一種基于廣域信息的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解耦控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于廣域信息的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解耦控制方法，包括如下步驟：基于廣域信息的系統(tǒng)等效簡化模型，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁電壓和頻率的解耦控制；利用二階Padé近似法補(bǔ)償廣域控制時(shí)延，得到的含時(shí)延補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電壓解耦控制模型；將勵(lì)磁電壓解耦控制問題轉(zhuǎn)化為線性二次型最優(yōu)控制問題，得到一種勵(lì)磁電壓控制策略。本發(fā)明利用廣域信息，提出一種電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解耦控制方法，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和頻率的解耦控制，將復(fù)雜非線性勵(lì)磁電壓控制問題轉(zhuǎn)化為簡單線性二次型最優(yōu)控制問題，實(shí)現(xiàn)了一種快速獲取有效勵(lì)磁電壓控制策略的方法，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。
【專利說明】
-種基于廣域信息的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解輔控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種動態(tài)勵(lì)磁電壓控制方法，尤其是設(shè)及一種基于廣域信息的電力系 統(tǒng)勵(lì)磁電壓解禪控制方法
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)電壓是支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。在現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行中，基 于簡化、經(jīng)驗(yàn)和采用本地信息相結(jié)合的電網(wǎng)安全控制技術(shù)難W完全滿足電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行 的要求。建立W系統(tǒng)動態(tài)模型為基礎(chǔ)的電壓控制方法，W提高系統(tǒng)快速動態(tài)電壓響應(yīng)特性， 對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
[0003] 國內(nèi)外，將電壓控制問題大致分為靜態(tài)電壓控制和動態(tài)電壓控制。其中快速動態(tài) 電壓控制的主要手段是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓控制?，F(xiàn)有勵(lì)磁電壓控制方法主要有反饋線性化、 非線性控制等。運(yùn)些方法大都從發(fā)電機(jī)的局部角度設(shè)計(jì)勵(lì)磁電壓控制策略，且設(shè)計(jì)方法復(fù) 雜，難W完全適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)變化，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。隨著電力系統(tǒng)廣域量測系 統(tǒng)（Wide Area Measurement System, WAMS)的發(fā)展，通過相量量測單元（Phasor Measurements化its,PMUs)能得到高精度的實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取周期為20毫秒或10毫 秒，將為電網(wǎng)廣域勵(lì)磁電壓控制提供新的技術(shù)途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 現(xiàn)有技術(shù)方法中，電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和頻率為禪合控制，使得動態(tài)勵(lì)磁電 壓控制策略設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。本發(fā)明提出了一種基于廣域信息的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解禪控制 方法，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁電壓和頻率的解禪控制，簡化動態(tài)勵(lì)磁電壓控制策略的設(shè)計(jì)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] -種基于廣域信息的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解禪控制方法，其特征在于，基于多個(gè)模 型，其中，
[0007] 模型一，基于一個(gè)計(jì)及電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓特性的動態(tài)模型：
[000引
式一
[0009] 式中：?、山和Ws分別為系統(tǒng)狀態(tài)向量、控制向量W及擾動向量，其表示為
[0010] Xs=[AE'ql，...，AE'qi，...，AE'qm]T，Us=[AEfl，…，Efi，...，AEfm]T，Ws=[Wl，…， Wi,...，Wm]T,
[0011] Wi = VgiCOsS 廣 VgiocosSio，
[001^ 矩陣As、Bs和Es分另懐示為 [0013]
[0014]
[001引其中：1'/咖瓜1、6%1山1^/31、81和￥81分別為發(fā)電機(jī)的(1軸開路時(shí)間常數(shù)、勵(lì)磁電 壓、q軸暫態(tài)電勢、d軸電抗、d軸暫態(tài)電抗、功角和機(jī)端電壓;SiO和VgiO分別為變量Si和Vgi的初 始值；A Efi和A E%i分別為對應(yīng)變量相對于初始值的偏差;m為發(fā)電機(jī)個(gè)數(shù)。
[0016] y表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差量，即系統(tǒng)輸出量，可表示為
[0017] y = [ AVii,???, AVii,???, AVin]^
[001引其中：A Vii為第i個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差。Zs為nXm維時(shí)變矩陣，r為n維時(shí)變向量;n 為負(fù)荷個(gè)數(shù)。
[0019] 模型二:含時(shí)延補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電壓解禪控制模型：
[0020]
[0021] 式二
[0022]
[0023] 式中：J為目標(biāo)函數(shù)，to為擾動發(fā)生時(shí)刻；矩陣Q和R分別為電壓偏差加權(quán)矩陣和控 審IJ代價(jià)加權(quán)矩陣，它們均為對角矩陣；。Vmax、Vmin為控制量V的上下限。
[0024] 勵(lì)磁電壓控制策略設(shè)計(jì)的具體方法是:將勵(lì)磁電壓解禪控制問題轉(zhuǎn)化為線性二次 型最優(yōu)控制問題。，首先不考慮式二中的不等式約束條件，將勵(lì)磁電壓解禪控制問題轉(zhuǎn)化為 線性二次型跟蹤控制問題。即，對式二找到一個(gè)反饋控制規(guī)律：
[0025] v=Kx+G 式 S
[0026] 使得目標(biāo)函數(shù)J最小。
[0027] 式S中:K為狀態(tài)反饋控制矩陣，K G RmXSm; G為反饋控制向量，G G r。
[0028] 定義任意時(shí)刻，式二滿足如下兩個(gè)條件。
[00巧]條件一 ：：（A，B)是能控的；
[0030] 條件二：（A，C)是能觀的；
[0031] 則可根據(jù)二次型最優(yōu)控制理論，反饋控制矩陣K和G的解為
[0032]
[0033] i，eGR3m。
[0034] 式五
[0035] 然后，將式二中的控制量不等式約束嵌入到控制規(guī)律式=中，得到勵(lì)磁電壓控制 策略。其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1、從電網(wǎng)廣域的角度，提出了 一種電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓控制方法，實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁電壓和頻率的解禪控制;并利用二階化d有近 似法補(bǔ)償廣域控制時(shí)延問題。2、將傳統(tǒng)復(fù)雜的非線性勵(lì)磁電壓控制問題轉(zhuǎn)化為較簡單的線 性二次型最優(yōu)控制問題，能快速得到一種簡單有效的勵(lì)磁電壓控制策略，具有良好的推廣 應(yīng)用價(jià)值和前景。3、實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁電壓和頻率的解禪控制，還未見報(bào)道。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明方法的工作流程圖。
[0038] 圖2為基于廣域信息的勵(lì)磁電壓控制策略。
[0039] 圖3為某實(shí)際帶電解侶負(fù)荷的電力系統(tǒng)示意圖。
[0040] 圖4為僅采用本地信息反饋的勵(lì)磁電壓控制負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓變化曲線。
[0041] 圖5為僅采用本地信息反饋的勵(lì)磁電壓控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓變化曲線。
[0042] 圖6為僅采用本地信息反饋的勵(lì)磁電壓控制發(fā)電機(jī)無功功率變化曲線。
[0043] 圖7為基于廣域信息的勵(lì)磁電壓控制負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓變化曲線。
[0044] 圖8為基于廣域信息的勵(lì)磁電壓控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓變化曲線。
[0045] 圖9為基于廣域信息的勵(lì)磁電壓控制發(fā)電機(jī)無功功率變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和頻率為復(fù)雜的非線性 禪合控制問題。為了提高系統(tǒng)動態(tài)電壓響應(yīng)特性和穩(wěn)定水平，需要設(shè)計(jì)一種簡單有效的勵(lì) 磁電壓控制策略。本發(fā)明提出了一種基于廣域信息的、更有效的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓控制方 法，該方法實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和頻率的解禪控制，能夠得到一種簡單有效的勵(lì)磁電壓 控制策略，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值和前景。
[0047] 下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[004引首先，本發(fā)明提出一種基于廣域信息的系統(tǒng)等效簡化模型，如下：
[0049]
(9)
[0050] 式中：Xs、Us和Ws分別為系統(tǒng)狀態(tài)向量、控制向量W及擾動向量，其表示為Xs = [ A E'ql,...,AE'qi,...,AE'qm]T，Us=[AEfl,…，Efi,...,AEfm]T，Ws=[Wl，…，Wi，...，Wm]T，
[0051 ] wi = Vgicos5i-Vgi〇cos5i〇,i = l ,??? ,m,Xs,Us,WsGR?
[00對矩陣As、Bs和Es分別表示為
[0化3]
[0化4]
[005引其中：1'/3日1瓜1、6%1山1心/31、81和￥81分別為發(fā)電機(jī)的(1軸開路時(shí)間常數(shù)、勵(lì)磁電 壓、q軸暫態(tài)電勢、d軸電抗、d軸暫態(tài)電抗、功角和機(jī)端電壓;SiO和VgiO分別為變量Si和Vgi的初 始值；A Efi和A E%i分別為對應(yīng)變量相對于初始值的偏差;m為發(fā)電機(jī)個(gè)數(shù)。
[0056] y表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差量，即系統(tǒng)輸出量，可表示為
[0057] y = [AVii，...，AVii，...，AVin]T
[0化引其中：A Vii為第i個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差。Zs為nXm維時(shí)變矩陣，r為n維時(shí)變向量;n 為負(fù)荷個(gè)數(shù)。
[0059] 基于廣域信息的系統(tǒng)等效簡化模型推導(dǎo)過程如下所示。
[0060] PMUs能提供高精度的實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)，包括:有功和無功功率、節(jié)點(diǎn)電壓、發(fā)電機(jī)功 角等信息。當(dāng)電力系統(tǒng)進(jìn)行PMU最優(yōu)配置后，能夠保證全系統(tǒng)的可觀測性。一方面，從同步發(fā) 電機(jī)側(cè)PMU實(shí)時(shí)獲取發(fā)電機(jī)功角Si、角頻率O i、有功功率Pgi、機(jī)端電壓Vgi及相角0gi信息后， 可由式(10)和式(11)求得q軸暫態(tài)電勢E%i。
[006引同時(shí)，發(fā)電機(jī)d、q軸電流idi和iqi可由式（12)求出。[0064]
C12)
[0061] (i 0)
[0062] (11)
[0065] 發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Tei可由式（13)獲得，即
[0066] Tei 二 E qiiq:L - (X di-XqOidiiqi ( 13 )
[0067] 而傳統(tǒng)考慮動態(tài)勵(lì)磁電壓特性的同步發(fā)電機(jī)3階模型可表示為
[0068] (14)
[0069] (15)
[0070] (1(,;
[0071] 其中：式（14)表示發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓動態(tài)特性方程，式（15)-式（16)表示發(fā)電機(jī)機(jī)械 動態(tài)特性方程。idi、Tji、CO 0、化和Tmi別表示發(fā)電機(jī)的d軸電流、發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)、額定角 頻率、功角、阻尼系數(shù)和機(jī)械轉(zhuǎn)矩。
[0072] 由式（14)-式（16)可得，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和頻率為禪合控制。利用利用廣域信 息后，方程(15)和（16)中的狀態(tài)量和電氣量都變?yōu)橐阎?。對?lì)磁電壓控制而言，可用廣域 信息得到的實(shí)時(shí)值代替動態(tài)方程（15)和（16)。運(yùn)樣，可從發(fā)電機(jī)3階動態(tài)方程中消去方程 (15)和（16)，從而只保留發(fā)電機(jī)勵(lì)磁動態(tài)方程（14)。經(jīng)過上述等效簡化后，發(fā)電機(jī)由3階模 型簡化為1階模型，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和頻率的解禪控制。
[0073] 進(jìn)一步將式(12)代入式(14)可得
[0077] 對含m個(gè)發(fā)電機(jī)的電力系統(tǒng)，其動態(tài)方程可表示為
[0074] 巧）
[0075] ]
[0076] (18)
[007引
（I 9 )
[0079] 另一方面，從WAMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取負(fù)荷側(cè)節(jié)點(diǎn)電壓Vii及相角0ii后，建立負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電 壓偏差向量A化（A化=化-化0,化和化0分別為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓向量和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓初始值向 量)和系統(tǒng)狀態(tài)量Xs的關(guān)系。具體過程如下：
[0080] 將電力網(wǎng)絡(luò)方程中的聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)消去后，只含有發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)方程 可表示為
[0081 ]
(20)
[0082] 其中：Ic和Vc為發(fā)電機(jī)注入電流向量和電壓向量，Il和化為負(fù)荷注入電流向量和電 壓向量，Ig, VgGR2", Il, VlGR2DJgg為網(wǎng)絡(luò)發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)自導(dǎo)納矩陣，Yll為網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)自導(dǎo) 納矩陣，Ygl、化功發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的互導(dǎo)納矩陣。
[0083] 同時(shí)，發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口方程為
[0084]
(21)
[0085] 其中：戶"、換分別為向量Ig和Vg的第2巧P2i+1個(gè)元素；與=云-產(chǎn)， 一 J挪」 L戶學(xué)3.'」 L斯挪^只._ 變量Ggxi、Bgxi、Bgyi和Ggy汾別為
[0086]
[0087]
[008引
[0089] Ggyi = -Ggxi
[0090] axi、ayi 分另 Ij 為 axi=GgxiC〇s5 廣 Bgxisin5i，ayi = BgyiC〇s5i+Ggyisin5i。
[0091] 本發(fā)明主要針對電壓敏感性負(fù)荷，即負(fù)荷功率主要取決于系統(tǒng)電壓變化。該類負(fù) 荷模型可表示為
[0092]
(22)
[0093] 其中：Pii、Qii、Vii分別為負(fù)荷的有功功率、無功功率、節(jié)點(diǎn)電壓;Pii〇、Qii〇、Vii日分別 為對應(yīng)變量的初始值;Kpv為有功功率關(guān)于電壓的系數(shù);Kqv為無功功率關(guān)于電壓的系數(shù)。
[0094] 送樣，負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)接口方括為
[0095]
(23)
[0097] 7,.-1 「F'.'.-[0096] 其中；"、"另Ij為向量Il和Vl的第2巧P2i+1個(gè)元素。矩陣Yi康示為J 扣 _ \j M _
[009引
[0099] (24)
[0100] 其中：向量Ing的第2i和2i+l個(gè)元素為u''' ，iNGGR 2m;矩陣Ynll、Yngg和Zn分別為 VI。巧 _
[0101 ] Ynll = YLL+diag(Yii，.. .Yii，.. .Yin)
[01 Yngg = YGG+d i ag (Ygi，... Ygi，... Ygm)
[0103]
[0104]記矩陣Zn第i行為Z化=[Zii，…，Zij，…，Zi,2m]?；谑?24)，建立負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓Vii 和Xs的關(guān)系，如下：
[0105] Vii = Zi ? (xs+E%o) =ZiXs+rii (化）
[0106] 其中；
[0107] 為整數(shù)曰 值E%i〇組成的向量。
[0108] 將系統(tǒng)所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差組成的向量A化作為輸出量，并記為y，則有
[0109] Y= A 化二Zxs+rI-Vlo = Zx^r (26)
[0110] 其中：矩陣2的第1行為21，2￡礦^。;向量；1"1的第；[行為1'11，1'1￡礦^ = ￥1日-1'1。
[01川當(dāng)發(fā)電機(jī)功角Si、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓Vii及相角011已知后，式(26)中的矩陣Z和r均為已 知量。
[0112] 聯(lián)合式(19)和式(26)可得，基于廣域信息的系統(tǒng)簡化等效模型，即式(9)。
[0113] 然后，按W下步驟進(jìn)行操作：
[0114] 步驟1:利用二階化d自近似法補(bǔ)償廣域控制時(shí)延，得到含時(shí)延補(bǔ)償?shù)目刂葡到y(tǒng)。
[0115] 假設(shè)廣域控制時(shí)延值為T，二階化d自近似法補(bǔ)償廣域控制時(shí)延的狀態(tài)空間描述為
[0116]
[0117] (27)
[011 引 Usi = Cp^pi+DpiVi
[0119]其中：Xpi為二階化d自近似的狀態(tài)變量，XpiER2; Vi為二階化d自近似的控制變量，Vi GR;Usi是向量Us的第i個(gè)元素。矩陣Api、Bpi、Cpi和Dpi分別表示為
[0120]
[0121]
[0124] 其中：x為含時(shí)延補(bǔ)償控制系統(tǒng)的狀態(tài)向量，xGR3m;v為時(shí)延補(bǔ)償后的控制向量，V GRm;[0125] 向量x、v表示為[0126] X = [Xs;Xp] ,Xp= [Xpl,…，Xpi,…，Xpm]T[0127] V= [VI... ; Vi , , Vm]T[012引矩陣Api、Bpi、Cpi和Dpi分別表示為[0129] Ap = diag(Api,... ,Api,... ,Apm)，Bp = diag化Pi,,Bpi, ...Bpm)[0130] Cp = diag(Cpi,... ,Cpi,... ,Cpm)，Dp = diag(Dpi,,Dpi,... ,Dpm)[0131] 矩陣A、B、E分別表示為
[0122]
[0123] (28)
[0132]
[0133] AGR3mX3m，BeR3mXm,EER3mXm
[0134] 同時(shí)，含時(shí)延補(bǔ)償控制系統(tǒng)的輸出量為
[0135] y = [Z，0]x-r = Cx-r，CGRnX3m (29)
[0136] 運(yùn)樣，聯(lián)合式(28)和式(29)可得含時(shí)延補(bǔ)償?shù)目刂葡到y(tǒng)。
[0137] 步驟2:形成含時(shí)延補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電壓解禪控制模型。
[0138] 基于式(28)和式(29)，W負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差和控制代價(jià)的二次型指標(biāo)最小為目標(biāo) 函數(shù)，建立含時(shí)延補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電壓解禪控制模型，如下：
[0139]
[0140] (30)
[0141]
[0142] A中：J刃曰稱四數(shù)，村刃切:翊及生時(shí)刻；矩陣Q和R分別為電壓偏差加權(quán)矩陣和控 審IJ代價(jià)加權(quán)矩陣，它們均為對角矩陣；。Vmax、Vmin為控制量V的上下限。
[0143] 步驟3:求取勵(lì)磁電壓控制策略。
[0144] 首先不考慮式(30)中的不等式約束條件，將勵(lì)磁電壓解禪控制問題轉(zhuǎn)化為線性二 次型最優(yōu)控制問題。即，對式(30)找到一個(gè)反饋控制規(guī)律：
[0145] v=Kx+G (31)
[0146] 使得目標(biāo)函數(shù)J最小。
[0147] 式(31)中:K為狀態(tài)反饋控制矩陣，K G RmXSm; G為反饋控制向量，G G r。
[0148] 假設(shè)任意時(shí)刻，式(5)滿足如下兩個(gè)條件。1):(A，B)是能控的；2):(A，C)是能觀的。 則可根據(jù)二次型最優(yōu)控制理論，反饋控制矩陣K和G的解為
[0149] (32)
[0150] ;m，￡GR3m。
[0151] (33)
[0152] 然后，將式(30)中的控制量不等式約束嵌入到控制規(guī)律式(31)中，得到勵(lì)磁電壓 控制策略，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0153] W下將W某應(yīng)用為例子進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。
[0154] 圖3為某實(shí)際帶電解侶負(fù)荷的電力系統(tǒng)，其主要包括8臺火電機(jī)組和3個(gè)電解侶負(fù) 荷。系統(tǒng)火電總裝機(jī)容量為1800MW(G1~G2:2X 100MW，G3~G4:2X150MW，G5~G6:2X 300MW，G7~G8:2 X 350MW)，負(fù)荷總需求容量為1638麗(侶負(fù)荷1:330麗，侶負(fù)荷2:420麗，侶 負(fù)荷3:640MW，熱負(fù)荷和廠用負(fù)荷:248MW)。該系統(tǒng)中，電解侶負(fù)荷屬于典型電壓敏感性負(fù) 荷。為滿足電解侶的正常生產(chǎn)，要求系統(tǒng)電壓偏差不大于正常值的5%，即允許最大電壓偏 差值為0.05P.U.。當(dāng)前，該系統(tǒng)配置了充足的PMU，保證系統(tǒng)的可觀測性。且廣域控制時(shí)延值 T為0.5s〇
[01W]故障假設(shè)：圖3中侶負(fù)荷2初始沒有接入系統(tǒng)；當(dāng)t = 3.5s時(shí)，侶負(fù)荷2投入系統(tǒng)，總 功率為420+j*254.8MVA。
[0156] 將僅采用本地信息反饋的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓控制，記為策略1;采用本發(fā)明所提基于 廣域信息的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓控制，記為策略2。
[0157] 采用策略1的侶負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓及無功功率變化分別如圖4、圖5和 圖6所示。由圖4可得，故障前侶負(fù)荷1、2和3的電壓分別為0.9962P.U.、1.0121p.li.和 0.992化.U.。故障后，系統(tǒng)電壓隨著侶負(fù)荷2的投入而快速下降;采用策略1后，侶負(fù)荷1、2和 3的電壓分別保持為0.9430P .U .、0.9292P . U .和0.9220P . U.。負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差均大于 O.OSp.u.O
[0158] 采用策略2的侶負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓及無功功率變化分別如圖7、圖8和 圖9所示。由圖7可得，采用策略2后，負(fù)荷電壓迅速恢復(fù)。當(dāng)t大于20s時(shí)，侶負(fù)荷1、2和3的電 壓分別恢復(fù)到1.0044P.U.、0.9960P.U.和0.9852P.U.，并保持穩(wěn)定。運(yùn)樣，在快速動態(tài)過程 中，系統(tǒng)電壓快速恢復(fù)到正常運(yùn)行水平，而不會影響電解侶的實(shí)際生產(chǎn)和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0159 ]由圖5和圖6、圖8和圖9可得，上述兩種勵(lì)磁電壓控制策略下，系統(tǒng)穩(wěn)定后的各發(fā)電 機(jī)勵(lì)磁電壓和無功功率如表1所示。由表1可得，在策略2的作用下，各發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓均 高于策略1的結(jié)果;發(fā)電機(jī)的無功輸出量均大于策略1的結(jié)果，特別是發(fā)電機(jī)G6和G5的無功 輸出量遠(yuǎn)大于策略1的結(jié)果。因此，策略2比策略1能更好保持系統(tǒng)電壓水平，改善系統(tǒng)動態(tài) 電壓響應(yīng)特性。
[0160]表1系統(tǒng)穩(wěn)定后各發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓和無功功率
[01。1
[0162] 在本實(shí)施例中，可W采用一種實(shí)施一種基于廣域信息的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解禪控 制方法的裝置來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法步驟，其包括依次連接的電力系統(tǒng)等效簡化模型建立單 元、廣域控制時(shí)延補(bǔ)償單元W及控制策略求取反饋單元。
[0163] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可W對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于廣域信息的電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓解禪控制方法，其特征在于，基于多個(gè)模型， 其中， 模型一，基于一個(gè)計(jì)及電力系統(tǒng)勵(lì)磁電壓特性的動態(tài)模型：式一 式中：Xs、山和Ws分別為系統(tǒng)狀態(tài)向量、控制向量W及擾動向量，其表示為 Xs=[ AE'ql,..., AE'qi,..., AE'qm]T，Us=[ AEfl,…，Efi,..., AEfm]T，Ws=[Wl,…，Wi，...， Wm]T， Wi = VgiC〇s5 廣 Vgi〇cos5i〇， 矩陣As、Bs和Es分別表示為其中：Τ'/ d〇i、Efi、E/ qi、Xdi、X/ di、Si和Vgi分別為發(fā)電機(jī)的d軸開路時(shí)間常數(shù)、勵(lì)磁電壓、q軸 暫態(tài)電勢、d軸電抗、d軸暫態(tài)電抗、功角和機(jī)端電壓;Sio和Vgio分別為變量Si和Vgi的初始值； Δ Efi和Δ E%i分別為對應(yīng)變量相對于初始值的偏差;m為發(fā)電機(jī)個(gè)數(shù)； y表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差量，即系統(tǒng)輸出量，可表示為 y=[AVii，.··，AVii，.··，AVin]T 其中：A Vii為第i個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏差點(diǎn)為nXm維時(shí)變矩陣，r為η維時(shí)變向量;η為負(fù) 荷個(gè)數(shù)； 模型二:含時(shí)延補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電壓解禪控制模型：式中:J為目標(biāo)函數(shù)，to為擾動發(fā)生時(shí)刻;矩陣Q和R分別為電壓偏差加權(quán)矩陣和控制代價(jià) 加權(quán)矩陣，它們均為對角矩陣；；Vmax、Vmin為控制量V的上下限； 勵(lì)磁電壓控制策略設(shè)計(jì)的具體方法是:將勵(lì)磁電壓解禪控制問題轉(zhuǎn)化為線性二次型最 優(yōu)控制問題;首先不考慮式二中的不等式約束條件，將勵(lì)磁電壓解禪控制問題轉(zhuǎn)化為線性 二次型跟蹤控制問題;即，對式二找到一個(gè)反饋控制規(guī)律： v = Kx+G 式 Ξ 使得目標(biāo)函數(shù)J最??； 式Ξ中:K為狀態(tài)反饋巧制矩陣，K e ; G為反饋巧制向量，G e R?; 定義任意時(shí)刻，式二滿足如下兩個(gè)條件； 條件一 ：：(A，B)是能控的； 條件二：（A,C)是能觀的； 則可根據(jù)二次型最優(yōu)控制理論，反饋控制矩陣K和G的解為式四 其中：矩陣巧扣為式五的解，且P e RSmxsm，ε e R3".式五 然后，將式二中的控制量不等式約束嵌入到控制規(guī)律式Ξ中，得到勵(lì)磁電壓控制策略。
【文檔編號】H02J3/12GK105977986SQ201510863724
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年11月30日
【發(fā)明人】徐箭, 崔挺, 孫元章, 黎雄, 鮑益, 廖思陽, 屈尹鵬
【申請人】武漢大學(xué)