本发明涉及新型电力系统稳定控制，特别是涉及基于量子退火算法的新型振荡阻尼优化控制装置及方法。
背景技术：
1、近年来，随着风力和光伏可再生能源在电力系统中的不断发展，电力系统也呈现出“双高”特征，大量电力电子器件与电网之间易发生“机-电-磁”相互作用，易造成电力系统发生频率为数hz到数khz变化的新型振荡。
2、目前，关于宽频振荡的抑制方法大体可分为两类：振荡源和附加阻尼控制。当电力系统发生宽频振荡时，系统呈现出“负阻尼”效应。通过附加阻尼控制器的方式为系统提供“正阻尼”，进而达到抑制频率振荡的作用。为了提高抑制效率、减小计算量，可考虑利用智能算法与阻尼控制相结合。
3、在公告号为cn115360697a的发明专利中，提出一种用于抑制供电系统次同步振荡的方法，并基于群体智能优化算法对直流附加阻尼器参数进行优化，但主要是针对桥吊、自动导向车充电设备和轨道吊等设备引起的次同步振荡进行抑制，未涉及新能源发电系统。在公告号cn109347097b的发明专利中，提出一种基于改进粒子群优化算法的双馈风电系统次同步振荡抑制策略，主要是将附加阻尼控制器的输出信号叠加在风电系统的网侧变换器控制中，但仅考虑风电单一因素导致的次同步振荡。综合考虑电力系统中存在光伏和风力等因素，亟需探索宽频振荡抑制优化方法，避免计算量大、陷入局部最优。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、本发明提出基于量子退火算法的新型振荡阻尼优化控制装置，不限于振荡频率的作用范围，能实现宽频段、多模态的振荡抑制。能充分发挥多通道阻尼控制器的协调控制作用，通过设置不同的动态阻尼比阈值来实现多通道阻尼控制器参数的协调优化，实现多模态振荡的最优抑制。
3、本发明的另一个目的在于提出一种基于量子退火算法的新型振荡阻尼优化控制方法。
4、为达上述目的，本发明一方面提出一种基于量子退火算法的新型振荡阻尼优化控制装置，模拟量采集模块、模数转换模块、带阻滤波模块、带通滤波模块、比例移相模块、限幅模块、量子退火智能优化模块和附加并联变流器；
5、将模拟量采集模块与母线、模数转换模块相连，进行交流母线的电压模拟量的采集，并完成模数转换；
6、通过带阻滤波器、带通滤波器、比例移相模块和限幅模块构成多通道的阻尼控制器；
7、利用量子退火智能优化模块进行比例和补偿参数的优化，为附加并联变流器补偿电流，将附加并联变流器的输出抑制电流注入母线中，完成新型振荡抑制。
8、本发明实施例的基于量子退火算法的新型振荡阻尼优化控制装置还可以具有以下附加技术特征：
9、在本发明的一个实施例中，确定阻尼控制器的待优化目标函数，包括：
10、确定待优化环节的传递函数，表示为：
11、
12、式中，kpi为比例系数，tpi为补偿系数，m为串联补偿环节个数；
13、辨识未加阻尼控制器的开环系统的振荡模态，将开环系统的振荡模态与阻尼控制器待优化环节的传递函数相结合；
14、开环系统的振荡模态表示为：
15、λi＝σi±jωi(i＝1,2,…,n)(2)
16、开环系统含振荡模态的简化传递函数表示为：
17、go＝s-λi(i＝1,2,…,n)(3)
18、开环振荡模态经阻尼控制器后的传递函数表示为：
19、gc＝gigo(4)
20、
21、对开环振荡模态经阻尼控制器后的传递函数进行归一化处理，提取对应的特征方程，表示为：
22、
23、求解闭环特征方程对应的特征根，并计算阻尼控制器所能提供的阻尼大小，表示为：
24、
25、计算对应振荡模态的闭环阻尼，表示为：
26、
27、式中，σi为未加阻尼控制器对应振荡模态的阻尼；
28、计算闭环阻尼比，确定优化函数的目标函数，表示为：
29、
30、在本发明的一个实施例中，建立多目标阻尼控制参数协调优化模型，包括：
31、以目标模式阻尼比最大化为优化目标，建立多目标阻尼控制参数协调优化模型，表示为：
32、f＝max(ηiξci) (10)
33、式中，ηi为目标模式i的惯权系数，表示对不同振荡模式的关注度；ξi为目标模式i的闭环阻尼比；
34、针对次/超同步振荡信号，建立目标函数，表示为：
35、f＝max{ξc1,ξc2,…,ξci} (11)
36、建立多振荡模式的协调优化的约束条件，表示为：
37、
38、建立阻尼控制器目标函数，对于优化算法的目标函数f(x)以及非线性约束条件s.t，表示为：
39、
40、式中，f为定义的性能函数即目标函数，n为对应的振荡模式数，i为对应振荡模式的编号，σi为第i个振荡模式的闭环模式阻尼，ki为振荡模式i的增益系数，kimin为振荡模式i的增益系数上限，kimax为振荡模式i的增益系数上限；ti为振荡模式i的时间常数，timin为振荡模式i的时间常数下限，timax为振荡模式i的时间常数上限；
41、改进目标函数，表示为：
42、
43、式中，ξi＝f(ki,tpi)是关于ki和tpi的函数；ηi＝(1/kpi)(i＝1,2,3,…,n)为对应振荡频率阻尼比的惯权系数。
44、在本发明的一个实施例中，基于阻尼优化控制装置的新型振荡抑制，包括：
45、从母线上采集交流电压信号，并通过锁相环确定电网相位信息；
46、根据电网相位信息进行外环控制计算所需的有功功率设定值，并生成相应的控制信号；
47、将所述控制信号输入多通道阻尼控制器以生成优化的阻尼控制信号，并将阻尼控制信号叠加到内环电流控制信号中，以生成优化后的电流控制信号；
48、利用脉宽调制技术将优化后的电流控制信号转换为开关信号；
49、根据接收到的开关信号，控制附加并联变流器产生相应的电流输出，并注入到母线中，以完成新型振荡抑制。
50、为达上述目的，本发明另一方面提出一种基于量子退火算法的新型振荡阻尼优化控制方法，包括：
51、获取待优化的控制器参数；
52、根据待优化的控制器参数模拟量子系统中的量子态；
53、以阻尼比为目标函数表征量子系统中的量子的状态势能，并以量子系统的能量大小判别所选定参数下阻尼比的大小，以实现阻尼控制器的参数优化。
54、进一步地，所述方法，还包括：
55、采用路径积分蒙特卡洛，把问题映射成一个量子哈密顿函数hqa(t)哈密顿算符hamiltonian的能量表达式，求出让h(t)值最小的变量组合，求取出最优值，表示为：
56、hqa(t)＝hpot(t)+hkin(t) (15)
57、式中，量子哈密顿函数hqa(t)表示量子退火算法中的评价函数，hpot(t)表示状态势能，对应模拟退火算法的评价函数，hkin(t)表示动能，
58、确定量子哈密顿函数与阻尼控制器目标函数的关系，表示为：
59、hqa(k,τ)＝hpot(k,τ)+hkin(k,τ) (16)
60、进行改进，表示为：
61、hqa(k,τ)＝ηiξci(kpi,τi)+hkin(kpi,τi) (17)
62、式中，{ξci＝f(kpi,tpi)}＝{ξci＝f(kpi,τi)}；阻尼控制器的优化时间常数用τ表示；
63、将优化问题的目标函数映射为量子系统的哈密顿能量函数，并完成基于量子退火算法实现阻尼优化控制。
64、本发明实施例的基于量子退火算法的新型振荡阻尼优化控制装置和方法，针对不同振荡模式对应衰减速度不同的特点，在目标函数中给予不同振荡模式相应的权惯系数，来突出对不同振荡模式的关注度，以实现不同的振荡模式都能达到快速衰减的效果。
65、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。