专利名称：基于系统辨识和遗传算法的发电机广域阻尼控制方法
技术领域：
本发明涉及一种基于系统辨识和遗传算法的发电机广域阻尼控制方法，属于电力系统稳定分析技术领域。
背景技术：
随着区域电网的互联和电力系统规模的不断扩大，区间低频振荡问题日益突出， 严重威胁着电力系统的安全稳定运行。传统抑制低频振荡的方法是在发电机励磁侧施加附加阻尼控制器(Power StabilityStabilizer,以下简称PSS)。然而，由于PSS采用本地信号作为反馈输入信号，信号中区间振荡模式的可观性较差，且多个本地控制器间的协调也存在困难，所以在大量安装PSS的系统中，区间低频振荡问题仍然得不到有效解决。广域测量系统(Wide Area Measurement System，以下简称WAMQ利用同步相量测量单元，能够实时采集到远端电气信号，为发电机广域阻尼控制器反馈信号提供了新的选取方案。这种利用广域测量系统测得的广域信号作为PSS反馈信号，抑制区间低频振荡的技术，称为发电机广域阻尼控制。发电机广域阻尼控制器很好的解决了 PSS信号可观性的问题，因此对于抑制电力系统低频振荡具有极大的潜力。传统的本地阻尼控制器设计往往基于单机无穷大系统进行，通过阻尼转矩理论设计控制器的相位补偿。而发电机广域阻尼控制中，通过采集广域反馈信号，将发电机广域阻尼控制器安装点与整个系统联结成一个整体，单机无穷大系统的假设已经不再适用。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于系统辨识和遗传算法的发电机广域阻尼控制方法， 用于抑制电力系统的区间低频振荡，提高电力系统运行的动态稳定性，并使被控系统在投入发电机广域阻尼控制器后，低频振荡模式的阻尼比显著提高，保证系统的安全稳定运行。本发明提出的基于系统辨识和遗传算法的发电机广域阻尼控制方法，包括以下步骤(1)建立电力系统仿真模型，模型中包括电力系统中的设备和电力系统运行参数， 设备为发电机、调节器、变压器、母线、交流线、直流线、无功补偿器和并联电容电抗器，电力系统运行参数为电力系统潮流和负荷；设置一个被控系统模型辨识模块，用于辨识发电机广域阻尼控制器所控制的开环系统模型；设置一个用遗传算法求解发电机广域阻尼控制器参数模块，用于求得发电机广域阻尼控制器各环节的参数；设置一个发电机广域阻尼控制器模块，用于实现发电机广域阻尼控制；(2)在电力系统中安装发电机广域阻尼控制器的发电机励磁端，注入小幅随机扰动时序信号lut}，Ut为小幅随机扰动信号在t时刻的数值，t = 1,2-Ttotal, Ttotal为仿真总步数，在发电机广域阻尼控制器开环运行情况下，采集发电机广域阻尼控制器的广域反馈输入时序信号{yt}，广域反馈输入时序信号{yt}的数据个数为N，N = Tt。tal，将信号{ut}和
5{yj输入上述被控系统模型辨识模块中；(3)被控系统模型辨识模块辨识安装发电机广域阻尼控制器的发电机励磁端与广域反馈输入时序信号之间的开环被控系统模型，具体过程包括以下步骤(3-1)按下式计算上述广域反馈输入时序信号{yt}的平稳零均值时序信号
权利要求
1. 一种基于系统辨识和遗传算法的发电机广域阻尼控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)建立电力系统仿真模型，模型中包括电力系统中的设备和电力系统运行参数，设备为发电机、调节器、变压器、母线、交流线、直流线、无功补偿器和并联电容电抗器，电力系统运行参数为电力系统潮流和负荷；设置一个被控系统模型辨识模块，用于辨识发电机广域阻尼控制器所控制的开环系统模型；设置一个用遗传算法求解发电机广域阻尼控制器参数模块，用于求得发电机广域阻尼控制器各环节的参数；设置一个发电机广域阻尼控制器模块，用于实现发电机广域阻尼控制；(2)在电力系统中安装发电机广域阻尼控制器的发电机励磁端，注入小幅随机扰动时序信号{ut}，ut为小幅随机扰动信号在t时刻的数值，t = l,2-Ttotal,Ttotal为仿真总步数， 在发电机广域阻尼控制器开环运行情况下，采集发电机广域阻尼控制器的广域反馈输入时序信号{yt}，广域反馈输入时序信号{yt}的数据个数为N，N = Tt。tal，将信号{ut}和{yt}输入上述被控系统模型辨识模块中；(3)被控系统模型辨识模块辨识安装发电机广域阻尼控制器的发电机励磁端与广域反馈输入时序信号之间的开环被控系统模型，具体过程包括以下步骤(3-1)按下式计算上述广域反馈输入时序信号{yt}的平稳零均值时序信号{yt。p(1} 1 Nytcpo ~yt ττΣ·^ ‘丄 ν t=\(3-2)设定上述开环被控系统模型结构为U( θ )，其中参数向量0 6 为该模型结构υ(θ)的参数，得到被控系统模型集合U* = {υ(θ) I θ e μ}其中d为参数θ的维数，Dli为d维实数集的一个子集；(3-3)将步骤(3-1)的平稳零均值时序信号{yt。p(l}和上述小幅随机扰动输入信号{ut} 代入预报函数中，预报注入小幅随机扰动时序信号t时刻的预报值其中gh-i，IV1，Θ)为预报函数；(3-4)计算注入小幅随机扰动时序信号t时刻的电力系统广域反馈时序信号的真实值 yt和与t时刻预报值j)(i|内之间的误差ε (t, Θ)s(t,e) = yt-y(t\0)·,(3-5)设定电力系统的预报误差准则函数，为J1(O) = Tr[AD(6)]1 N其中，A为加权正定矩阵，= 砟力 力)；^ t=\(3-6)使上述预报误差准则函数极小化ΘΝ =argminl/1(6')其中么是使预报误差准则函数J1 ( 9 )取得最小值的模型参数值；模型V(A)为被控系统模型集合U*中使得预报误差准则函数取得极小值的系统模型。(3-7)重复步骤(3-2) 步骤(3-6) M次，得到M个被控系统模型的模型集合U1,其中i = 1，2···，M，M为重复步骤(3-2) 步骤(3-6)的总次数； (3-8)设定注入小幅随机扰动时序信号t时刻的电力系统广域反馈输入时序信号的真实值yt与t时刻预报值I…之间的拟合度为β (θΝ) = ΙΟΟχ(Ι-^Σ^Λ)2 丨根据上述拟合度计算公式，得到被控系统模型集合仏中每个模型的拟合度值，选择拟合度值最高的系统模型作为发电机励磁端与广域反馈时序信号之间的开环系统模型；(3-9)采用零阶保持变换方法，将上述安装发电机广域阻尼控制器的发电机励磁端与广域反馈输入时序信号之间的开环被控系统模型由离散形式G(Z)转换成连续形式G(S)； (4)将上述步骤(3-9)得到的连续被控系统模型输入到上述用遗传算法求解控制器参数模块，计算发电机广域阻尼控制器的参数，具体过程如下(4-1)设电力系统中发电机广域阻尼控制器的滤波采用带通滤波，带通滤波采用带通滤波器，带通滤波器的传递函数表达式为
全文摘要
本发明涉及一种基于系统辨识和遗传算法的发电机广域阻尼控制方法，属于电力系统稳定分析技术领域。首先建立电力系统仿真模型，在发电机广域阻尼控制器的发电机励磁端，注入小幅随机扰动时序信号，被控系统模型辨识模块辨识发电机励磁端与广域反馈输入时序信号之间的开环被控系统模型，将连续被控系统模型输入到用遗传算法求解控制器参数模块，计算发电机广域阻尼控制器的参数。利用本发明方法得到的发电机广域阻尼控制器的反馈信号，对区间低频振荡模式具有好的可观性。本方法能使区间低频振荡模式的的阻尼比显著提高，保证系统的安全稳定运行。本发明所采用的发电机广域阻尼控制器结构和传统PSS结构相同，简单且易于工程实践。
文档编号H02P9/10GK102420559SQ201110340508
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者柳勇军, 赵艺, 陆超, 韩英铎 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司, 清华大学