一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法与流程

技术特征：

1.一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)设置基于低励限制边界线的发电机典型进相运行工况点集合；

(2)考虑低励限制未动作时传统电力系统稳定器PSS₁投入的情况，基于单机‐无穷大系统Heffron‐Phillips模型，确定PSS₁经过励磁环节产生的电磁转矩增量信号相对于PSS输入信号的开环传递函数G_X(s)；

(3)考虑低励限制动作时新增电力系统稳定器PSS₂投入的情况，基于单机‐无穷大系统扩展Heffron‐Phillips模型，确定PSS₂经过励磁环节产生的电磁转矩增量信号相对于PSS₂输入信号的开环传递函数G′_X(s)；

(4)利用传递函数G_X(s)和G′_X(s)，构建PSS₂的超前‐滞后环节时间常数的优化数学模型并求解。

2.如权利要求1所述的一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法，其特征在于，所述步骤(1)中设置基于低励限制边界线的发电机典型进相运行工况点集合包括2个工况点；

针对发电机通过联系阻抗jX_e接入无穷大容量的母线构成的单机‐无穷大系统，以发电机额定视在功率S_N和额定电压U_N为基准值，定义工况点1的有功功率P₁、无功功率Q₁、机端电压U₁和联系电抗X_e1为：

P₁＝0.5pu，Q₁＝‐0.1+Q_VR1pu，U₁＝1.0pu，X_e1＝0.4pu；

其中，Q_VR1为根据已知的低励限制边界线函数，Q_VR＝f(P,U)，将P₁和U₁带入后计算的值；

定义工况点2的有功功率P₂、无功功率Q₂、机端电压U₂和联系电抗X_e2为：P₂＝1pu，Q₂＝‐0.1+Q_VR2pu，U₂＝1.0pu，X_e2＝0.2pu；

其中，Q_VR2为根据已知的低励限制边界线函数，Q_VR＝f(P,U)，将P₂和U₂带入后计算的值。

3.如权利要求1所述的一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法，其特征在于：所述步骤(2)中考虑低励限制未动作时传统电力系统稳定器PSS₁投入的情况，基于单机‐无穷大系统Heffron‐Phillips模型，确定PSS₁经过励磁环节产生的电磁转矩增量 信号相对于PSS输入信号的开环传递函数G_X(s)为：

$G_X\left(s\right)=K_{2}G\left(s\right)G_{{\mathrm{PSS}}_1}\left(s\right)---\left(1\right)$

式(1)中，G(s)＝K₃K_A/(1+K₃K₆K_A+sK₃KT′_d0)，G_PSS1(s)为PSS₁的传递函数，K_A为励磁系统主环放大倍数，T′_d0为直轴暂态开路时间常数，K、K₂、K₃和K₆皆为Heffron‐Phillips模型中根据系统工况和发电机参数计算获得的系数。

4.如权利要求1所述的一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法，其特征在于，所述步骤(3)中考虑低励限制动作时新增电力系统稳定器PSS₂投入的情况，基于单机‐无穷大系统扩展Heffron‐Phillips模型，确定PSS₂经过励磁环节产生的电磁转矩增量信号相对于PSS₂输入信号的开环传递函数G′_X(s)为：

$G_X^{\′}\left(s\right)=K_{2}G\left(s\right)G_{{\mathrm{PSS}}_2}\left(s\right)/(1-G(s\left)G_{UEL}\right(s\left)K_8\right)---\left(2\right)$

式(2)中，G(s)＝K₃K_A/(1+K₃K₆K_A+sK₃KT′_d0)；G_UEL(s)为UEL的传递函数，G_PSS2(s)为PSS₂的传递函数，K、K₂、K₃、K₆和K₈皆为扩展Heffron‐Phillips模型中根据系统工况和发电机参数计算获得的系数。

5.如权利要求1所述的一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法，其特征在于，所述步骤(4)中利用传递函数G_X(s)和G′_X(s)，构建PSS₂的超前‐滞后环节时间常数的优化数学模型和求解方法包括如下步骤：

4‐1确定PSS₂的超前滞后环节的传递函数；

4‐2构造计算时间常数T₁′、T₂′、T₃′和T₄′的优化数学模型；

4‐3采用粒子群优化算法求解优化数学模型。

6.如权利要求5所述的一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法，其特征在于，所述步骤(4‐1)包括：确定PSS₂的超前滞后环节的传递函数为(1+T₁'s)/(1+T₂'s)*(1+T₃'s)/(1+T₄'s),其中，T₁′、T₂′、T₃′、T₄′为时间常数。

7.如权利要求5所述的一种与低励限制功能相协调的电力系统稳定器配置方法，其特征在于，所述步骤(4‐2)中构建计算时间常数T₁′、T₂′、T₃′和T₄′的优化数学模型如下式所示：

式(3)中，T_j′为PSS₂的超前滞后环节时间常数，f_i为振荡频率点，取值范围为0.1～2Hz；为典型进相运行工况点1时，考虑低励限制未启动时传统电力系统稳定器PSS₁作用下，开环传递函数G_X(s)在0.1～2Hz频率范围内对应的相位值序列；为典型进相运行工况点1时，考虑低励限制动作时新增电力系统稳定器PSS₂作用下，开环传递函数G′_X(s)在0.1～2Hz频率范围内对应的相位值序列；为典型进相运行工况点2时，考虑低励限制未启动时传统电力系统稳定器PSS₁作用下，开环传递函数G_X(s)在0.1～2Hz频率范围内对应的相位值序列；为典型进相运行工况点2时，考虑低励限制启动时新增电力系统稳定器PSS₂作用下，开环传递函数G′_X(s)在0.1～2Hz频率范围内对应的相位值序列；

f_mk为PSS超前滞后环节的中心频率，PSS₁对应的2个中心频率分别为：$f_{m1}=1/\left(2\mathrm{\π}\sqrt{T_1{T}_2}\right)$和$f_{m2}=1/\left(2\mathrm{\π}\sqrt{T_3{T}_4}\right);$PSS₂对应的2个中心频率分别为：$f_{m3}=1/\left(2\mathrm{\π}\sqrt{T_1^{\′}{T}_2^{\′}}\right)$和$f_{m4}=1/\left(2\mathrm{\π}\sqrt{T_3^{\′}{T}_4^{\′}}\right).$