为E-STATCOM输出的有功功 率的参考值;将控制信号选择模块的输出信号Q。输入无功功率控制模块，通过无功功率控 制模块中的谐振控制器和限幅单元计算得到无功功率Qinj并作为E-STATCOM输出的无功功 率的参考值。
[0014]进一步，所述步骤S2中的左侧输电线路的振荡能量流动方向指标Ri和右侧输电线 路的振荡能量流动方向指标R2的计算公式为：
Cl) (2)
[0017]其中，t为时间窗的长度，A表示变化量。
[001引 进一步，t为3-5s。
[0019] 进一步，所述步骤S4中振荡辨识模块采用的信号分析算法为化S-ESPRIT算法、 Prony算法、MUSIC算法或FFT算法中的任意一种。
[0020] 进一步，所述步骤S7中的谐振控制器R( S)的表达式为：
(3)
[0022] 其中，COn为谐振控制器中第n个谐振子模块的中屯、频率，Kr为比例系数，S为微分算 子。
[0023] 本发明所述的基于E-STATCOM的强迫功率振荡抑制系统，包括信号采集模块，信号 采集模块的输入端分别连接与E-STATCOM安装母线相连的左侧输电线路和右侧输电线路， 信号采集模块的输出端连接控制信号选择模块的输入端，控制信号选择模块的输出端分别 连接振荡辨识板块的输入端、无功功率巧制板块的输入端和有功功率巧制板块的输入端， 振荡辨识模块的输出端分别连接无功功率控制模块的输入端和有功功率控制模块的输入 端，无功功率控制模块的输出端和有功功率控制模块的输出端均连接E-STATC0M。
[0024] 有益效果：
[0025] 1)相比于需要系统运行控制人员手动操作的强迫功率振荡抑制方法，本发明无需 手动操作，而是自动在线完成振荡能量流向计算、控制信号选择、有功功率控制模块和无功 功率控制模块参数设计及控制信号处理，得到E-STATCOM输出的有功功率和无功功率信号， 能够更加快速有效的抑制强迫功率振荡；
[0026] 2)在振荡频率处扰动信号到输电线路有功功率和无功功率的传递函数的幅值为 0，因此无论E-STATCOM安装在系统中的何处，该控制方法均能将强迫功率振荡幅值抑制到 0，从而其抑制效果不受E-STATCOM安装地点的影响；
[0027] 3)相比于传统的STATCOM只能通过附加阻尼控制调整输出无功功率，来提高系统 阻尼从而减小振荡幅值，而不能完全抑制；本发明由于采用了含有储能单元的STATCOM化-STATC0M)，能够直接向系统注入有功功率，产生与振荡信号大小相等，方向相反的有功功 率，可W将强迫功率振荡的幅值抑制为0,因而具有更好的抑制效果。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的系统框图；
[0029] 图2为安装了E-STATCOM的单机无穷大系统的框图；
[0030] 图3为未安装E-STATCOM的系统的仿真结果；
[0031] 图4为安装了E-STATCOM的系统的仿真结果。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步的介绍。
[0033] 下面W-个典型的单机无穷大系统为例，说明本发明的【具体实施方式】。安装了E-STATCOM的单机无穷大系统如图2所示，汽轮机、调速系统和同步发电机通过变压器连接到 母线i上，其中，汽轮机和调速系统由TR表示，同步发电机由电压源和瞬态电抗Ud'）表示， 电压源的幅值为Eg,相角为SgnE-STATCOM安装在母线j上，并通过联络线连接到无穷大母线k 上，母线i和母线j之间的阻抗为巧LI,母线j和母线k之间的阻抗为巧L2。同步发电机的额定 容量为200MW，额定电压为13. SkV，额定频率为60化，工作在负载率为0.7p. U.的情况下。系 统的共振振荡频率约为6.5102rad/s。
[0034] 首先对未安装E-STATCOM的系统进行了仿真，在[10s，40s]之间在原动机功率上添 加了0.Olpu的正弦扰动，其频率与系统自然振荡频率相同，也为6.5102rad/s。获得的仿真 结果如图3所示，实线为原动机功率Pm,虚线为无穷大母线吸收的功率扣。由图3可知，由于扰 动频率与系统自然振荡频率相同，幅值仅为0.Olpu的原动机功率扰动就引发了0. Hpu的无 穷大母线吸收的有功功率振荡，扰动被放大了 14倍。运表明了强迫功率振荡的危害性。
[0035] 然后将E-STATCOM安装在变压器与输电线路之间，即变压器副边。添加同样的扰 动，采用本发明所提的基于E-STATCOM的强迫功率振荡抑制方法，具体步骤如下：
[0036] SI:信号采集模块1采集E-STATCOM安装母线j的电压Uj、频率fj、E-STATC0M安装母 线i和母线j之间的传输线路的有功功率信号Pu和无功功率信号化j，W