[发明专利]电力系统稳定器与静止无功补偿器的协调优化方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及电气工程、电力系统稳定性分析等技术领域。可以广泛应用于为系统提供无功支持、抑制低频振荡和提高系统动态电压的稳定性分析中，例如航空航天运行中的飞机电力系统、航行中的船舶电力系统以及微网系统独立运行的稳定性。

背景技术

随着互联电网规模的不断扩大，高放大倍数快速励磁技术的广泛采用，以及受外界环境条件与各种内外因素干扰的影响，低频振荡问题已经成为影响电网稳定运行、限制电网供电能力的重要因素之一。

电力系统稳定器(PSS)是目前用来抑制低频振荡的最广泛且技术相对完善的有力措施，已被成功应用于阻尼低频振荡和增加电力系统的动态稳定性。但是，单独使用PSS难以针对性地抑制区域间振荡，从而限制了电力系统传输能力的提高。柔性交流输电(FACTS)设备安装地点较为灵活，可根据弱互联线路中的低频振荡，最大限度地提高系统阻尼。静止无功补偿器(SVC)是FACTS中重要的并联补偿装置，广泛用于为系统提供无功支持、抑制低频振荡和提高系统动态电压的稳定性。PSS与SVC阻尼控制器的设计相互独立，对系统的阻尼将会产生不同的影响，当控制器之间参数设计不协调时，不仅不能提高系统阻尼，甚至会减弱，影响系统整体性能。为降低因控制器参数设置不当造成的不良后果，需要对PSS与SVC的参数进行协调控制。

粒子群算法(PSO)是计算智能领域的一种群体智能的优化算法。在电力系统机组优化、最优潮流、电力系统状态估计、无功电压优化控制、电力系统稳定器参数整定等电力领域中慢慢的表现出其优越性和广阔的应用前景。由于智能算法模型简易、通用性强且搜索能力强大，是解决优化问题的有效策略之一，其中PSO算法以结构简单，效率高被广泛应用于各种工程问题优化。

目前已有研究，采用PSO算法协调设计PSS和可控串联补偿电容器(TCSC)以及基于PSO算法的统一潮流控制器(UPFC)的设计，都取得良好的效果。但单一的PSO优化方法存在收敛速度较慢、易陷入局部最优问题，已不能满足优化要求。对其进行改进，逐渐成为增加算法优化能力重要途径。

发明内容

本发明提供一种收敛速度快、能够有效抑制多机系统的低频振荡，提高系统的小干扰稳定性与暂态稳定性的电力系统稳定器PSS与静止无功补偿器SVC的参数协调优化方法，技术方案如下：

一种电力系统稳定器与静止无功补偿器的协调优化方法，包括下列步骤：

步骤一：建立系统模型

包括：同步发电机模型、励磁及其电力系统稳定器PSS模型和静止无功补偿器SVC附加阻尼控制器PSDC模型三部分。

步骤二：算法优化

融合粒子群算法、混沌算法以及遗传算法中交叉、变异机制，利用混沌变量的随机不重复便利性的特点，初始化粒子群以增加粒子群的多样性；将遗传算法中交叉、变异机制引入粒子群算法中，增加粒子的多样性，在迭代过程中，首先将粒子按照适应度值大小进行排列，适应度值较大的一半粒子直接进入下一代，后一半粒子则进入下一代进行第二次交叉；算法迭代搜索优化的后期，引入遗传算法中的变异机制；将时间乘以误差绝对值积分ITAE的性能指标应用到PSS与SVC协调设计中，选取反应系统振荡阻尼特性的发电机转速偏差及联络线频率偏差行为响应曲线的整数与时间积分作为目标函数；通过算法程序与算例模型联合仿真，调节PSS与SVC待求参数，求取ITAE性能指标。

本发明在标准粒子群算法的基础上提出了混沌交叉变异粒子群优化算法。并将此算法应用于多机系统PSS与SVC阻尼控制器参数的协调优化问题中，不再拘泥于单机系统的协调控制研究。结合最优控制理论，巧妙地将协调优化问题转化为不等式的约束问题，实现了对误差信息的实时跟踪，加快了求解的收敛速度，使目标函数快速逼近最优值，提高了算法的全局搜索能力，避免陷入局部最优。通过在四机两区域算例系统上分别对PSO与CCMPSO算法进行仿真验证，在CCMPSO优化的PSS与SVC控制器参数作用下，系统传输功率、电机转子角及转速差等特性的振荡幅度和次数都较PSO算法作用下小。结果表明，本发明所提的CCMPSO优化方法能够十分有效抑制多机系统的低频振荡，提高系统的小干扰稳定性与暂态稳定性，有利于维护系统的稳定。

附图说明

图1优化算法流程图

图2具有PSS的励磁系统控制框图

图3 SVC附加阻尼控制器模拟框图

图4不同算法目标函数收敛特性

图5四机两区域算例系统单线图

具体实施方式