[发明专利]基于最小特征轨迹法的励磁模式分析方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于最小特征轨迹法的励磁模式分析方法及系统，用于给出电力系统励磁模式的振荡频率、确定电力系统稳定器PSS的临界增益，以最大化系统性能参数的同时，保证系统满足稳定运行要求，属于电网安全技术领域。该方法包括：选取转子回路作为前向通道环节得到紧凑形式的Heffron‑Phillips模型；根据最小特征轨迹法给出系统励磁模式临界失稳条件；分析转子回路开环传递函数矩阵L的对角占优特性；利用矩阵性质简化励磁模式临界失稳方程；求解励磁模式临界失稳方程；根据频域稳定裕度选取控制器参数。

技术领域

本发明属于电网安全技术领域，涉及一种电力系统励磁模式分析方法及系统，具体涉及一种基于最小特征轨迹法的多输入-多输出系统励磁模式分析方法及系统。

背景技术

电力系统稳定器PSS可以有效抑制系统低频振荡，且在确保系统小干扰稳定方面具有着不可或缺的作用，目前已经被广泛应用于电网中。PSS的效果与其增益密切相关。稳定器的增益是指的直流的或静态增益，它不包括隔离环节的作用在内，它定义为发电机电压变化的百分数与转速或频率变化百分数之比。通常PSS增益越大，对于低频振荡的效果越好。不过PSS的增益并不能无限制增大。研究表明，当其达到一定数值时，会造成励磁电压失稳，也就是前面提到的励磁模式，该增益值即为PSS的临界增益。这要求我们在对PSS的参数进行整定时在满足励磁系统稳定的情况下最大化PSS增益。

工程上采用的PSS增益整定方法如下：将稳定器投入运行，同时记录稳定器的输出及端电压，逐渐地，缓缓地增加稳定器增益，直到产生持续的励磁电压振荡，通常这种振荡频率为1～3Hz，快速励磁系统可能在4～8Hz，记录下此时增益，一般最佳的增益值大约为此数值的1/3。

该方法只能在实际应用中根据经验给出临界增益值，且通常并不能让励磁电压出现完全失稳的情况，只能给出一个粗略的临界增益，且这样的临界增益求取方法缺少理论支撑。

总的来讲，一个工程实用的方法应该具有严密的数学基础，一个良好的励磁模式分析方法，既能够给出励磁模式存在的数学背景及理论依据，也能准确求解任意系统的励磁模式频率及PSS临界增益，从而得到前述问题的答案。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于最小特征轨迹法的励磁模式分析方法及系统，该方法兼顾了系统的稳定性要求与调节性能要求，仅依靠转子回路的对角占优特性，得到数学关系简单的励磁模式临界失稳方程，实现多输入-多输出系统励磁模式稳定分析。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于最小特征轨迹法的励磁模式分析方法，包括以下步骤：

1)选取转子回路作为前向通道环节得到紧凑形式的Heffron-Phillips模型；

2)根据最小特征轨迹法给出系统励磁模式临界失稳条件；

3)分析转子回路开环传递函数矩阵L的对角占优特性；

4)利用矩阵性质简化励磁模式临界失稳方程；

5)求解励磁模式临界失稳方程；

6)根据频域稳定裕度选取控制器参数。

进一步，优选的是，步骤1)的具体方法为：

在Heffron-Phillips模型中提取转子回路，将转子通道(sM+K_D)^-1视作前向通道，其余环节合并在一起视作反馈通道，得到紧凑形式的Heffron-Phillips模型；

在上述紧凑形式的Heffron-Phillips模型中定义：