[发明专利]基于非线性鲁棒电力系统稳定器的励磁控制方法

摘要

基于非线性鲁棒电力系统稳定器的励磁控制方法，属于电力系统稳定性控制领域，其特征在于，在多机励磁系统非线性数学模型基础上，用微分几何控制理论与非线性H_∞方法相结合，提出了一种非线性鲁棒电力系统稳定器，其输出信号与原有的自动调压器输出控制信号相加，所得的励磁控制信号，对发电机组的激励系统进行控制，从而避免了外界不确定性因素的影响，解决了电力系统动态呈强非线性和高耦合性的问题，克服了现有技术中忽略了系统固有的非线性特征的缺陷，改善了动态稳定性，最大限度地发电机组的装机容量。

主权项

1.基于非线性鲁棒电力系统稳定器励磁控制方法，其特征在于，所述方法是在数字集成电路中依次按照以下步骤完成的：步骤(1)初始化以下发电机组参数并输入所述数字集成电路中：稳态频率值ω_0i＝314.16，历次绕组时间常数I_d0i′，机组转动惯量H_i，D轴电抗X_di、Q轴电抗X_qi、D轴暂态电抗X_di′、定子电阻r_i，其中：i为所述发电机组中第i台发电机的称号；步骤(2)利用电压互感器PT、电流互感器CT实时测得以下个各量：发电机i的三相电压u_ai，u_bi，u_ci，三相电流瞬时值i_ai，i_bi，i_ci，电机转速近似值ω_i＝2πf_i，系统频率f_i可以直接测得，再把u_ai，u_bi，u_ci，i_ai，i_bi，i_ci输入到该数字集成电路；步骤(3)根据步骤(2)输入的各个瞬时值计算得以下状态量：线电压有效值V_ti，电流有效值I_ti，有功功率P_ei，无功功率Q_ei；步骤(4)分别以发电机的额定电压V_B、额定电流I_B、额定阻抗Z_B＝V_B/I_B为基值，再以发电机组视在功率S_N以及定子角频率ω_B＝ω₀＝314.1529为基值队步骤(3)得到的各状态量作标幺化处理；步骤(5)在步骤(4)得到的各标幺值且r₁＝0的条件下计算下列各状态量：●Q轴电势：Eqi=(Vti+QeixdiVti)2+(PeixdiVti)2,]]>●Q轴暂态电势：Eqi′=(Vti+Qeixdi′Vti)2+(Peixdi′Vti)2,]]>●D轴电流：idi=cidiEqi′Iti2,]]>●ai=Qei+xdi′Iti2bi=Peici=Qei+xqiIti2di=aici+bi2,]]>●Q轴电流：iqi=bidiEqi′Iti2,]]>步骤(6)按下式计算标幺制下的各反馈量●频率偏差：Δω_i＝(ω_i-ω_0i)●功角偏差：Δδi=∫0tΔωidτ,]]>t为积分周期，dτ为积分间隔，●功率偏差：ΔP_ei＝(P_ei-P_ei0)，P_ei由额定功率下相电压、相电流有效值算出，P_ei0为视在功率，●电压偏差：ΔV_ti＝(V_ti-V_ti0)，V_ti0为额定线电压，V_ti为线电压；步骤(7)计算D轴电流i_di和Q轴电流i_qi的微分量和：用线性拟合的方法求得；步骤(8)设置Q轴电流i_qi的最小值，取值区间为[0.1，0.2]，按下式计算i_qi的轻载修正系数k_qi，以及空载修正系数C_qi，当i_qi＝i_qimin，或i_qi＝-i_qimin时，k_qi＝0，C_qi＝0.1，当i_qi＞i_qimin，或i_qi＜-i_qimin时，k_qi＝1，C_qi＝1，步骤(9)按照下式计算非线性鲁棒电力系统稳定器NR-PSS的输出V_fiNR-PSS：VfiNR-PSS=Eqi-Td0iiqi[KqiEqi′i·qi+(xqi-xdi′)(iqii·di+Kqiidii·qi)]]]>+CqiC1iHTd0iω0iqi(k1iΔδi+k2iΔωi-k3iω0HiΔPei)]]>其中：反馈系数k_1i，k_2i，k_3i，各自在[0，300]间取值，阻尼调节系数C_1i，C_1i＝1/m_i，m_i在[0.1，10]间取值；步骤(10)按下式计算PID控制的电压调节器AVR的输出V_fiAVR：VfiAVR=-kpiΔVti-kIi∫0tΔVtidτ-kdiΔV·ti]]>其中：ΔV_ti为机端电压偏差量，k_pi为比例系数，在[1，300]间取值，k_Ii为积分系数，在[0，100]间取值，k_di为微分系数，在[0，100]间取值；步骤(11)按照下式计算用于控制第i台发电机可控硅控制器的励磁信号V_fi：V_fi＝C_3i·V_fiAVR+C_2i·V_fiNR-PSSC₁，其中：C_2i为NR-PSS的增益系数，取值范围为[0.1，1]，C_3i为AVR的增益系数，取值范围为[0.5，1]。