[发明专利]一种抑制多模式低频振荡的PSS参数优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及PSS的参数优化方法，用以提高电力系统的小干扰稳定性。属于电力系统运行与控制领域。

背景技术

随着电网的日益扩大，大容量机组在电网中的不断投运，快速励磁的普遍使用，低频振荡现象在大型互联电网中时有发生。电力系统中发电机经输电线并列运行时，在扰动下会发生发电机转子间相对摇摆，并在缺乏阻尼时引起持续振荡。此时，输电线上功率也会发生相应振荡。由于其振荡频率很低，一般为0.2～2.5Hz，故称为低频振荡(又称为功率振荡，机电振荡)。电力系统低频振荡在国内外均有发生，这种低频振荡或功率振荡经常出现在长距离、重负荷输电线上，在采用现代快速、高顶值倍数励磁系统的条件下低频振荡现象更为严重。

电力系统稳定器(PSS)是为了抑制低频振荡而最早发展起来的一种附加励磁控制器。随着非线性理论及智能控制理论的发展，励磁系统附加稳定控制的方法也得到了很大的发展，但是应用最普遍、最成功的仍是PSS，对现有的PSS装置设定合理的参数，是使其充分发挥阻尼控制作用的关键。

由于实际电网中，一台发电机可能同时参与多个振荡模式，在这样的发电机上安装PSS抑制的可能是多种振荡模式。因此，PSS参数的优化不能只考虑一种振荡模式，这样有可能出现对某个振荡模式抑制的很好，却恶化其他振荡模式的情况。鉴于传统PSS参数设计方法只针对单个振荡模式进行补偿的局限性，对于单个发电机组与多个低频振荡模式强相关的情况，研究一种尽可能使PSS对多个振荡模式都满足补偿要求的参数优化方法具有很大的工程意义和实用价值。

发明内容

本发明针对传统参数设计方法只针对单个振荡模式进行补偿的情况，提出一种抑制多模式低频振荡的PSS参数优化方法，由于粒子群算法具有收敛速度快、收敛点相对稳定等优良特性，本发明采用粒子群算法进行参数优化。通过在实例中的应用，所得方案满足设计的要求。与目前已经提出的方法相比，该方法以多振荡模式相位综合补偿为优化目标，尽可能使得PSS在多个频率点满足补偿要求，整体上取得满意的补偿效果，克服了传统参数设计方法对单个振荡模式抑制得很好却恶化其他振荡模式的缺陷。

本发明提出的抑制多模式低频振荡的PSS参数优化方法，该方法以PSS对多个振荡模式的补偿效果整体最佳为优化目标，进行单机多振荡模式的PSS参数优化。PSS参数不再是针对某一低频振荡模式，而是综合考虑多个低频振荡模式进行阻尼设计。传统的PSS参数设计只考虑单一的振荡频率，本方法设计得到的阻尼控制器没有考虑对其它振荡模式的阻尼效果。本技术方案提出了同一发电机组参与多个弱阻尼低频振荡模式时的PSS参数优化方案，协调PSS对多个振荡模式的综合抑制效果，同时具有较高的经济性和实用价值。

本发明的技术方案如下：

一种抑制多模式低频振荡的PSS参数优化方法，步骤包括：

1)对电网进行小干扰稳定计算，统计其中的弱阻尼低频振荡模式并进行模态分析，根据模态分析结果，挑选出同时与多个弱阻尼模式强相关(参与因子大于0.1)的发电机组，该发电机组的PSS参数需要多振荡模式相位补偿综合优化；

2)获取相关发电机组在振荡频率f_i处励磁系统的相位滞后角θ_EX(f_i)，输入目标函数中，采用粒子群算法对PSS参数进行优化；

3)PSS参数优化后进行小干扰稳定计算，验证PSS参数后系统是否满足提升相关振荡模式阻尼的要求。

步骤2)中具有优化目标函数J的优化模型具有如下形式：