阵、输出 矩阵和前馈矩阵； 根据所述电力系统状态空间模型计算所述电力系统的系统矩阵的主导振荡模式，所述 主导振荡模式为电力系统系统状态对应的阻尼最弱的振荡模式； 获取每个风机的风机联络线功率波动信号序列对所述主导振荡模式的能控性； 根据能控性的大小，选取预定数量的风机装设附加阻尼控制器； 采用相位补偿法设计附加阻尼控制器模型，以所述区域间交流联络线功率波动信号序 列作为所述附加阻尼控制器的输入信号，输出风机转速调整信号； 根据所述风机转速调整信号，使用风机的有功功率控制环提高所述阻尼。2. 根据权利要求1所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制方法，其特征在于，还包 括： 根据风机联络线功率波动信号序列的能控性大小，调整所述附加阻尼控制器的控制器 增益； 以所述主导振荡模式的阻尼最大化为目标，使用粒子群算法对所述附加阻尼控制器的 待优化参数进行优化，得到所述附加阻尼控制器的最优参数； 使用所述最优参数调整所述附加阻尼控制器，对所述区域间交流联络线功率波动信号 序列进行相位补偿和增益调节，输出最优风机转速调整信号。3. 根据权利要求1所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制方法，其特征在于，所述以 所述风机联络线功率波动信号序列作为模型输入，所述区域间交流联络线功率波动信号序 列作为模型输出，结合电力系统的子空间状态空间辨识算法，构建所述电力系统状态空间 模型，具体包括： 根据所述风机联络线功率波动信号序列、区域间交流联络线功率波动信号序列以及所 述电力系统的系统状态之间关系，构建前向迭代形式的电力系统状态空间模型，所述电力 系统状态空间模型包括电力系统的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和前馈矩阵； 根据得到的各个测量时刻对应的所述风机联络线波动信号序列和所述区域间交流联 络线波动信号序列以及各个测量时刻的系统状态，构建电力系统的输入、输出和系统状态 汉克尔矩阵； 联立所述输入、输出和系统状态汉克尔矩阵以及所述前向迭代形式的电力系统状态空 间模型，得到简化电力系统状态空间模型，其中，所述简化电力系统状态空间模型包括广义 能观性矩阵； 根据所述简化电力系统状态空间模型计算子空间斜投影，对所述子空间斜投影进行奇 异值分解，求解所述广义能观性矩阵； 根据所述广义能观性矩阵求解所述电力系统状态空间模型的系统矩阵、输入矩阵、输 出矩阵和前馈矩阵。4. 根据权利要求3所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制方法，其特征在于，还包 括： 计算所述电力系统的系统矩阵的特征值矩阵和右特征向量矩阵； 根据所述右特征矩阵计算所述电力系统状态空间模型的左特征向量； 将所述左特征向量乘以所述电力系统的输入矩阵，计算所述风机联络线功率波动信号 序列对所述主导振荡模式的能控性； 根据所述能控性的大小，选取预定数量的风机装设附加阻尼控制器。5. 根据权利要求2所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制方法，其特征在于，还包 括： 根据所述区域间交流联络线功率波动信号序列、风机转速调整信号、控制器增益以及 补偿环节参数的关系，建立附加阻尼控制器状态空间模型，所述附加阻尼控制器状态空间 模型包括附加阻尼控制器的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和前馈矩阵； 联立所述电力系统状态空间模型和所述附加阻尼控制器状态空间模型，构建闭环系统 状态空间模型，其中，所述闭环系统状态空间模型为所述附加阻尼控制器和所述电力系统 构成的闭环系统的状态空间模型，所述闭环系统状态空间模型包括闭环系统的系统矩阵； 根据所述闭环系统状态空间模型计算所述闭环系统的系统矩阵。6. 根据权利要求5所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制方法，其特征在于，所述以 主导振荡模式的阻尼最大化为目标，使用粒子群算法对所述附加阻尼控制器的待优化参数 进行优化，得到所述附加阻尼控制器的最优参数，具体包括： 确定所述附加阻尼控制器的待优化参数、待优化参数的约束条件和主导振荡模式对应 的最大阻尼;其中，所述待优化参数包括控制器增益、相位补偿的超前时间常数和滞后时间 常数； 初始化所述附加阻尼控制器的待优化参数，获取所述待优化参数的最优值和最大阻 尼； 更新所述待优化参数的实际值和偏差量； 根据所述闭环系统的系统矩阵计算各个待优化参数在所述主导振荡模式对应的实际 阻尼； 比较所述待优化参数在主导振荡模式下对应的实际阻尼和最大阻尼的大小，根据比较 结果更新所述待优化参数的最优值和最大阻尼； 查找满足所述约束条件的待优化参数，作为最优参数调整所述附加阻尼控制器，以使 所述电力系统在所述主导振荡模式下的阻尼最大。7. -种含多台风机的电力系统的阻尼控制系统，其特征在于，包括： 测量模块，用于同步测量所述电力系统的风机联络线功率信号和区域间交流联络线功 率信号，得到多个测量时刻对应的风机联络线功率信号序列和区域间交流联络线功率信号 序列； 处理模块，用于去除所述风机联络线功率信号序列和所述区域间交流联络线功率信号 序列的直流分量，分别得到风机联络线功率波动信号序列和区域间交流联络线功率波动信 号序列； 构建模块，用于以所述风机联络线功率波动信号序列作为模型输入，所述区域间交流 联络线功率波动信号序列作为模型输出，结合电力系统的子空间状态空间辨识算法，构建 所述电力系统状态空间模型，其中，所述电力系统状态空间模型包括电力系统的系统矩阵、 输入矩阵、输出矩阵和前馈矩阵； 计算模块，用于根据所述电力系统状态空间模型计算所述系统矩阵的主导振荡模式， 所述主导振荡模式为电力系统系统状态对应的阻尼最弱的振荡模式； 获取模块，用于获取每个风机的联络线功率波动信号序列对所述主导振荡模式的能控 性； 选取模块，用于根据能控性的大小，选取预定数量的风机装设附加阻尼控制器； 设计模块，用于采用相位补偿法设计所述附加阻尼控制器模型，以所述区域间交流联 络线功率波动信号序列作为所述附加阻尼控制器的输入信号，输出风机转速调整信号； 阻尼调节模块，用于根据所述风机转速调整信号，使用风机的有功功率控制环提高所 述阻尼。8. 根据权利要求7所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制系统，其特征在于，还包 括： 增益调整模块，用于根据风机联络线功率波动信号序列的能控性大小，调整所述附加 阻尼控制器的控制器增益； 参数获取模块，用于以所述主导振荡模式的阻尼最大化为目标，使用粒子群算法对所 述附加阻尼控制器的待优化参数进行优化，获取所述附加阻尼控制器的最优参数； 信号序列调节模块，用于使用所述最优参数调整所述附加阻尼控制器，对所述区域间 交流联络线功率波动信号序列进行相位补偿和增益调节，输出最优风机转速调整信号。9. 根据权利要求7所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制系统，其特征在于，所述构 建模块，具体包括： 模型构建子模块，用于根据所述风机联络线功率波动信号序列、区域间交流联络线功 率波动信号序列以及所述电力系统的系统状态之间关系，构建前向迭代形式的电力系统状 态空间模型，所述电力系统状态空间模型包括电力系统的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和 前馈矩阵； 矩阵构建子模块，用于根据得到的各个测量时刻对应的所述风机联络线波动信号序列 和所述区域间交流联络线波动信号序列以及各个测量时刻的系统状态，构建电力系统的输 入、输出和系统状态汉克尔矩阵； 联立子模块，用于联立所述输入、输出和系统状态汉克尔矩阵以及所述前向迭代形式 的电力系统状态空间模型，得到简化电力系统状态空间模型，其中，所述简化电力系统状态 空间模型包括广义能观性矩阵； 分解子模块，用于根据所述简化电力系统状态空间模型计算子空间斜投影，对所述子 空间斜投影进行奇异值分解，求解所述广义能观性矩阵； 求解子模块，用于根据所述广义能观性矩阵求解所述电力系统状态空间模型的系统矩 阵、输入矩阵、输出矩阵和前馈矩阵。10. 根据权利要求8所述的含多台风机的电力系统的阻尼控制系统，其特征在于，还包 括： 附加阻尼控制器状态空间模型构建模块，用于根据所述区域间交流联络线功率波动信 号序列、风机转速调整信号、控制器增益以及补偿环节参数的关系，建立附加阻尼控制器状 态空间模型，所述附加阻尼控制器状态空间模型包括附加阻尼控制器的系统矩阵、输入矩 阵、输出矩阵和前馈矩阵； 联立模块，用于联立所述电力系统状态空间模型和所述附加阻尼控制器状态空间模 型，构建闭环系统状态空间模型，其中，所述闭环系统状态空间模型为所述附加阻尼控制器 和所述电力系统构成的闭环系统的状态空间模型，所述闭环系统状态空间模型包括所述闭 环系统的系统矩阵； 系统矩阵计算模块，用于根据所述闭环系统状态空间模型计算所述闭环系统的系统矩 阵； 所述参数获取模块具体包括： 确定子模块，用于确定所述附加阻尼控制器的待优化参数、待优化参数的约束条件和 主导振荡模式对应的最大阻尼;其中，所述待优化参数包括控制器增益、相位补偿的超前时 间常数和滞后时间常数； 初始化子模块，用于初始化所述附加阻尼控制器的待优化参数，获取所述待优化参数 的最优值和最大阻尼； 更新子模块，用于更新所述待优化参数的实际值和偏差量； 计算子模块，用于根据所述闭环系统的系统矩阵计算各个待优化参数在主导振荡模式 对应的实际阻尼； 比较子模块，用于比较所述待优化参数在主导振荡模式下对应的实际阻尼和最大阻尼 的大小，所述更新子模块还用于所述比较子模块的比较结果更新所述待优化参数的最优值 和最大阻尼； 查找子模块，用于查找满足所述约束条件的待优化参数，作为最优参数调整所述附加 阻尼控制器，以使所述电力系统在所述主导振荡模式下的阻尼最大。
【专利摘要】本发明提供了一种含多台风机的电力系统的阻尼控制方法和系统，该阻尼控制方法包括：测量风机联络线功率信号和区域间交流联络线功率信号，得到风机联络线功率波动信号序列和区域间交流联络线功率波动信号序列；根据上述信号序列结合电力系统的子空间状态空间辨识算法构建电力系统状态空间模型，其中该模型包括系统矩阵；计算系统矩阵的主导振荡模式，获取每个风机联络线功率波动信号序列对主导振荡模式的能控性；根据能控性大小，选取风机装设附加阻尼控制器；采用相位补偿法设计附加阻尼控制器模型，将区域间交流联络线功率波动信号序列输入附加阻尼控制器，输出风机转速调整信号提高阻尼。本发明技术方案能提高对电力系统低频振荡的抑制效果。
【IPC分类】H02J3/38, H02J3/24
【公开号】CN105576675
【申请号】CN201610060554
【发明人】郭成, 胡斌俞, 徐家俊, 和鹏
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月28日