抑制次同步振荡的ssdc和sedc协调控制优化方法
【专利摘要】一种抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法，包括以下步骤：①获取电力系统元件参数；②建立SSDC和SEDC的数学模型；③建立系统元件的数学模型，并形成包含SSDC、SEDC的系统状态方程；④由式(3)求出系统的特征值；特征值可表征系统的稳定性，将系统特征值的实部作为控制目标，若系统特征值实部的最大值离虚轴越远，则代表系统越稳定。相对于传统的SSDC、SEDC参数设计方法，本发明所提供的方法考虑了SSDC和SEDC的协调控制问题，在控制器输出不超过系统允许的范围内，以实现系统特征值最大实部最小为控制目标，得到一组最优的控制器比例放大系数值，该最优参数可使系统整体阻尼得到增强，从而达到最好的抑制效果。
【专利说明】 抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及电力系统稳定与控制技术，特别涉及一种抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法。
[0002]【背景技术】:
近年来，高压直流输电(HVDC)以其先进的技术和明显的经济性等优势在电力系统输电方面得到了快速发展，对我国电力的远距离输送、区域电网互联起到了重要作用。但也由于其直流换流器控制的固有反馈控制特性，HVDC容易引起与整流侧连接的汽轮发电机组的次同步振荡(SSO)问题。次同步振荡是由HVDC引起的一种电气-机械共振现象，轻微的次同步振荡可能会造成发电机轴系的疲劳损伤，严重时则可能导致发电机轴系出现裂纹甚至断裂，造成巨大的经济损失。
[0003]直流附加励磁阻尼控制器(SSDC)和附加励磁阻尼控制器(SEDC)是目前用于抑制SSO的两种较为有效的方法。SSDC属于直流系统的附加设备，通过引入机组的次同步分量，经移相放大后将输出叠加到整流侧的定电流控制器中；SEDC为附加在发电机励磁控制器上的阻尼控制器，其采取汽轮机高压缸转速作为输入信号，其输出叠加到励磁电压上，形成一个与次同步电流反向的电流分量，从而达到抑制振荡的效果。SSDC和SEDC的比例放大倍数直接关系着其向系统提供阻尼的大小，比例放大倍数越大，SSDC和SEDC提供的阻尼越大，阻尼控制器抑制次同步振荡的效果越好。但SSDC的放大倍数过大会影响直流系统的动态稳定性，SEDC则容易受到励磁控制器容量的影响，其放大倍数过大易达到励磁控制器的上限。我国目前已投入SSDC的参数大多采用制造厂商给出的参数，而SEDC的参数也仅基于单台机组的参数来整定，二者没有相互协调，亦没有从全系统的角度出来进行设计，目前次同步阻尼控制器的抑制效果尚未得到充分发挥。
[0004]原对偶内点法寻优速度快、收敛性能好，在处理大规模、非线性的寻优问题时具有较大的优势，计算时间对问题规模不敏感，不会随着问题规模的增大而增大，且整个计算过程均在可行域的内部进行求解。若能将原对偶内点法应用到附加励磁阻尼和直流附加励磁阻尼协调控制参数的优化设计上，可充分考虑到全系统的动态性能，在控制器输出不越限的情况下，使控制器达到最好的振荡抑制效果。
[0005]
【发明内容】
:
鉴于此，本发明提供一种抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法。
[0006]一种抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法，包括以下步骤:
①获取电力系统元件参数，包括:发电机轴系转动惯量和弹性系数Ki, i+1 ;励磁系
统放大倍数&和时间常数& ;发电机各绕组自感Jf0.JTgaJTe、互感以
及各绕组等效电阻;交流线路阻抗；直流定电流控制器pi参数、逆变
侧定熄弧角pi参数、换流变压器变比以及等效换向电抗、整流器和逆变器触发角、直流功率和直流电压；?建立SSDC和SEDC的数学模型；其中，SSDC为宽带通单通道结构，采用发电机质块
转速差A?为输入信号；SSDC由信号输入、4阶带通滤波器、相位补偿模块、比例放大模块组成；SEDC为宽带通多通道结构，其通道数与振荡模态数相同，用发电机质块转速Z 为输入信号；SEDC输入信号经4阶带通滤波器滤除直流和低频分量后，分模态由模态带通滤波器、带阻滤波器、相位补偿模块以及比例放大模块组成；
SSDC的数学模型为
【权利要求】
1.一种抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法，其特征在于:包括以下步骤: ?:获取电力系统元件参数，包括:发电机轴系转动惯量％和弹性系数Ki, i+1 ;励磁系统放大倍数JKj和时间常数;发电机各绕组自感X和如XsJCq、互感以及各绕组等效电阻;交流线路阻抗；直流定电流控制器PI参数、逆变侧定熄弧角PI参数、换流变压器变比以及等效换向电抗、整流器和逆变器触发角、直流功率和直流电压； S建立SSDC和SEDC的数学模型；其中，SSDC为宽带通单通道结构，采用发电机质块转速差Am为输入信号；SSDC由信号输入、4阶带通滤波器、相位补偿模块、比例放大模块组成；SEDC为宽带通多通道结构，其通道数与振荡模态数相同，用发电机质块转速I Αω为输入信号；SEDC输入信号经4阶带通滤波器滤除直流和低频分量后，分模态由模态带通滤波器、带阻滤波器、相位补偿模块以及比例放大模块组成； SSDC的数学模型为Afsnl.=猶hm(I)其中，U为SSDC的比例放大系数，/_为SSDC相位补偿模块传递函数的时域形式，fjm为SSDC4阶带通滤波器传递函数的时域形式； 若发电机有三个振荡模态，SEDC的数学模型为
2.如权利要求1所述的抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法，其特征在于:令/0^=βμκο.,引入系统等式约束条件和不等式约束条件(Jc)，控制器参数 ^SKt-t^^mik-7.^?ηιΛ^?通过下列方程组求解
3.如权利要求2所述的抑制次同步振荡的SSDC和SEDC协调控制优化方法，其特征在于:式(5)利用原对偶内点法求解，包括以下步骤: X形成原对偶内点法的修正方程； 引入松弛变量，构造罚函数，将不等式约束转化为等式约束有:
【文档编号】H02J3/24GK103986171SQ201410241807
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】肖永, 徐梅梅, 顾威, 徐玉韬, 徐长宝, 桂军国, 徐振宇, 苏静棋, 张旭, 高自强, 陈婧华, 王银 申请人:贵州电力试验研究院, 华北电力大学