[发明专利]基于区间振荡模式的广域阻尼控制器最优参数整定方法

说明书

本发明公开了基于区间振荡模式的广域阻尼控制器最优参数整定方法，增强指定区间模式而非全局模式的阻尼比。在优化过程中通过摄动法可靠地追踪这些目标模式。该发明提出的优化模型可以准确描述WADCs的控制特性，避免潜在的模式遮蔽情况出现，进而实现最优控制性能。

技术领域

本发明涉及一种基于区间振荡模式的广域阻尼控制器(Wide-Area DampingControllers,WADCs)最优参数整定方法。

背景技术

随着全球能源互联网的兴起，互联电力系统的规模逐渐增大，区间低频振荡问题更加显著。传统的解决方案是安装电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)，但是由于其反馈控制信号来源于当地，不能有效阻尼互联电力系统的区间振荡。

广域测量系统(Wide-Area Measurement System，WAMS)的出现给大规模互联电力系统稳定分析与控制的发展带来新的契机。基于WAMS提供的广域信息的互联电网低频振荡控制，通过引入有效反映区间振荡模式的广域反馈信号，能够获得较好的阻尼控制性能，其为解决互联电网中的区域间低频振荡问题，进而提高系统的输电能力提供了新的控制手段，具有良好而又广泛的应用前景。

广域阻尼控制器(Wide-Area Damping Controllers,WADCs)是解决电力系统区间低频振荡问题的有效手段。WADCs的设计包括安装位置和反馈信号的选择，以及参数的整定。设计WADCs的主要任务之一是计算其最优参数。一般来说，目标函数是以最大化最小阻尼比或最小化最右端特征值的实部。但是，这些优化问题都存在着“遮蔽”现象，也就是说当某个与WADCs弱耦合的模式成为最关键的模式时优化过程发生停滞。显然，由于WADCs对这些与其弱耦合的模式是基本不可控、也不可观的，所以得到的控制器参数并非最优。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于区间振荡模式的广域阻尼控制器最优参数整定方法，主要目的是增强指定区间模式而非全局模式的阻尼比。本发明集中于WADCs的参数整定，安装位置和反馈信号按照常见的模态法进行选择。在优化过程中通过摄动法可靠地追踪这些目标模式。该发明提出的优化模型可以准确描述WADCs的控制特性，避免潜在的模式遮蔽情况出现，进而实现最优控制性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于区间振荡模式的广域阻尼控制器最优参数整定方法，包括如下步骤：

S1：计算电力系统的不同运行方式下的低频振荡模式，每一个运行方式下小于设定阻尼比的振荡模式为目标振荡模式，将所有运行方式下的目标振荡模式构成目标振荡模式集合；

S2：根据目标振荡模式的振荡模态，选取广域阻尼控制器WADCs的反馈信号和安装位置，并设定WADCs的初始参数；建立由电力系统与初始参数对应的WADCs构成的闭环时滞电力系统模型，并计算闭环时滞电力系统模型的特征值；

S3：构建以目标振荡模式的最小阻尼比最大化为目标的优化模型，将优化模型中的约束项通过罚函数的形式添加至目标函数，并将目标函数改写为对偶形式；

S4：参数迭代过程，寻求每次参数迭代的最速下降方向和最优步长；

S5：如果最优步长模值小于设定误差，则优化终止，当前参数为最优参数；否则，根据最速下降方向和最优步长得到新的参数；建立由电力系统与新的参数对应的WADCs构成的闭环时滞电力系统模型，并计算闭环时滞电力系统模型的特征值；

S6：基于S5得到的特征值对目标振荡模式进行匹配，并构建以目标振荡模式的最小阻尼比最大化为目标的优化模型；将优化模型中的约束项通过罚函数的形式添加至目标函数，并将目标函数改写为对偶形式；