專利名稱：基于系統(tǒng)辨識和遺傳算法的發(fā)電機廣域阻尼控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于系統(tǒng)辨識和遺傳算法的發(fā)電機廣域阻尼控制方法，屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)和電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，區(qū)間低頻振蕩問題日益突出， 嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)抑制低頻振蕩的方法是在發(fā)電機勵磁側(cè)施加附加阻尼控制器(Power StabilityStabilizer,以下簡稱PSS)。然而，由于PSS采用本地信號作為反饋輸入信號，信號中區(qū)間振蕩模式的可觀性較差，且多個本地控制器間的協(xié)調(diào)也存在困難，所以在大量安裝PSS的系統(tǒng)中，區(qū)間低頻振蕩問題仍然得不到有效解決。廣域測量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System，以下簡稱WAMQ利用同步相量測量單元，能夠?qū)崟r采集到遠端電氣信號，為發(fā)電機廣域阻尼控制器反饋信號提供了新的選取方案。這種利用廣域測量系統(tǒng)測得的廣域信號作為PSS反饋信號，抑制區(qū)間低頻振蕩的技術(shù)，稱為發(fā)電機廣域阻尼控制。發(fā)電機廣域阻尼控制器很好的解決了 PSS信號可觀性的問題，因此對于抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩具有極大的潛力。傳統(tǒng)的本地阻尼控制器設(shè)計往往基于單機無窮大系統(tǒng)進行，通過阻尼轉(zhuǎn)矩理論設(shè)計控制器的相位補償。而發(fā)電機廣域阻尼控制中，通過采集廣域反饋信號，將發(fā)電機廣域阻尼控制器安裝點與整個系統(tǒng)聯(lián)結(jié)成一個整體，單機無窮大系統(tǒng)的假設(shè)已經(jīng)不再適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于系統(tǒng)辨識和遺傳算法的發(fā)電機廣域阻尼控制方法， 用于抑制電力系統(tǒng)的區(qū)間低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)運行的動態(tài)穩(wěn)定性，并使被控系統(tǒng)在投入發(fā)電機廣域阻尼控制器后，低頻振蕩模式的阻尼比顯著提高，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。本發(fā)明提出的基于系統(tǒng)辨識和遺傳算法的發(fā)電機廣域阻尼控制方法，包括以下步驟(1)建立電力系統(tǒng)仿真模型，模型中包括電力系統(tǒng)中的設(shè)備和電力系統(tǒng)運行參數(shù)， 設(shè)備為發(fā)電機、調(diào)節(jié)器、變壓器、母線、交流線、直流線、無功補償器和并聯(lián)電容電抗器，電力系統(tǒng)運行參數(shù)為電力系統(tǒng)潮流和負荷；設(shè)置一個被控系統(tǒng)模型辨識模塊，用于辨識發(fā)電機廣域阻尼控制器所控制的開環(huán)系統(tǒng)模型；設(shè)置一個用遺傳算法求解發(fā)電機廣域阻尼控制器參數(shù)模塊，用于求得發(fā)電機廣域阻尼控制器各環(huán)節(jié)的參數(shù)；設(shè)置一個發(fā)電機廣域阻尼控制器模塊，用于實現(xiàn)發(fā)電機廣域阻尼控制；(2)在電力系統(tǒng)中安裝發(fā)電機廣域阻尼控制器的發(fā)電機勵磁端，注入小幅隨機擾動時序信號lut}，Ut為小幅隨機擾動信號在t時刻的數(shù)值，t = 1,2-Ttotal, Ttotal為仿真總步數(shù)，在發(fā)電機廣域阻尼控制器開環(huán)運行情況下，采集發(fā)電機廣域阻尼控制器的廣域反饋輸入時序信號{yt}，廣域反饋輸入時序信號{yt}的數(shù)據(jù)個數(shù)為N，N = Tt。tal，將信號{ut}和
5{yj輸入上述被控系統(tǒng)模型辨識模塊中；(3)被控系統(tǒng)模型辨識模塊辨識安裝發(fā)電機廣域阻尼控制器的發(fā)電機勵磁端與廣域反饋輸入時序信號之間的開環(huán)被控系統(tǒng)模型，具體過程包括以下步驟(3-1)按下式計算上述廣域反饋輸入時序信號{yt}的平穩(wěn)零均值時序信號
權(quán)利要求
1. 一種基于系統(tǒng)辨識和遺傳算法的發(fā)電機廣域阻尼控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)建立電力系統(tǒng)仿真模型，模型中包括電力系統(tǒng)中的設(shè)備和電力系統(tǒng)運行參數(shù)，設(shè)備為發(fā)電機、調(diào)節(jié)器、變壓器、母線、交流線、直流線、無功補償器和并聯(lián)電容電抗器，電力系統(tǒng)運行參數(shù)為電力系統(tǒng)潮流和負荷；設(shè)置一個被控系統(tǒng)模型辨識模塊，用于辨識發(fā)電機廣域阻尼控制器所控制的開環(huán)系統(tǒng)模型；設(shè)置一個用遺傳算法求解發(fā)電機廣域阻尼控制器參數(shù)模塊，用于求得發(fā)電機廣域阻尼控制器各環(huán)節(jié)的參數(shù)；設(shè)置一個發(fā)電機廣域阻尼控制器模塊，用于實現(xiàn)發(fā)電機廣域阻尼控制；(2)在電力系統(tǒng)中安裝發(fā)電機廣域阻尼控制器的發(fā)電機勵磁端，注入小幅隨機擾動時序信號{ut}，ut為小幅隨機擾動信號在t時刻的數(shù)值，t = l,2-Ttotal,Ttotal為仿真總步數(shù)， 在發(fā)電機廣域阻尼控制器開環(huán)運行情況下，采集發(fā)電機廣域阻尼控制器的廣域反饋輸入時序信號{yt}，廣域反饋輸入時序信號{yt}的數(shù)據(jù)個數(shù)為N，N = Tt。tal，將信號{ut}和{yt}輸入上述被控系統(tǒng)模型辨識模塊中；(3)被控系統(tǒng)模型辨識模塊辨識安裝發(fā)電機廣域阻尼控制器的發(fā)電機勵磁端與廣域反饋輸入時序信號之間的開環(huán)被控系統(tǒng)模型，具體過程包括以下步驟(3-1)按下式計算上述廣域反饋輸入時序信號{yt}的平穩(wěn)零均值時序信號{yt。p(1} 1 Nytcpo ~yt ττΣ·^ ‘丄 ν t=\(3-2)設(shè)定上述開環(huán)被控系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)為U( θ )，其中參數(shù)向量0 6 為該模型結(jié)構(gòu)υ(θ)的參數(shù)，得到被控系統(tǒng)模型集合U* = {υ(θ) I θ e μ}其中d為參數(shù)θ的維數(shù)，Dli為d維實數(shù)集的一個子集；(3-3)將步驟(3-1)的平穩(wěn)零均值時序信號{yt。p(l}和上述小幅隨機擾動輸入信號{ut} 代入預(yù)報函數(shù)中，預(yù)報注入小幅隨機擾動時序信號t時刻的預(yù)報值其中g(shù)h-i，IV1，Θ)為預(yù)報函數(shù)；(3-4)計算注入小幅隨機擾動時序信號t時刻的電力系統(tǒng)廣域反饋時序信號的真實值 yt和與t時刻預(yù)報值j)(i|內(nèi)之間的誤差ε (t, Θ)s(t,e) = yt-y(t\0)·,(3-5)設(shè)定電力系統(tǒng)的預(yù)報誤差準則函數(shù)，為J1(O) = Tr[AD(6)]1 N其中，A為加權(quán)正定矩陣，= 砟力 力)；^ t=\(3-6)使上述預(yù)報誤差準則函數(shù)極小化ΘΝ =argminl/1(6')其中么是使預(yù)報誤差準則函數(shù)J1 ( 9 )取得最小值的模型參數(shù)值；模型V(A)為被控系統(tǒng)模型集合U*中使得預(yù)報誤差準則函數(shù)取得極小值的系統(tǒng)模型。(3-7)重復(fù)步驟(3-2) 步驟(3-6) M次，得到M個被控系統(tǒng)模型的模型集合U1,其中i = 1，2···，M，M為重復(fù)步驟(3-2) 步驟(3-6)的總次數(shù)； (3-8)設(shè)定注入小幅隨機擾動時序信號t時刻的電力系統(tǒng)廣域反饋輸入時序信號的真實值yt與t時刻預(yù)報值I…之間的擬合度為β (θΝ) = ΙΟΟχ(Ι-^Σ^Λ)2 丨根據(jù)上述擬合度計算公式，得到被控系統(tǒng)模型集合仏中每個模型的擬合度值，選擇擬合度值最高的系統(tǒng)模型作為發(fā)電機勵磁端與廣域反饋時序信號之間的開環(huán)系統(tǒng)模型；(3-9)采用零階保持變換方法，將上述安裝發(fā)電機廣域阻尼控制器的發(fā)電機勵磁端與廣域反饋輸入時序信號之間的開環(huán)被控系統(tǒng)模型由離散形式G(Z)轉(zhuǎn)換成連續(xù)形式G(S)； (4)將上述步驟(3-9)得到的連續(xù)被控系統(tǒng)模型輸入到上述用遺傳算法求解控制器參數(shù)模塊，計算發(fā)電機廣域阻尼控制器的參數(shù)，具體過程如下(4-1)設(shè)電力系統(tǒng)中發(fā)電機廣域阻尼控制器的濾波采用帶通濾波，帶通濾波采用帶通濾波器，帶通濾波器的傳遞函數(shù)表達式為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于系統(tǒng)辨識和遺傳算法的發(fā)電機廣域阻尼控制方法，屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析技術(shù)領(lǐng)域。首先建立電力系統(tǒng)仿真模型，在發(fā)電機廣域阻尼控制器的發(fā)電機勵磁端，注入小幅隨機擾動時序信號，被控系統(tǒng)模型辨識模塊辨識發(fā)電機勵磁端與廣域反饋輸入時序信號之間的開環(huán)被控系統(tǒng)模型，將連續(xù)被控系統(tǒng)模型輸入到用遺傳算法求解控制器參數(shù)模塊，計算發(fā)電機廣域阻尼控制器的參數(shù)。利用本發(fā)明方法得到的發(fā)電機廣域阻尼控制器的反饋信號，對區(qū)間低頻振蕩模式具有好的可觀性。本方法能使區(qū)間低頻振蕩模式的的阻尼比顯著提高，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。本發(fā)明所采用的發(fā)電機廣域阻尼控制器結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)PSS結(jié)構(gòu)相同，簡單且易于工程實踐。
文檔編號H02P9/10GK102420559SQ201110340508
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者柳勇軍, 趙藝, 陸超, 韓英鐸 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 清華大學(xué)