[发明专利]基于改进矩阵束算法的多馈入直流系统附加阻尼控制器的布点方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于改进矩阵束算法的多馈入直流输电系统附加阻尼控制器布点方法，属于高压直流输电领域。

背景技术

高压直流输电(HVDC)系统附加控制器的控制效果与其输入和输出信号位置的选择关系密切。正确的选点隔离控制器和振荡模态的相互作用，改变传函的零极点分布，降低控制代价，提高控制性能。广域测量系统(WAMS)的成熟使HVDC系统附加控制器可供选择的观测信号范围扩展到全系统的各种电气量，控制与观测信号的布点能够分离。并且，多馈入直流(MIDC)的形成让HVDC附加控制器布点更灵活。

非线性系统的能控性与能观性分析借助微分几何，但是该方法应用困难。因此，通常将系统在某一平衡点处加以近似线性化，从而利用成熟的线性系统分析方法来考察非线性系统的能控和能观性。在实际的多直流落点系统能控性与能观性分析时，系统架构有时变性，基于解析法的特征值分析受制于精确线性化电力系统数学模型的获取，需时域仿真与具备抗扰性能的辨识技术结合来解决。现有技术主要依据prony分析辨识传递函数中某一振荡模式的留数值来确定附加阻尼控制器的安装地点，因此，未考虑控制器相互作用，且对噪声敏感。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于改进矩阵束算法的多馈入直流输电系统附加阻尼控制器布点方法，其特点是可直接以测量数据构成的Hankel矩阵为基础，避免求取信号的相关矩阵。同时，数据被分解为信号子空间和噪声子空间，通过信号空间来辨识信号参数。因此，提高了运算效率和抗噪能力。并且，采用该方法不仅能够衡量HVDC附加阻尼控制器单位输出量的阻尼效果，而且反映控制器对主导振荡模式的相对控制能力。

本发明的目的由以下技术措施实现：

基于改进矩阵束算法的多馈入直流系统附加阻尼控制器的布点方法包括以下步骤：

1)通过小扰动程序计算得到系统的振荡模式，筛选出关键的弱阻尼振荡模式λ_i；

2)计算系统中各主要发电机对某振荡模式M_i的参与因子，取参与因子相对较大机组的功角曲线

3)通过改进矩阵束辨识方法确定多馈入直流输电系统某直流线路对功角曲线变化量中所含振荡模式的灵敏度，其基本过程是：在某直流功率整定值处施加阶跃扰动检测扰动后发电机功角的变化量并通过改进矩阵束辨识中所有振荡模式所对应的留数，获取振荡模式λ_i对应频率的留数模值最后计算该直流对振荡模式M_i的控制敏感因子

可以认为，控制敏感因子愈高的直流线路，愈宜作为附加直流控制器抑制振荡模式λ_i的输出作用点，即该直流线路是对于振荡模式λ_i的控制敏感点；

4)若系统中存在多个弱阻尼振荡模式，可重复步骤2)、3)，求得各振荡模式的控制敏感点，并生成各直流的能控性分析表；

所述改进矩阵束算法和直流控制敏感因子为：

1)改进矩阵束算法为：

通过将信息熵引入矩阵束的方法来确定求解模态阶数；

对利用实测信号构造的Hankel矩阵Y进行奇异值分解(SVD)：

Y＝SVD^T        (1)

其中，S为(N-L)×(N-L)的正交矩阵，D为(L+1)×(L+1)正交矩阵，V为(N-L)×(L+1)的对角阵，其对角元素σ_i即为Hankel矩阵的第i个奇异值；

对于不含噪声的信号，Y有(L+1)个奇异值σ_i，将其中非零值按下标由小到大构造一个非增序列，从σ_i中筛选出其最大值σ_max，若满足

σ_i/σ_max≥μ       (2)

则可将最大模态数记为n＝i，其中，μ为设定的阈值，由V的前n个奇异值形成如下形式的新矩阵：

其中，V′为(N-L)×n矩阵，前n行是由Y的前n个非零奇异值组成的n×n方阵，后N-L-n行全为0；

引入信息熵的概念来确定模态阶数，将奇异值σ_i所占比重定义为p_i，则奇异值的信息熵可以表示为：