[发明专利]一种静止同步补偿器参数优化控制方法

说明书

本发明提出了一种静止同步补偿器参数优化控制方法，建立含STATCOM在内的单机无穷大机电时间尺度数学模型；然后依据STATCOM抑制功率振荡机理分析结果，在反馈发电机转速控制的基础上，建立以暂态响应时间最短为控制目标，以频率偏差和频率变化速率为边界条件的系统优化模型。通过对该模型的求解，设计P控制器和D控制器，使得控制参数随系统频率变化而变化，以此改变发电机固有惯量和阻尼水平，实现系统等效惯量和阻尼的灵活可调，提高STATCOM抑制电网功率振荡的动态性能。

技术领域

本发明涉及电网控制技术领域，更具体地，涉及一种静止同步补偿器参数优化控制方法。

背景技术

随着新能源大规模的接入电网及电网规模的不断扩大，使得电力系统结构越来越复杂，而低频功率振荡的存在严重影响着电网的安全稳定运行。近年来电力系统对电网运行提出来更高的要求，而传统方法在抑制速度及更低频/超低频振荡上则不能满足系统运行要求。针对该问题，2012年第27期的《电工技术学报》中《利用柔性功率调节器抑制电力系统功率振荡》一文通过对储能系统有功的控制实现对电网功率振荡的抑制。储能能够直接有效的抑制电网功率振荡，但当功率振荡容量较大时，对储能容量要求也会更高，经济性较差。2006年第30期《电网技术》中《利用光伏发电系统抑制电网功率振荡的研究》一文利用风电、光伏等分布式电源调节功率实现电网功率振荡的抑制，但由于分布式电源具有较大的波动性和随机性，并不能保证任意时刻都能起到抑制作用。相比于有功调节，无功抑制方案则表现出更大的优势。2018年第38期《电力自动化设备》中《风电场中STATCOM抑制系统功率振荡》一文基于柔性输电系统利用控制参数改变接入电网的输出阻抗，改善系统阻尼实现功率振荡的抑制。2015年第35期《电机工程学报》中《MMC-STATCOM的PCC电压下垂控制研究》一文利用STATCOM快速响应的特点，通过控制输出无功功率，间接的实现电网有功功率振荡的抑制。2017年第51期《西安交通大学学报》中《静止同步补偿器抑制电网功率振荡的机理研究》一文中分析了STATCOM抑制电网功率振荡的物理机理，从系统惯量、阻尼以及同步效应角度研究了不同控制影响抑制效果的作用规律。上述研究通过无功来实现电网功率振荡的抑制，但控制系统参数只能单方向变化，没有发挥电力电子设备快速响应的优势。

上述方法在一定程度上能够缓解低频振荡，但由于控制量的单一固定，使得控制系统不能跟随系统运行情况变化而变化，动态性能较差，不利于电网安全稳定运行。

因此如何能够简单有效的实现静止同步补偿器对电网低频振荡的抑制，提高电网运行的稳定性、可靠性是本技术利于专家学者亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种静止同步补偿器参数优化控制方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种静止同步补偿器参数优化控制方法，包括以下步骤：

S1、根据含STATCOM的单机无穷大系统，将发电机摇摆方程进行线性化式中，T_J、T_S、T_D分别为表征系统惯量、同步和阻尼能力的等效惯性系数、同步系数和阻尼系数；

S2、采用STATCOM反馈转速PID控制得到发电机转子运动方程式中，K_g、K_q分别为电网同步系数与STATCOM控制系数，K_p、K_i、K_d分别为PID控制器的参数比例系数、积分系数和微分系数，H为发电机惯性时间常数，D为发电机阻尼系数，Kq为表征系统控制能力等效参数；所述PID控制的P控制器影响等效阻尼系数T_D；I控制器影响等效同步系数T_S；D控制器影响等效阻尼系数T_J影响，规律具体为：